本发明专利技术公开了一种沥青混合料半圆加载直剪试验装置，包括圆柱体试件、压板、顶盖、底盖、钢套筒和底座，压板的截面面积、顶盖的截面面积和底盖的截面面积均相等，试件的直径、顶盖的直径分别与钢套筒的内径相等；钢套筒固定连接在底座上，顶盖和底盖位于钢套筒内腔中，且底盖固定连接在钢套筒底部壁面上，顶盖固定连接在钢套筒上部壁面上；试件位于钢套筒中；压板位于试件上方，且嵌至在顶盖和钢套筒壁面之间；与压板相对的试件底部处于悬空。该试验装置结构简单、便于操作，该试验装置测试时，试件应力分布状态简单、试件破坏面明确；同时还提供该试验装置的试验方法，简单易操作，可以检测室内成型的马歇尔试件和实际路面钻取的芯样。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于公路工程浙青混合料性能检测领域，具体来说，涉及一种浙青混合料 半圆加载直剪试验装置及其试验方法。
技术介绍
截止2013年底，我国的高速公路已突破10万公里，总里程跃居世界第一。自上世 纪九十年代开始，我国进入了公路建设快速发展的时期，尤其是1998年中国实施积极的财 政政策以来，公路建设开工项目之多、投资数量之大举世瞩目。在高速公路建设中，由于浙 青路面具有良好的舒适性和优异的使用性能，建设速度快、维修方便，受到了人们的亲睐。 然而，随着交通量的激增、超限超载车辆比例的大幅增长以及渠化交通的形成，浙 青路面的病害也日趋严重。我国大部分地区一年之中，会有数十天乃至一百多天的夏季路 表温度高于40?50°C，这种温度已经达到甚至超过了道路浙青软化点。在高温条件下，浙 青混凝土路面承受车轮碾压的反复作用，荷载产生的剪应力超过浙青混合料的抗剪强度， 使得流动变形不断累积形成车辙。温度越高，浙青越软，路面变形就越大。此外，轮载作用 属于非均布压力，将在浙青路面局部区域产生较大的剪应力，如果浙青混合料高温稳定性 不足，将会产生较大的剪切变形。 目前，我国的浙青混合料设计规程当中并没有要求评价浙青混合料的抗剪能力， 其中主要有两方面原因：一是业内尚未对合适的混合料抗剪性能评价方法达成共识，设备 便宜、操作简单的试验方法没有受到广泛认可，而设备昂贵、操作复杂的试验方法即使被认 可，却又难以在工程中大范围推广；二是浙青混合料设计过程中，目前采用了动稳定度这一 经验性指标来评价抗车辙能力，部分地填补了浙青混合料抗剪性能评价的空白。 实际上，我国在1982年的交通部《公路柔性路面抗弯拉、抗剪切指标研究》和1986 年的建设部《城市道路柔性路面设计方法与指标研究》成果中，已建立了抗剪指标，以防止 浙青路面在高温情况下出现拥包、推挤和剪裂。但是，一方面由于当时高速公路未得到发 展，因此没有引起充分重视，公路设计规范未予列入；另一方面，由于三轴试验测定抗剪强 度比较麻烦，难以普遍推广，因而一直未考虑正式采用抗剪指标。 通过对国内外浙青混合料抗剪强度的试验方法进行广泛调研，发现关于浙青及浙 青混合料抗剪性能的研究受到了广泛关注。其中，一些评价方法需要引进昂贵的成套设备， 试验操作复杂且每次试验的成本较高，包括Superpave简单剪切试验、三轴压缩试验、直接 剪切试验以及旋转剪切试验等；另一些试验方法，试验设备相对简易，但对浙青混合料试 件的形状及尺寸有着特殊的要求，不适于对路面现场钻取的普通圆柱体芯样进行评价，如 斜剪试验和同轴剪切试验等；还有的试验方法，如单轴贯入试验，试件承受多向复杂应力状 态，虽尽可能地模拟路面结构在轮胎荷载下的宏观应力分布，但毕竟轮胎的非均匀荷载与 刚性压头的荷载分布相差甚远，在实际应用中还是受到颇多限制。 综上，为克服现有试验方法存在的诸多缺陷，本专利技术开发了一种新型浙青混合料 抗剪性能测试方法--半圆加载直剪试验（如图1、图2)，该剪切试验具有试验设备简单、 便于操作，试件应力分布明确，可以同时检测室内成型的马歇尔试件和实际路面钻取的芯 样。
