混合模态下曲折破坏强度的试验装置包括试验基 板（1)、膜厚调控机构、两个第一立板（2)和两个第二立板（3)，试验基板（1)是水平设置的 长方形板体，两个第一立板（2)竖直并排设置在试验基板（1) 一端的上表面上，两个第二立 板（3)竖直并排设置在试验基板（1)另一端的上表面上，试验件（4)设置在试验基板（1) 上表面的中部，所述膜厚调控机构设置在两个第一立板（2)的外侧，且所述膜厚调控机构 夹住试验件（4)。
2. 根据权利要求1所述测定集料-沥青胶浆界面在拉剪混合模态下曲折破坏强度的 试验装置，其特征在于：所述膜厚调控机构包括标尺（5)、固定卡板（6)、移动卡板（7)、滑套 (8)、固定板（9)、调节板（10)和调节螺栓（11)，固定卡板（6)的上端与标尺（5)的左端固 定连接，移动卡板（7)的上端与滑套（8)连接，滑套（8)套装在标尺（5)上，固定板（8)的 下端固定在标尺（5)的左端上，调节板（10)的下端与滑套（8)固定连接，调节螺栓（11)的 左端穿过固定板（9)上螺孔与调节板（10)连接，试验件4夹装在固定卡板（6)与移动卡板 (7)之间。
3. -种利用权利要求1所述试验装置测定集料-沥青胶浆界面在拉剪混合模态下曲折 破坏强度的方法，其特征在于：所述测定集料-沥青胶浆界面在拉剪混合模态下曲折破坏 强度的方法是通过如下步骤实现的： 步骤一、制备试样： 步骤一（一）、根据《公路沥青路面施工技术规范》中规定配置沥青胶浆，沥青胶浆中矿 粉与沥青的质量比分别为0.9:1，、1:1、1. 1:1 ; 步骤一（二）、将沥青加入到搅拌用的金属容器中，用垫有石棉网的电炉子对其进行加 热，并用控温器控温160°C，待温度升高到160°C左右时，将部分矿粉缓缓加入到盛有沥青 的金属容器里，边加热边用工具进行搅拌，一般用玻璃棒或者勺子，此时用高速剪切乳化机 所配备的剪切转子的速度控制在1500rpm ; 步骤一（三）、用玻璃棒或勺子搅拌沥青，慢慢向金属容器中加入矿粉，并继续搅拌，矿 粉加入金属容器的时间不超过五分钟； 步骤一（四）、持续搅拌三分钟，直至沥青和矿粉完全融合，完成制氧制备。 步骤二、制备试验件（4): 步骤二（一）、在试验基板（1)上涂抹凡士林，将半圆石料用环氧树脂与石料夹具粘接 在一起，然后将石料夹具90°螺孔固定于试验基板（1)上； 步骤二（二）、将膜厚调控机构放置在试验基板（1)上，将厚度小于0. 05mm的油性纸窄 带放于石料界面中心，用于引入界面裂纹； 步骤二（三）、保持石料平面距离为l〇mm，将加热的沥青胶浆徐徐加到圆盘之间的槽 中，到1/3高度位置停止，通过调节螺栓（11)调节固定卡板（6)与移动卡板（7)之间的距 离，使石料间的沥青胶浆膜达到试验膜厚； 步骤二（四）、在室温条件冷却时间不少于1. 5小时，然后用热刮刀挂除高出圆盘的沥 青胶浆，使沥青胶浆面与圆盘面齐平，沥青胶浆的刮法应自圆盘的中心刮向两端，且表面应 刮得平滑； 步骤二（五）、抽出油性纸并检查沥青胶浆薄膜外缘是否出现较大凸出或较大凹入，若 出现较大凸出，可将凸出沥青胶浆小心刮除，若出现较大凹入，需清洗石料表面重新制样； 步骤三、开始试验： 步骤三（一）、将试验件（4)固定于试验基板（1)上，并对试验基板（1)及试验件（4) 保温不少于一小时，试验温度为10°C、20°C和30°C ; 