一种路面材料劈裂回弹模量测试系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种路面材料劈裂回弹模量测试系统，包括路面材料的试件、还包括MTS多功能材料测试系统、前电阻应变片、后电阻应变片、应变采集仪和数据处理终端，方法依据利用MTS多功能材料测试系统对试件进行径向对称加载，在试件中心处与加载方向相垂直的位置粘贴电阻应变片，利用电阻应变片测得该处水平方向的拉应变，将此拉应变带入劈裂回弹模量计算公式即可得到更精确的劈裂回弹模量。利用该改进的测试系统和方法可获得试件具体测试部位的、更准确的水平回弹应变及其对应的回弹模量，避免了将变形积分统计平均后所引起的计算误差，提高了路面材料的测试精度及试验效率，并可为耐久性路面的科学设计提供更准确的结构设计参数。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及道路工程领域中的路用材料模量室内测试技术，具体涉及半刚性基层材料及沥青混合料劈裂回弹模量测试系统。
技术介绍
在车辆荷载作用下，路面各结构层处于复杂的应力状态。为了较好地模拟实际路面结构的应力状态，现行路面材料试验规程中针对材料模量的测试方法主要分为抗压回弹模量测试、弯拉回弹模量测试和劈裂回弹模量测试。抗压回弹模量试验和弯拉回弹模量试验均是在材料处于单向应力状态下进行，难以准确反映路面材料的真实力学性能。劈裂回弹模量试验又称为间接拉伸试验，大量研究表明，其应力状态与路面结构层的真实应力状态较为接近，能更有效合理地表征路面材料或结构的抗变形性能。现行路面材料试验规程中，关于沥青混合料和半刚性材料劈裂回弹模量的测试，一般通过千分表(或位移传感器)测得试件水平径向的整个回弹变形，将其带入相应公式计算得到劈裂回弹模量。由于试件表面粗糙，千分表(位移传感器)探针安放困难，难以保证水平变形测试的精确性，亦势必造成测试结果的不准确。在没有条件测得水平回弹变形的情况下，可以通过测得试件竖向总回弹变形，利用泊松比换算得到水平回弹变形，进而带入公式计算得到劈裂回弹模量。不管是水平径向的整个回弹变形，还是竖向总回弹变形，其反映的是整个试件径向的变形总和，不能反映与应力状态所对应的应变值，据此所得的模量值也难以客观反映不同应力应变状态下材料的真实抗变形能力，究其原因是由于劈裂试验条件下，试件内部各点的应力状态是不同的，不同的应力状态将会引起试件内部各点不同的变形响应，现行试验规程通过测得试件水平方向的总变形或垂直方向的总变形来计算路面材料的劈裂模量，该模量仅是个统计平均的概念，将此作为路面材料性能评价指标有失偏颇。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术旨在提供一种路面材料劈裂回弹模量测试系统，利用应变片测得试件水平回弹变形、利用所推导的劈裂回弹模量计算模型获得相应的模量值，并给出综合考虑了横向拉应力、竖向压应力对试件回弹变形影响条件下的劈裂回弹模量计算模型，为开展精准化的路面力学分析提供了参数依据，对提高路面材料模量测试的准确性及试验效率，节约路面材料室内试验成本，进而提高沥青路面结构设计的精度具有重要意义。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种路面材料劈裂回弹模量测试系统，包括路面材料的试件，还包括MTS多功能材料测试系统、电阻应变片、应变采集仪和数据处理终端；其中：MTS多功能材料测试系统用于向试件施加线状载荷P，使试件处于对心受压状态；电阻应变片：包括前电阻应变片和后电阻应变片，所述前电阻应变片和后电阻应变片分别贴于试件的前表面中部和试件的后表面中部，两者之间呈水平方向对称，分别用于测量试件的前表面和后表面的水平应变；应变采集仪：电性连接于所述前电阻应变片和后电阻应变片，用于接收前电阻应变片和后电阻应变片所采集到的水平应变数据；数据处理终端：接收应变采集仪的数据并据此计算得到试件的劈裂回弹模量。