技术实现思路
技术问题：本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种浙青混合料半圆加载直剪试 验装置，该试验装置结构简单、便于操作，该试验装置测试时，试件应力分布状态简单、试件 破坏面明确；同时还提供该试验装置的试验方法，该试验方法简单易操作，可以同时检测室 内成型的马歇尔试件和实际路面钻取的芯样。 技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是： 一种浙青混合料半圆加载直剪试验装置，该装置包括由浙青混合料制成的圆柱体 试件、半圆形压板、半圆形顶盖、半圆形底盖、钢套筒和底座，压板的截面面积、顶盖的截面 面积和底盖的截面面积均相等，试件的直径、顶盖的直径分别与钢套筒的内径相等；钢套筒 固定连接在底座上，顶盖和底盖位于钢套筒内腔中，且底盖固定连接在钢套筒底部壁面上， 顶盖固定连接在钢套筒上部壁面上；顶盖和底盖相对设置；试件位于钢套筒中，且试件位 于顶盖和底盖之间；压板位于试件上方，且嵌至在顶盖和钢套筒壁面之间，压板和顶盖对称 布设；底盖的圆弧面、压板的圆弧面、顶盖的圆弧面分别与钢套筒内表面贴合；与压板相对 的试件底部处于悬空。 进一步，所述的底座顶面设有环形凹槽，钢套筒的底部嵌至在底座的环形凹槽中。 进一步，所述的底盖通过螺栓固定连接在钢套筒底部壁面上，顶盖通过螺栓固定 连接在钢套筒上部壁面上。 进一步，所述的压板的顶面设有凹槽，且该凹槽位于压板的中部。 一种上述浙青混合料半圆加载直剪试验装置的试验方法，该方法包括以下步骤： 步骤10)制备试件：利用新拌浙青混合料，采用击实法制作圆柱体试件；或通过浙 青路面钻芯取样，将钻芯获得的浙青混合料试件作为圆柱体试件； 步骤20)试件保温：将圆柱体试件和试验模具分别置于设定温度的恒温水槽中保 温，保温试件45min?60min，圆柱体试件的下方设有垫块，圆柱体试件的底部和水槽底部 的距离大于或等于5cm ; 步骤30)试验准备：先将圆柱体试件放置在试验模具的底盖上，再安装顶盖，然后 将压板放置在圆柱体试件上方，且顶盖和压板处于同一平面，接着将试验模具放置在环境 保温箱中，控温在-〇. 5°C?0. 5°C ; 步骤40)启动加载：启动万能材料试验机，万能材料试验机的压头作用在压板上， 以lmm/min的加载速率均匀加载，直至圆柱体试件破坏；通过万能材料试验机数据采集系 统获得的荷载与试件变形曲线，读取加载过程中的荷载峰值P，将荷载峰值P乘以修正系数 g(h)，获得对应不同高度圆柱体试件的荷载峰值修正值；g(h) = 79. 45tT°_95,其中h表示圆 柱体试件的高度； 步骤50)测算抗剪强度：将步骤40)获得的荷载峰值修正值乘以最大剪应力强度 参数0. 783,获得圆柱体试件的抗剪强度。 进一步，所述的步骤10)中，制作η个圆柱体试件作为平行试件；所述的步骤20) 中，在恒温水槽中η个圆柱体试件之间的距离大于或等于IOmm ;对每个圆柱体试件分别执 行步骤30)至步骤50)，获得η个圆柱体试件的抗剪强度，取η个圆柱体试件的抗剪强度的 平均值，作为圆柱体试件的抗剪强度。 有益效果：与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：本专利技术的浙 青混合料半圆加载直剪试验装置，包括圆柱体试件、半圆形压板、半圆形顶盖、半圆形底盖、 钢套筒和底座。顶盖和底盖相对设置，压板和顶盖对称布设，试件底面的一半处于悬空，一 半位于底盖上方。整个试验装置的结构简单。利用该试验装置可以有效对试件的抗剪性能 进行测试。