评价浸水环境对沥青路面层间抗剪性能影响的装置及方法

本申请属于沥青路面层间性能检测领域，具体涉及一种评价浸水环境对沥青路面层间抗剪性能影响的装置及方法。

背景技术：

1、沥青路面层间结合优劣是影响沥青路面服役水平及服役寿命的重要因素之一，层间结合不好会破坏路面结构的整体性，在车辆制动的地方易发生层间剪切滑移，产生月芽形推挤或裂纹，进一步将导致粘结层失效，路面发生早期病害。

2、目前，对于沥青路面的层间抗剪试验多是考虑模拟实际路面的受力状态，测试方法创新主要集中在室内模拟剪切试验的剪切角度设计上，如直剪或垂直斜剪试验设计。然而却忽略了外部环境对层间结合的影响，特别是南方多雨地区，沥青路面长时间处于浸水环境下，加之长期服役条件下原有的损伤累积，造成层间结合更加薄弱，在反复行车荷载造成的动水压力作用下，更易使得层间粘结整体失效。

技术实现思路

1、为了克服背景技术中提出的技术问题，本申请提供一种评价浸水环境对沥青路面层间抗剪性能影响的装置及方法。

2、本申请的第一方面，提供一种评价浸水环境对沥青路面层间抗剪性能影响的装置，所述装置包括：

3、支架，

4、动力装置，所述动力装置安装于所述支架；

5、传感组件，所述传感组件设置于所述动力装置内，所述传感组件包括力值传感器和位移传感器；

6、试样夹具，用于固定待测试件；

7、水槽，所述水槽内设置有试样夹具，所述水槽上设置有进出水口，所述进出水口通过管道连接水泵；

8、底部温控单元，所述底部温控单元设置于所述水槽内底部；

9、处理终端，所述传感组件的信号输出端连接所述处理终端的信号输入端，所述处理终端的信号输出端信号连接所述动力装置的信号输入端。

10、作为优选，所述处理终端被配置为：

11、以预设的加载速度控制所述动力装置工作，对待测试件进行斜剪，根据传感组件馈送的第一力信号和第一位移信号，得到第一力-位移曲线；

12、根据第一力-位移曲线，分别计算待测试件浸水前的破坏剪切强度g0和破坏剪切能q0；

13、在待测试件浸水的情况下，以预设的加载速度控制所述动力装置工作，对待测试件进行斜剪，根据传感组件馈送的第二力信号和第二位移信号，得到第二力-位移曲线；

14、根据第二力-位移曲线，分别计算待测试件浸水后的破坏剪切强度q1和破坏剪切能g1；

15、根据待测试件浸水前后的破坏剪切强度和破坏剪切能，计算待测试件浸水后沥青混合料层间剪切强度和剪切能衰减率。

16、作为优选，所述处理终端被进一步配置为通过如下公式(1)和(2)计算算待测试件浸水前后的破坏剪切强度和破坏剪切能：

17、s ＝ p×sinα/ a               (1)

18、式中：s—破坏抗剪强度，mpa；p—荷载大小，n；α—夹具倾角，°；a—试件截面面积，mm2；

19、

20、式中：q—破坏剪切能，j；f—力值，n；l—位移，mm；l0—力值峰值f0对应的位移值，mm。

21、作为优选，所述处理终端被进一步配置为根据待测试件浸水前后的破坏剪切强度和破坏剪切能，计算待测试件浸水后沥青混合料层间剪切强度和剪切能衰减率分别为ρ＝(g0-g1)/g0和ω＝(q0-q1)/q0。

22、作为优选，所述动力装置包括动力单元、速度控制装置以及加压轴，所述动力单元的输出端连接所述加压轴，所述速度控制装置与所述动力单元连接，所述速度控制装置与所述处理终端信号连接，所述传感组件设置于所述加压轴内。

23、作为优选，所述底部温控单元包括下承轴、轨道轴、传热底座、环形控温管、数显温控面板和底部配重；所述下承轴设于水槽中间；所述下承轴与轨道轴之间设有水平滚轮；所述轨道轴设于传热底座中部；所述传热底座下部设有环形控温管，环形控温管温度由数显温控面板控制；所述底部温控单元的底部设有底部配重。

24、作为优选，所述试样夹具包括上部剪切夹具和下部剪切夹具，所述上部剪切夹具和下部剪切夹具的底托为弧形结构，夹具侧面设有可活动的弧形紧固挡条，所述上部剪切夹具和加压轴、下部剪切夹具和下承轴之间均采用销栓可拆卸连接。