步骤三（二）、将试验基板（1)的固定螺栓卸下，启动外部牵拉设备，并对试验件（4)所 受到的载荷与变形进行实时监测，直至试验件（4)发生曲折破坏，记录下试验件（4)破坏时 所能承受的极限载荷值与最大变形量，得到集料-沥青胶浆T-S曲线，T表示拉力，S表示位 移曲线，T最大值即为此角度下的最大应力强度； 步骤三（三）清洗试验试件（4)，重复试验试件（4)制备步骤，变换石料种类、测试角度 和粉胶比分别测得不同集料-沥青胶浆组合在不同受拉方向的最大应力强度； 步骤四：建立集料-沥青胶浆界面评价准则： 步骤四（一）、建立集料-沥青胶浆的界面化模型，定义应力强度因子：
公式（1-1)中&表示断裂力学中裂纹为张开裂纹的应力强度因子，1(2表示断裂力学中 裂纹为剪开裂纹的应力强度因子，r表示以裂尖为坐标原点时，采用角坐标时的半径取值， 〇7表示以边界元法求得的接近裂尖处的y向正应力，τ xy表示以边界元法求得的接近裂尖 处的xy面的剪应力，ε表示裂尖处的应变，h取值为0. 28或2, a表示试验时给定裂缝长 度的一半； 步骤四（二）、通过步骤三得到集料-沥青胶浆界面不同最大应力强度，进而利用边界 元法，对各试件进行弹性分析得到集料-沥青胶浆界面裂缝处的受力特性，最终结合数值 外插法求得对应于破坏荷载的应力强度因子； 步骤四（三）、建立基于界面力学的破坏准则：
公式（1-2)、（1-3)、（1-4)、（1-5)中K1表示断裂力学中裂纹为张开裂纹的应力强度因 子，K2表示断裂力学中裂纹为剪开裂纹的应力强度因子，K1。表示界面抵抗玻剥离的能力， K2。表示界面抵抗剪切的能力，μ i表示沥青胶浆剪切弹性模量，μ 2表示石料剪切弹性模量， V1表示沥青胶衆泊松比，V 2表示石料泊松比，k 1表示沥青胶衆卡帕参数，平面应变时，k i = Slv1，平面应力时，Ii1= (3-ν ^/(Ι+ν)，k2表示石料卡帕参数，平面应变时，k2= 3-4v 2，平 面应力时，k2= (3_v2V(l+v2)，ε表示裂尖处的应变； 步骤四（四）、通过试验和边界元法得到应力强度因子，将其描点并与公式（1-2)进行 对比，进而评价任意角度的界面强度，当公式（1-2)左边小于1时，集料-沥青胶浆界面没 有失效，当公式（1-2)左边大于1时，集料-沥青胶浆界面失效。
【专利摘要】测定集料-沥青胶浆界面在拉剪混合模态下曲折破坏强度的试验装置及方法，它涉及一种拉剪混合模态下曲折破坏强度的试验装置及方法，具体涉及一种测定集料-沥青胶浆界面在拉剪混合模态下曲折破坏强度的试验装置及方法。本发明为了解决现有测定集料-沥青胶浆界面曲折破坏强度的试验装置及方法不能能很好地预测和评价集料-沥青胶浆界面破坏强度的问题。本发明的试验基板是水平设置的长方形板体，两个第一立板竖直并排设置在试验基板一端的上表面上，两个第二立板竖直并排设置在试验基板另一端的上表面上，试验件设置在试验基板上表面的中部，所述膜厚调控机构设置在两个第一立板的外侧，且所述膜厚调控机构夹住试验件。本发明用于路桥建设领域。
【IPC分类】G01N3-08, G01N3-24
【公开号】CN104833576
【申请号】CN201510267633
【发明人】董泽蛟, 王元, 刘志杨, 龚湘兵, 曹羽, 栾海
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月22日