本专利技术的半圆加载直剪试验方法，通过将大型圆柱体浙青混合料试件按规定位 置放入半圆加载直剪试验装置中，利用万能材料试验机对试验装置中的半圆形压头进行匀 速加载，配合位移传感器对半圆形压头的坚向位置变化进行实时监控，测量得到浙青混合 料的最大抗剪强度，同时配合浙青混合料的单轴压缩试验，测算得到浙青混合料材料的黏 聚力和内摩擦角，达到准确、有效评价浙青混合料抗剪切性能的目的。该方法与其他类型的 浙青混合料抗剪性本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种沥青混合料半圆加载直剪试验装置，其特征在于，该装置包括由沥青混合料制成的圆柱体试件(1)、半圆形压板(2)、半圆形顶盖(3)、半圆形底盖(4)、钢套筒(5)和底座(6)，压板(2)的截面面积、顶盖(3)的截面面积和底盖(4)的截面面积均相等，试件(1)的直径、顶盖(3)的直径分别与钢套筒(5)的内径相等；钢套筒(5)固定连接在底座(6)上，顶盖(3)和底盖(4)位于钢套筒(5)内腔中，且底盖(4)固定连接在钢套筒(5)底部壁面上，顶盖(3)固定连接在钢套筒(5)上部壁面上；顶盖(3)和底盖(4)相对设置；试件(1)位于钢套筒(5)中，且试件(1)位于顶盖(3)和底盖(4)之间；压板(2)位于试件(1)上方，且嵌至在顶盖(3)和钢套筒(5)壁面之间，压板(2)和顶盖(3)对称布设；底盖(4)的圆弧面、压板(2)的圆弧面、顶盖(3)的圆弧面分别与钢套筒(5)内表面贴合；与压板(2)相对的试件(1)底部处于悬空。
【技术特征摘要】
1. 一种浙青混合料半圆加载直剪试验装置，其特征在于，该装置包括由浙青混合料制 成的圆柱体试件（1)、半圆形压板（2)、半圆形顶盖（3)、半圆形底盖（4)、钢套筒（5)和底座 (6)，压板（2)的截面面积、顶盖（3)的截面面积和底盖（4)的截面面积均相等，试件（1)的 直径、顶盖（3)的直径分别与钢套筒（5)的内径相等；钢套筒（5)固定连接在底座（6)上， 顶盖（3)和底盖（4)位于钢套筒（5)内腔中，且底盖（4)固定连接在钢套筒（5)底部壁面 上，顶盖⑶固定连接在钢套筒（5)上部壁面上；顶盖⑶和底盖⑷相对设置；试件（1) 位于钢套筒（5)中，且试件（1)位于顶盖（3)和底盖（4)之间；压板（2)位于试件（1)上 方，且嵌至在顶盖（3)和钢套筒（5)壁面之间，压板（2)和顶盖（3)对称布设；底盖（4)的 圆弧面、压板（2)的圆弧面、顶盖（3)的圆弧面分别与钢套筒（5)内表面贴合；与压板（2) 相对的试件（1)底部处于悬空。2. 根据权利要求1所述的浙青混合料半圆加载直剪试验装置，其特征在于，所述的底 座（6)顶面设有环形凹槽，钢套筒（5)的底部嵌至在底座（6)的环形凹槽中。3. 根据权利要求1所述的浙青混合料半圆加载直剪试验装置，其特征在于，所述的底 盖（4)通过螺栓（7)固定连接在钢套筒（5)底部壁面上，顶盖（3)通过螺栓（7)固定连接 在钢套筒（5)上部壁面上。4. 根据权利要求1所述的浙青混合料半圆加载直剪试验装置，其特征在于，所述的压 板（2)的顶面设有凹槽，且该凹槽位于压板（2)的中部。5. -种权利要求1所述的浙青混合料半圆加载直剪试验装置的试验方法，其特征在 于，该方法包括以下步骤： 步骤10)制备试件：利用新拌浙青混合料，采用击实法制作圆柱体试件（1);或通过浙 青路面钻芯取样,将钻芯获得的浙青混合料试件作为圆柱体试件（1); 步骤20)试件保温：将圆柱体试件（1)和试验模具...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓明，祝谭雍，王飔奇，马涛，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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