一种沥青混合料拉伸动态模量试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于道路工程领域，具体涉及一种测试沥青混合料在拉伸状态下的动态模量的试验装置。
【背景技术】
[0002]沥青路面的材料参数是沥青路面设计的一个重要因素，我国目前的沥青路面设计主要采用静力学设计。然而，沥青路面结构在使用过程中受到来自车辆、气候、人文等因素不断变化的作用。其实际工作状态无论是力学模型还是材料性质都与现行的静力学体系有着较大差距。交通部沥青路面设计指标与参数的研究总报告中提出应系统地进行材料动态性能研究和动态参数试验，逐渐用动态参数取代静态参数。在此背景下，近年来国内对沥青路面设计材料动态设计参数的研究越来越多，研究者对沥青混合料的动态模量变化规律及其主曲线进行了一系列的研究，取得了一定成果。我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)参照美国ASTM D3497、AASHTO TP62-03标准试验，结合我国实际试验状况编写了“沥青混合料单轴压缩动态模量试验”(T0738-2011)，用于测定沥青混合料在线粘弹性范围内的单轴压缩动态模量。
[0003]然后现有的规范及试验方法均是对材料压缩状态下的动态模量进行试验，而沥青路面在使用过程中，部分路面材料将承受拉应力，从而导致裂缝病害的产生。沥青混合料在受压状态下的强度，由沥青胶结料的粘结强度以及集料之间的内摩阻力共同提供；而受拉状态下的强度，则主要取决于沥青胶结料的粘结强度。因此仅仅研究压缩状态，难以全面描述沥青混合料在动态荷载作用下的力学特征。因此，设计发明一种试验方法和装置，对拉伸状态下的沥青混合料动态模量进行测定和研究，有利于全面描述沥青混合料的动态力学特征，对于沥青混合料力学本构模型的建立，数值仿真的研究，病害机理的分析等科研及工程领域，均具有十分重要的意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于设计开发一种可以测定拉伸状态下沥青混合料动态模量的试验装置，用于研究沥青混合料拉伸状态下的动态力学性能。
[0005]根据加载设备施加压力的性能优于施加拉力的性能这一特点，本发明设计了一套试验装置，能够将加载设备提供的竖直向下的压力转化为对沥青混合料圆柱形试件的拉伸力。通过采用与“沥青混合料单轴压缩动态模量试验”(T0738-2011)中相同的加载方式，便能够将所施加的压力转化为拉伸力，从而测定沥青混合料拉伸状态下的动态模量。
[0006]本发明所采用的技术方案为:
[0007]—种沥青混合料拉伸动态模量试验装置，包括基座和加载支架，所述的基座为刚性框架结构，所述的基座从下到上依次为底座、底座立柱和水平横梁；所述的底座固定于水平试验工作台上，所述的底座立柱设在底座上，所述的水平横梁固定在底座立柱的上端；所述的加载支架的支架立柱竖向穿过所述的水平横梁并与水平横梁可滑动配合；在所述的水平横梁的下部固定有第一法兰盘；在加载支架的支架立柱的下端固定有第二法兰盘；将沥青混合料圆柱形试件的上端固定有第一锚固法兰盘，下端固定有第二锚固法兰盘；将第一锚固法兰盘锚固于第一法兰盘的下端，第二锚固法兰盘锚固于第二法兰盘的上端；当下压加载支架时，所述的第一法兰盘和第二法兰盘相互远离，使得沥青混合料圆柱形试件被拉伸。
[0008]进一步的，所述的第一锚固法兰盘通过螺栓锚固于第一法兰盘的下端，所述的第二锚固法兰盘通过螺栓锚固于第二法兰盘的上端。
[0009]其中，所述的底座为一个直径为330mm圆环。
[0010]进一步的，在底座的两侧设置限位孔，用于利用螺栓将底座固定于水平试验工作台上。
[0011]在底座上设置三根底座立柱，底座立柱在底座上分别相隔120°夹角布置。
[0012]在水平横梁上设置圆孔，用于加载支架的支架立柱穿过。
[0013]其中，所述的沥青混合料圆柱形试件为采用旋转压实成型150mm直径的圆柱体，然后利用钻芯切割方法获得直径100mm，高度150mm的圆柱形试件。
[0014]优选的，沥青混合料圆柱形试件的两端均是利用粘结胶结料固定于第一锚固法兰盘和第二锚固法兰盘上的。
[0015]为了达到拉压转换的效果，本发明的试验装置设置了两个主要构件，分别是底座与加载支架。底座固定居于试验工作平台之上，通过底座立柱与水平横梁将圆形的第一法兰盘固定于某一高度；将沥青混合料圆柱形试件的上端利用粘结胶结料固定于第一锚固法兰盘上，并将该第一锚固法兰盘与底座上的第一法兰盘利用螺栓相互锚固，形成整体；试件的下端同样利用胶结料固定于第二锚固法兰盘上，第二锚固法兰盘与加载支架中的第二法兰盘锚固成整体。
[0016]加载设备将压力施加于加载支架上，从而将向下的力传递至沥青混合料圆柱形试件的下端；试件上端由于与装置底座形成整体，固定不动，受到向上的反作用力；因此试件在荷载作用下呈现出拉伸状态，从而可以进一步的利用传感器测定沥青混合料试件在拉伸状态下的力学行为，研究其拉伸动态模量。
[0017]现有标准中的沥青混合料动态模量是在单轴压缩状态下进行测试的，难以反映材料拉伸状态下的动态模量。本发明的设计理念是设计一种与单轴压缩动态模量试验兼容性较好的，能够通用试验方法和加载设备的单轴拉伸动态模量试验。
[0018]本发明的设计思路是使用相同的加载设备，将单轴压缩动态模量试验中采用的竖直向下的动态荷载转化为对沥青混合料试件的拉伸力。试验过程中，除了本发明所设计的试验装置外，包括加载设备、传感器、加载力的设置、试验方法、试件类型等均可以与单轴压缩动态模量试验保持完全一致。
[0019]有益效果:
[0020]本发明的试验装置能够将加载设备的施加的竖向向下的压力转变为对沥青混合料试件的拉伸力，从而对沥青混合料的拉伸动态模量进行测试。利用该试验装置，结合已有单轴压缩动态模量试验方法，可以全面测定沥青混合料在拉压状态下的动态模量，从而为全面评价沥青混合料的力学性能奠定基础。同时，对于建立材料力学本构模型并进行仿真分析，研究沥青混合料在实际路面中的力学响应与破坏机理，具有十分重要的作用。
[0021]利用本发明的特殊试验装置，能够在完全通用现有单轴压缩动态模量试验的加载设备、成型模具、试验方法的基础上，将竖直向下的加载力转化为对沥青混合料试件的拉伸力，从而对沥青混合料的拉伸动态模量进行测试。基于该试验装置，可以掌握沥青混合料在拉伸状态下的实测动态模量，从而为沥青混合料在路面应用中的应力状态分析，疲劳破坏机理研究奠定试验基础。
【附图说明】
[0022]图1:沥青混合料拉伸动态模量试验装置的总体示意图。
[0023]图2:沥青混合料拉伸动态模量试验装置的前视图。
[0024]图3:沥青混合料拉伸动态模量试验装置的俯视图。
[0025]图4:沥青混合料拉伸动态模量试验装置的仰视图。
[0026]图5:沥青混合料拉伸动态模量试验