聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂性能试验方法技术

本发明专利技术提出聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂性能试验方法，包括以下步骤：配比试验试件、测量试件裂缝前缘应变场、切缝、补切、粘贴应变片、应变采集仪采集数据、测量梁式试件跨中挠度δ、数据采集、测量水泥稳定碎石试件的载荷和计算断裂韧度；本发明专利技术通过采用中梁试件作为试验样品可以减少测试结果存在着的离散性，通过在试验机的上、下压板之间有刚性组件试验过程中可以保证试验机刚度，避免试验机在试件开裂时将试验机机体内蓄积的弹性变形能释放给试件，使得荷载达到峰值后试件立即断裂而无法测定断裂全曲线，试验结果准确性和可信度高，通过三点弯曲法进行试验可以降低试验对试验机和试件的制作要求，外部影响因素小。

【技术实现步骤摘要】
聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂性能试验方法
本专利技术涉及公路建设领域，尤其涉及聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂性能试验方法。
技术介绍
水泥稳定碎石是以级配碎石作骨料，采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积填充骨料的空隙，按嵌挤原理摊铺压实，其压实度接近于密实度，强度主要靠碎石间的嵌挤锁结原理，同时有足够的灰浆体积来填充骨料的空隙，它的初期强度高，并且强度随龄期而增加很快结成板体，因而具有较高的强度，抗渗度和抗冻性较好，水泥稳定碎石成活后遇雨不泥泞，表面坚实，是高级路面的理想基层材料。混凝土的断裂韧度是描述混凝土力学性能的一个重要指标，它是对混凝土材料进行断裂分析的重要依据，反映了混凝土抵抗裂缝扩展的能力，现有的用于试验聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂性能的方法在试验过程中由于脆性材料的断裂韧度存在着尺寸效应，对于半刚性材料采用小梁试件其测试结果存在着很大的离散性，因而作为对半刚性材料断裂试验的尝试，还存在不足之处，同时现有的测量水泥稳定碎石断裂参数的最好方法是单轴直接拉伸法，但是该法对试验机和试件的制作要求非常苛刻，要求试验机具有非常高的刚度，上下夹具高度对中，试件的尺寸也要非常准确，刚度稍差的机器往往不能测出荷载—位移曲线的下降段，从而无法计算断裂能，而上下夹具的对中度不好或试件制作的尺寸不准确会导致直接拉伸试件受拉截面上应力分布不均匀，严重影响测试结果的准确性和可信度。因此，本专利技术提出聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂性能试验方法，以解决现有技术中的不足之处。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术通过采用中梁试件作为试验样品可以减少测试结果存在着的离散性，通过在试验机的上、下压板之间有刚性组件试验过程中可以保证试验机刚度，避免试验机在试件开裂时将试验机机体内蓄积的弹性变形能释放给试件，使得荷载达到峰值后试件立即断裂而无法测定断裂全曲线，试验结果准确性和可信度高。本专利技术提出聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂性能试验方法，包括以下步骤：步骤一：配比试验试件配比出尺寸为100mm×100mm×515mm的中梁试件，试件的切口相对深度a0/h采用0.2m，即切口深度为20mm,配合比PPS00和PPS06各成型4组，配合比PPS04-5、PPS08-5、PPS10-5、PPS06-4、PPS06-6和PPS06-7各成型1组，每组4～6个试件；步骤二：测量试件裂缝前缘应变场采用电阻应变片法对聚丙烯纤维水泥稳定碎石三点弯曲试件裂缝前缘应变场的变化进行测量，采用S2120-40AA型电阻应变片，测量标距为4cm，电阻值为120Ω；步骤三：切缝试件在到达试验龄期的前两天，将用于进行断裂试验的试件从养护室中取出，进行切缝；步骤四：补切上述步骤三切缝结束以后用钢尺检验切缝的深度是不是均为2cm，如果深度不够，要进行补切，切缝后将试件放置一段时间，等试件表面干燥后进行应变片的粘贴；步骤五：粘贴应变片先用砂纸将试件侧面磨光，再用丙酮擦掉表面遗留的石屑，然后用粘结剂粘贴应变片；步骤六：应变采集仪采集数据待粘贴应变片的应变胶固化后，将各应变片的引线通过电线与应变采集仪连接起来，然后在试件底部预切口中间部位切缝两侧和粘贴应变片一侧的试件侧面预切缝顶端分别用502胶粘贴一对小铁块，分别用于固定测试裂缝嘴张开位移和裂缝尖端张开位移的夹式引伸仪；步骤七：测