利用上述系统的路面材料劈裂回弹模量测试方法，包括如下步骤：S1制成试件，然后将试件放入MTS多功能材料测试系统上，尽量选择试件的平整面放在MTS多功能材料测试系统的压条上；S2在试件上由MTS多功能材料测试系统通过应力控制方式或应变控制方式施加线状载荷P，使试件处于对心受压状态；S3在试件的前表面中部和后表面中部，水平方向对称地分别粘贴电前阻应变片和后电阻应变片，并使前电阻应变片和后电阻应变片均连接于应变采集仪，从而通过应变采集仪采集到试件前表面和后表面的水平应变；S4根据步骤S3中测得的试件的前表面和后表面的水平应变数据，按下式计算出试件的劈裂回弹模量： E I T = - 4 P π h L ϵ ‾ x ( arctan L D - D L L 2 + D 2 - 0.5 L D - μ ( arctan L D + D L L 2 + D 2 - 0.5 L D ) ) ; ]]>其中，EIT为试件劈裂回弹模量，单位为MPa；P为步骤S2中所施加的线状荷载，单位为N；D为试件的直径、h为试件的高度、L为电阻应变片的格栅长度，单位均为mm，前电阻应变片和后电阻应变片的格栅长度相等；为前电阻应变片和后电阻应变片的长度范围内的应变均值，μ为泊松比。需要说明的是，步骤S1中，在将试件放入MTS多功能材料测试系统前，先将试件上将要与压条接触的部位用水泥砂浆进行封面补缝。需要说明的是，步骤S2中，在试件上由MTS多功能材料测试系统通过应力控制方式或应变控制方式施加线状载荷之前，在试件上与压条接触的部位、压条上与试件接触的部位均涂以凡士林。需要说明的是，步骤S3中，在粘贴前电阻应变片和后电阻应变片之前，试件的前表面和后表面用于粘贴电阻应变片的部位用水泥砂浆进行封面补缝；前电阻应变片和后电阻应变片均用强力胶粘贴，在前电阻应变片和后电阻应变片的导线的粘贴中，导线之间的间隔距离尽量大；然后将导线与电线电焊连接。需要说明的是，步骤S2中，由MTS多功能材料测试系统通过应力控制方式或应变控制方式先按照拟施加的最大应力即试件的强度的一半进行两次加载卸载预压试验，使压条与试件表面紧密接触；然后按照试件强度的10％、20％、30％、40％、50％依次进行荷载的逐级加载与卸载，其中每级荷载作用时间达1m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种路面材料劈裂回弹模量测试系统，包括路面材料的试件，其特征在于，还包括MTS多功能材料测试系统、电阻应变片、应变采集仪和数据处理终端；其中：MTS多功能材料测试系统用于向试件施加线状载荷P，使试件处于对心受压状态；电阻应变片：包括前电阻应变片和后电阻应变片，所述前电阻应变片和后电阻应变片分别贴于试件的前表面中部和试件的后表面中部，两者之间呈水平方向对称，分别用于测量试件的前表面和后表面的水平应变；应变采集仪：电性连接于所述前电阻应变片和后电阻应变片，用于接收前电阻应变片和后电阻应变片所采集到的水平应变数据；数据处理终端：接收应变采集仪的数据并据此计算得到试件的劈裂回弹模量。

【技术特征摘要】
1.一种路面材料劈裂回弹模量测试系统，包括路面材料的试件，其特征在于，还包括MTS多功能材料测试系统、电阻应变片、应变采集仪和数据处理终端；其中：MTS多功能材料测试系统用于向试件施加线状载荷P，使试件处于对心受压状态；电阻应变片：包括前电阻应变片和后电阻应变片，所述前电阻应变片和后电阻应变...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕松涛，郑健龙，陈杰东，黄拓，杨明，田双喜，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43