一种沥青混合料层间抗剪性能测试装置及测试方法与流程

本发明涉及沥青混合料抗剪性能测试，尤其涉及一种沥青混合料层间抗剪性能测试装置及测试方法。

背景技术：

1、随着社会飞速发展，高速公路中沥青路面技术要求越来越高，施工工艺也在不断改进；随着交通运输的发展，交通量、重载、超载的增加，许多高速公路在通车不久就产生了严重的车辙病害问题，而车辙问题与沥青混合料的抗剪特性密切相关。由于沥青混合料层间抗剪性能直接反应上、下两层沥青面层结构的整体性能。因此，研究沥青混合料层间抗剪特性对于路面结构设计，材料设计是十分必要的。

2、但是现有的测试沥青混合料层间抗剪性能的测试设备只能测试直剪剪切强度，反应最基础条件下的层间抗剪性能，不能全面考虑现场沥青面层层间实际受力情况的问题，无法对沥青混合料层间结构进行扭剪剪切强度测试和长期抗剪性能测试。

技术实现思路

1、针对以上不足，本发明提供一种沥青混合料层间抗剪性能测试装置及测试方法，能够解决现有技术中因沥青混合料层间抗剪性能的测试设备只能测试直剪剪切强度，反应最基础条件下的层间抗剪性能，不能全面考虑现场沥青面层层间实际受力情况的问题，无法对沥青混合料层间结构进行扭剪剪切强度测试和长期抗剪性能测试的技术问题，具体技术方案如下：

2、本发明提供一种沥青混合料层间抗剪性能测试装置，用于测试沥青混合料试件的层间抗剪性能，包括包括荷载框架、剪切测试部、电源以及控制电脑；

3、所述荷载框架为中空的回形结构，所述剪切测试部设置于所述荷载框架内侧；

4、所述剪切测试部包括竖向压应力组件、扭力组件、加载腔以及侧向剪切组件；

5、所述竖向压应力组件与所述荷载框架的第一内侧壁连接，所述扭力组件与所述荷载框架的第二内侧壁连接，所述荷载框架的第一内侧壁与所述荷载框架的第二内侧壁为相对的两内侧壁；

6、所述加载腔包括上加载腔和下加载腔，所述上加载腔的第一端与所述竖向压应力组件接触，第二端与所述下加载腔的第一端接触，所述下加载腔的第二端嵌入且支承于所述扭力组件，所述上加载腔的第一端和第二端为相对的两端，所述下加载腔的第一端和第二端为相对的两端，所述上加载腔的第二端和所述下加载腔的第一端均设置有凹槽，两个所述凹槽形成一容纳所述沥青混合料试件的容纳腔；

7、所述侧向剪切组件的一端与所述荷载框架的第三内侧壁连接，另一端与所述上加载腔抵接，所述荷载框架的第三内侧壁与所述荷载框架的第一内侧壁和第二内侧壁均垂直；

8、所述电源与所述竖向压应力组件、扭力组件以及侧向剪切组件电性连接；

9、所述竖向压应力组件、扭力组件以及侧向剪切组件均通过伺服控制器与所述控制电脑电性连接。

10、优选的，所述竖向压应力组件包括第一作动器、第一应力传感器、第一传动轴以及上加载板；

11、所述第一作动器的一端与所述荷载框架的第一内侧壁连接，另一端设置有所述第一应力传感器，所述第一应力传感器的远离所述第一作动器的一端与所述第一传动轴连接，所述第一传动轴的另一端与所述上加载板连接，所述上加载板的远离所述第一传动轴的一端与所述上加载腔接触；

12、所述第一作动器和所述第一应力传感器均通过所述伺服控制器与所述控制电脑电性连接；

13、所述第一作动器与所述电源电性连接。

14、优选的，所述上加载腔的第一端设置有若干倒u型导轨，所述倒u型导轨沿所述上加载腔的靠近所述侧向剪切组件的一端至所述上加载腔的远离所述侧向剪切组件的一端设置，所述上加载板与所述上加载腔接触的一端设置有若干与所述倒u型导轨配合的倒u型导向凹槽，若干所述倒u型导轨与若干所述倒u型导向凹槽一一对应。

15、优选的，所述扭力组件包括电机、扭矩测量传感器以及下承平台；

16、所述电机与所述荷载框架的第二内侧壁固定连接，所述电机的输出端与所述下承平台固定连接；

17、所述扭矩测量传感器置于所述下承平台内并套设于所述电机的输出端上；

18、所述下承平台的远离所述电机的一端设置有嵌入槽，所述下加载腔嵌入所述嵌入槽内并支承于所述下承平台，所述下加载腔与所述嵌入槽间隙配合；

19、所述电机与所述电源电性连接；

20、所述电机和所述扭矩测量传感器均通过所述伺服控制器与所述控制电脑电性连接。

21、优选的，所述下加载腔的靠近所述上加载腔的侧面与所述下承平台的远离所述电机的侧面平齐。

22、优选的，所述侧向剪切组件包括第二作动器、第二应力传感器、第二传动轴以及侧向加载板；

23、所述第二作动器的一端与所述荷载框架的第三内侧壁连接，所述荷载框架的第三内侧壁同时垂直于所述荷载框架的第一内侧壁和所述荷载框架的第二内侧壁，所述第二作动器另一端设置有所述第二应力传感器，所述第二应力传感器的远离所述第二作动器的一端与所述第二传动轴连接，所述第二传动轴的远离所述第二应力传感器的一端与所述侧向加载板连接，所述侧向加载板的远离所述第二传动轴的一端与所述上加载腔抵接；