25、作为优选，所述水槽的上方设置有保温盖板。

26、本申请的第二方面，提供一种评价浸水环境对沥青路面层间抗剪性能影响的方法，所述方法包括：

27、根据第一力信号和第一位移信号，得到第一力-位移曲线，所述第一力信号和第一位移信号通过以预设的加载速度对待测试件进行斜剪得到；

28、根据第一力-位移曲线，分别计算待测试件浸水前的破坏剪切强度g0和破坏剪切能q0；

29、根据第二力信号和第二位移信号，得到第二力-位移曲线，所述第二力信号和第二位移信号通过在待测试件浸水的情况下以预设的加载速度对待测试件进行斜剪得到；

30、根据第二力-位移曲线，分别计算待测试件浸水后的破坏剪切强度q1和破坏剪切能g1；

31、根据待测试件浸水前后的破坏剪切强度和破坏剪切能，计算待测试件浸水后沥青混合料层间剪切强度和剪切能衰减率。

32、作为优选，通过如下公式(1)和(2)计算算待测试件浸水前后的破坏剪切强度和破坏剪切能：

33、s ＝ p×sinα/ a               (1)

34、式中：s—破坏抗剪强度，mpa；p—荷载大小，n；α—夹具倾角，°；a—试件截面面积，mm2；

35、

36、式中：q—破坏剪切能，j；f—力值，n；l—位移，mm；l0—力值峰值f0对应的位移值，mm。

37、本申请的有益之处在于：

38、本申请能够测试不同温度条件下沥青混合料层间抗剪性能浸水前后的变化，特别适用于南方多雨地区评估水对沥青路面层间粘结性能的影响。

技术特征：

1.一种评价浸水环境对沥青路面层间抗剪性能影响的装置，其特征在于，所述装置包括：

2.如权利要求1所述的评价浸水环境对沥青路面层间抗剪性能影响的装置，其特征在于，所述处理终端被配置为：

3.如权利要求2所述的评价浸水环境对沥青路面层间抗剪性能影响的装置，其特征在于，所述处理终端被进一步配置为通过如下公式(1)和(2)计算算待测试件浸水前后的破坏剪切强度和破坏剪切能：

4.如权利要求2所述的评价浸水环境对沥青路面层间抗剪性能影响的装置，其特征在于，所述处理终端被进一步配置为根据待测试件浸水前后的破坏剪切强度和破坏剪切能，计算待测试件浸水后沥青混合料层间剪切强度和剪切能衰减率分别为ρ＝(g0-g1)/g0和ω＝(q0-q1)/q0。

5.如权利要求1所述的评价浸水环境对沥青路面层间抗剪性能影响的装置，其特征在于，所述动力装置包括动力单元、速度控制装置以及加压轴，所述动力单元的输出端连接所述加压轴，所述速度控制装置与所述动力单元连接，所述速度控制装置与所述处理终端信号连接，所述传感组件设置于所述加压轴内。

6.如权利要求1所述的评价浸水环境对沥青路面层间抗剪性能影响的装置，其特征在于，所述底部温控单元包括下承轴、轨道轴、传热底座、环形控温管、数显温控面板和底部配重；所述下承轴设于水槽中间；所述下承轴与轨道轴之间设有水平滚轮；所述轨道轴设于水槽底部；所述传热底座设有环形控温管，环形控温管温度由数显温控面板控制；所述底部温控单元的底部设有底部配重。

7.如权利要求6所述的评价浸水环境对沥青路面层间抗剪性能影响的装置，其特征在于，所述试样夹具包括上部剪切夹具和下部剪切夹具，所述上部剪切夹具和下部剪切夹具的底托为弧形结构，夹具侧面设有可活动的弧形紧固挡条，所述上部剪切夹具和加压轴、下部剪切夹具和下承轴之间均采用销栓可拆卸连接。

8.如权利要求1所述的评价浸水环境对沥青路面层间抗剪性能影响的装置，其特征在于，所述水槽的上方设置有保温盖板。

9.评价浸水环境对沥青路面层间抗剪性能影响的方法，其特征在于，所述方法包括：

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，通过如下公式(1)和(2)计算算待测试件浸水前后的破坏剪切强度和破坏剪切能：

技术总结
本申请涉及一种评价浸水环境对沥青路面层间抗剪性能影响的装置及方法，所述装置包括支架，动力装置，所述动力装置安装于所述支架；传感组件，所述传感组件设置于所述动力装置内，所述传感组件包括力值传感器和位移传感器；试样夹具，用于固定待测试件；水槽，所述水槽内设置有试样夹具，所述水槽上设置有进出水口，所述进出水口通过管道连接水泵；底部温控单元，所述底部温控单元设置于所述水槽下部；处理终端，所述传感组件的信号输出端连接所述处理终端的信号输入端，所述处理终端的信号输出端信号连接所述动力装置的信号输入端。本申请能够测试不同温度条件下沥青混合料层间抗剪性能浸水前后的变化，特别适用于南方多雨地区评估水对沥青路面层间粘结性能的影响。

技术研发人员：毕研秋,邹晓翎,李彬,王冬,周金辉,王亚飞,冯巩,李封疆
受保护的技术使用者：重庆交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15