量梁式试件跨中挠度δ采用百分表电测法测量梁式试件跨中挠度δ，先将百分表通过角铁制作的表架固定在试件未粘贴应变片的侧面，在试件底部同侧中间部位粘贴一小玻璃片，使百分表测量端头顶在玻璃片上，然后将试件放置在先调试好高度和间距的试验机支座上，再放上荷载传感器，将夹式引伸仪固定好，把百分表连同表架固定在试件上，并调整试件的位置，使百分表测试端头、试件上垫块、荷载传感器、荷载传感器上垫块以及试验机上压板的中心均与试件中间部位的预切口中间对齐；步骤八：数据采集打开与自动应变采集仪相连计算机上的数据采集软件，试验中所有数据通过该软件自动采集并存储，打开数据采集各通道，并对各初始读数进行平衡，然后打开试验机开始试验，进行数据采集；步骤九：测量水泥稳定碎石试件的载荷通过动态X～Y函数记录仪可同时测得竖向荷载PV-δ、PV-CMOD和PV-CMOD曲线，经过计算机图形处理软件处理，得到了系列聚丙烯纤维增强水泥稳定碎石的PV-δ、PV-CMOD和PV-CMOD曲线；步骤十：计算断裂韧度根据公式(1)和(2)计算出断裂韧度；公式(1)和(2)中，KIC为水泥稳定碎石的断裂韧度，单位为：kN/m3/2；Mmax为最大跨中弯矩，单位为：MPa；Pmax为最大竖向荷载，单位为：kN；G为加载附件的重量，G＝0.032kN；H、B、L分别为梁式试件的高度、宽度和长度，单位为：m；a为预制裂缝的长度，单位为：m；是跟的值有关的函数，其表达式如公式(3)所示，得出断裂韧度。进一步改进在于：所述步骤一中配合比PPS00和PPS06各成型4组，每组4～6个试件，分别用于测试其14天、28天、60天、90天断裂参数，配合比PPS04-5、PPS08-5、PPS10-5、PPS06-4、PPS06-6和PPS06-7各成型1组，每组4～6个试件，用于测试其60天断裂参数。进一步改进在于：所述步骤一中每组4～6个试件中去除不合格试件及试验操作不当而损坏的试件，保证每组至少包括有完整测试的4个试件，且所述试件均以最佳含水量、最大干密度和98％的压实度静压成型。进一步改进在于：所述步骤二中应变片使用前要先用万用表检查应变片是否断线或短路，并测量其电阻值，应变片实际电阻值与应变片名义电阻值的差值应小于±0.5％，然后根据阻值大小分组，测试每一组试件用阻值相同的应变片。进一步改进在于：所述步骤三中切缝前先对切缝位置进行打线定位，先在试件的底面中间部位用铅笔划出切割线，调整小型电动切割机切轮的切割深度为2cm，然后进行切缝，切缝注意要保证切缝不能弯曲。进一步改进在于：所述步骤五中粘结剂由环氧树脂和聚酰胺固化而成，两者的掺配比例可根据固化的时间灵活调整。进一步改进在于：所述步骤五中具体过程为：先用砂纸将试件侧面磨光，再用丙酮擦掉表面遗留的石屑，将粘结剂用一个较薄的塑料板在粘贴应变片的部位抹上薄薄的一层，范围比应变片的大小稍微大一些，然后对照铅笔做出的标记粘贴应变片，盖上塑料膜排去应变片与试件之间的气泡，注意不要使应变片的两个引出线粘在一起，以防应变片短路。进一步改进在于：所述步骤五中在粘贴应变片前，先用直尺将应变片粘贴的位置确定出，用铅笔将位置标出，在试件一侧预切缝顶端垂至于缝的方向划第一条线，然后向上依次每隔20cm划一条平行线。进一步改进在于：所述步骤步骤八中试验均在3000KN数显液压试验机上进行，荷载传感器的量测范围为0～30KN，试验机的上、下压板之间有刚性组件。进一步改进在于：所述步骤八中试验时注意加荷速度，当试件接近破坏时要降低加载速度。本专利技术的有益效果为：通过采用中梁试件作为试验样品可以减少测试结果存在着的离散性，通过在试验机的上、下压板之间有刚性组件试验过程中可以保证试验机刚度，避免试验机在试件开裂时将试验机机体内蓄积的弹性变形能释放给试件，使得荷载达到峰值后试件立即断裂而无法测定断裂全曲线，通过三点弯曲法进行试验可以降低试验对试验机和试件的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂性能试验方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：配比试验试件配比出尺寸为100mm×100mm×515mm的中梁试件，试件的切口相对深度a0/h采用0.2m，即切口深度为20mm,配合比PPS00和PPS06各成型4组，配合比PPS04‑5、PPS08‑5、PPS10‑5、PPS06‑4、PPS06‑6和PPS06‑7各成型1组，每组4～6个试件；步骤二：测量试件裂缝前缘应变场采用电阻应变片法对聚丙烯纤维水泥稳定碎石三点弯曲试件裂缝前缘应变场的变化进行测量，采用S2120‑40AA型电阻应变片，测量标距为4cm，电阻值为120Ω；步骤三：切缝试件在到达试验龄期的前两天，将用于进行断裂试验的试件从养护室中取出，进行切缝；步骤四：补切上述步骤三切缝结束以后用钢尺检验切缝的深度是不是均为2cm，如果