24、所述第二作动器和所述第二应力传感器均通过所述伺服控制器与所述控制电脑电性连接；

25、所述第二作动器与所述电源电性连接。

26、优选的，所述剪切测试部还包括位移组件，所述位移组件包括固定件和位移传感器；

27、所述固定件的一端与所述荷载框架的第四内侧壁连接，所述荷载框架的第四内侧壁与所述荷载框架的第三内侧壁为相对的两内侧壁，所述固定件的远离所述荷载框架的第四内侧壁的一端设置有固定孔，所述固定孔的轴向垂直于所述荷载框架的第四内侧壁；

28、所述位移传感器的一端固定套设于所述固定孔内，所述位移传感器的远离所述固定孔的一端与所述上加载腔的远离所述荷载框架的第三内侧壁的一端抵接，所述位移传感器通过所述伺服控制器与所述控制电脑电性连接。

29、优选的，所述荷载框架的远离所述竖向压应力组件的一端的两侧设置有若干安装孔，所述安装孔的轴线垂直于所述荷载框架的第二内侧面。

30、优选的，所述荷载框架的材质为合金钢。

31、本发明还提供了一种沥青混合料层间抗剪性能测试方法，采用上述的沥青混合料层间抗剪性能测试装置，所述测试方法包括以下步骤：

32、s1：启动电源，确认竖向压应力组件、扭力组件、侧向剪切组件、伺服控制器以及控制电脑能正常运行；

33、s2：取出上加载腔和下加载腔，将沥青混合料试件放入上加载腔和下加载腔形成的容纳腔中，将上加载腔、下加载腔和沥青混合料试件嵌入扭力组件中；

34、s3：控制竖向压应力组件与上加载腔接触，并向上加载腔施加0.05mpa的预压应力，控制侧向剪切组件与上加载腔接触，并向上加载腔施加0.01mpa的预剪应力；

35、s4：控制电脑选择测试模式，测试模式包括直剪模式、扭剪模式和动态剪切模式，当选择直剪模式时，控制电脑控制竖向压应力组件给上加载腔施加一个固定竖向压应力，在控制电脑上设置侧向剪切组件的加载速率，启动侧向剪切组件，直至沥青混合料试件剪切破坏，控制电脑获取沥青混合料试件破坏时的侧向剪切组件的加载力，完成直剪测试；当选择扭剪模式时，控制电脑控制竖向压应力组件给上加载腔施加一个固定竖向压应力，在控制电脑上设置侧向剪切组件的加载速率以及扭力组件的扭力加载速率和扭力最大值，启动扭力组件和侧向剪切组件，直至沥青混合料试件剪切破坏，控制电脑获取沥青混合料试件破坏时侧向剪切组件的加载力以及扭力组件的扭力，完成扭剪测试；当选择动态剪切模式，控制电脑控制竖向压应力组件给上加载腔施加一个固定竖向压应力，在控制电脑上设置侧向剪切组件的加载频率和加载力最大值以及位移传感器的位移阈值，启动侧向剪切组件，直至沥青混合料试件剪切破坏或位移传感器的位移达到位移阈值，控制电脑获取沥青混合料试件剪切破坏或位移传感器的位移达到位移阈值时侧向剪切组件的加载力，完成动态剪切测试。

36、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

37、本发明提供的一种沥青混合料层间抗剪性能测试装置及测试方法，通过在荷载框架的三个内侧壁设置竖向压应力组件、扭力组件和侧向剪切组件，并将下加载腔嵌入并支承于扭力组件，竖向压应力组件和侧向剪切组件均与上加载腔接触并分别对上加载腔提供竖向压应力和侧向压应力，上加载腔与下加载腔连接并将沥青混合料试件置于上加载腔与下加载腔形成的容纳腔中，扭力组件给下加载腔提供扭力，能够对沥青混合料试件进行直剪剪切强度测试、扭剪剪切强度测试和长期抗剪性能测试，解决了现有技术中因沥青混合料层间抗剪性能的测试设备只能测试直剪剪切强度，反应最基础条件下的层间抗剪性能，不能全面考虑现场沥青面层层间实际受力情况的问题，无法对沥青混合料层间结构进行扭剪剪切强度测试和长期抗剪性能测试的技术问题。