深度不够，要进行补切，切缝后将试件放置一段时间，等试件表面干燥后进行应变片的粘贴；步骤五：粘贴应变片先用砂纸将试件侧面磨光，再用丙酮擦掉表面遗留的石屑，然后用粘结剂粘贴应变片；步骤六：应变采集仪采集数据待粘贴应变片的应变胶固化后，将各应变片的引线通过电线与应变采集仪连接起来，然后在试件底部预切口中间部位切缝两侧和粘贴应变片一侧的试件侧面预切缝顶端分别用502胶粘贴一对小铁块，分别用于固定测试裂缝嘴张开位移和裂缝尖端张开位移的夹式引伸仪；步骤七：测量梁式试件跨中挠度δ采用百分表电测法测量梁式试件跨中挠度δ，先将百分表通过角铁制作的表架固定在试件未粘贴应变片的侧面，在试件底部同侧中间部位粘贴一小玻璃片，使百分表测量端头顶在玻璃片上，然后将试件放置在先调试好高度和间距的试验机支座上，再放上荷载传感器，将夹式引伸仪固定好，把百分表连同表架固定在试件上，并调整试件的位置，使百分表测试端头、试件上垫块、荷载传感器、荷载传感器上垫块以及试验机上压板的中心均与试件中间部位的预切口中间对齐；步骤八：数据采集打开与自动应变采集仪相连计算机上的数据采集软件，试验中所有数据通过该软件自动采集并存储，打开数据采集各通道，并对各初始读数进行平衡，然后打开试验机开始试验，进行数据采集；步骤九：测量水泥稳定碎石试件的载荷通过动态X～Y函数记录仪可同时测得竖向荷载PV‑δ、PV‑CMOD和PV‑CMOD曲线，经过计算机图形处理软件处理，得到了系列聚丙烯纤维增强水泥稳定碎石的PV‑δ、PV‑CMOD和PV‑CMOD曲线；步骤十：计算断裂韧度根据公式(1)和(2)计算出断裂韧度；...

【技术特征摘要】
1.聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂性能试验方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：配比试验试件配比出尺寸为100mm×100mm×515mm的中梁试件，试件的切口相对深度a0/h采用0.2m，即切口深度为20mm,配合比PPS00和PPS06各成型4组，配合比PPS04-5、PPS08-5、PPS10-5、PPS06-4、PPS06-6和PPS06-7各成型1组，每组4～6个试件；步骤二：测量试件裂缝前缘应变场采用电阻应变片法对聚丙烯纤维水泥稳定碎石三点弯曲试件裂缝前缘应变场的变化进行测量，采用S2120-40AA型电阻应变片，测量标距为4cm，电阻值为120Ω；步骤三：切缝试件在到达试验龄期的前两天，将用于进行断裂试验的试件从养护室中取出，进行切缝；步骤四：补切上述步骤三切缝结束以后用钢尺检验切缝的深度是不是均为2cm，如果深度不够，要进行补切，切缝后将试件放置一段时间，等试件表面干燥后进行应变片的粘贴；步骤五：粘贴应变片先用砂纸将试件侧面磨光，再用丙酮擦掉表面遗留的石屑，然后用粘结剂粘贴应变片；步骤六：应变采集仪采集数据待粘贴应变片的应变胶固化后，将各应变片的引线通过电线与应变采集仪连接起来，然后在试件底部预切口中间部位切缝两侧和粘贴应变片一侧的试件侧面预切缝顶端分别用502胶粘贴一对小铁块，分别用于固定测试裂缝嘴张开位移和裂缝尖端张开位移的夹式引伸仪；步骤七：测量梁式试件跨中挠度δ采用百分表电测法测量梁式试件跨中挠度δ，先将百分表通过角铁制作的表架固定在试件未粘贴应变片的侧面，在试件底部同侧中间部位粘贴一小玻璃片，使百分表测量端头顶在玻璃片上，然后将试件放置在先调试好高度和间距的试验机支座上，再放上荷载传感器，将夹式引伸仪固定好，把百分表连同表架固定在试件上，并调整试件的位置，使百分表测试端头、试件上垫块、荷载传感器、荷载传感器上垫块以及试验机上压板的中心均与试件中间部位的预切口中间对齐；步骤八：数据采集打开与自动应变采集仪相连计算机上的数据采集软件，试验中所有数据通过该软件自动采集并存储，打开数据采集各通道，并对各初始读数进行平衡，然后打开试验机开始试验，进行数据采集；步骤九：测量水泥稳定碎石试件的载荷通过动态X～Y函数记录仪可同时测得竖向荷载PV-δ、PV-CMOD和PV-CMOD曲线，经过计算机图形处理软件处理，得到了系列聚丙烯纤维增强水泥稳定碎石的PV-δ、PV-CMOD和PV-CMOD曲线；步骤十：计算断裂韧度根据公式(1)和(2)计算出断裂韧度；公式(1)和(2)中，KIC为水泥稳定碎石的断裂韧度，单位为：kN/m3/2；Mmax为最大跨中弯矩，单位为：MPa；Pmax为最大竖向荷载，单位为：kN；G为加载附件的重量，G＝0.032kN；H、B、L分别为梁式试件的高度、宽度和长度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，王娟，李清富，刘晨辉，焦美菊，郑元勋，张天航，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南,41