一种沥青混合料拉伸动态模量测试方法技术

本发明专利技术公开了一种沥青混合料拉伸动态模量测方法，该方法将制备的沥青混合料圆柱体试件上、下端分别黏接固定上、下金属底座，将下金属底座固定在加载设备上，上金属底座与金属加载杆相连，在沥青混合料圆柱体试件的侧面表中部，按圆周等间距垂直安置3个位移传感器；在规定的试验温度和频率下通过金属加载杆对试件施加正弦波或半正矢波轴向拉应力；在加载过程中，采集相应的轴向拉应力和轴向拉应变，计算动态模量。本发明专利技术在直接拉伸受力模式下测定沥青混合料的动态模量特性，有利于更好、更全面的评价沥青混合料的力学响应特性，为沥青路面力学计算及疲劳开裂分析验算奠定试验基础，并且该方法操作简便，数据可靠，便于推广使用。

A test method for tensile dynamic modulus of asphalt mixture

The invention discloses an asphalt mixture dynamic modulus tensile test method, the method for asphalt mixture by cylinder specimen, the lower ends are respectively glued to fix the upper and the lower metal base, the base is fixed on the metal loading equipment, metal base and metal loading rod is connected with the side of the specimen the table in the middle of the asphalt mixture cylinder according to the circumference equidistant vertical placement 3 displacement sensor; temperature and frequency under the provisions of the loading on the specimens through the metal rod applied sine wave or haversine wave axial tensile stress; in the loading process, collecting the corresponding axial tensile stress and axial strain, dynamic calculation modulus. Determination of dynamic modulus characteristics of asphalt mixture of the invention in direct tensile stress mode, mechanics is conducive to a better and more comprehensive evaluation of asphalt mixture response characteristics, mechanical calculation and analysis of asphalt pavement fatigue cracking calculation provide the experimental basis, and the method is simple, reliable data, easy to use.

【技术实现步骤摘要】
一种沥青混合料拉伸动态模量测试方法
本专利技术属于道路工程
，具体涉及一种沥青混合料拉伸动态模量的测试方法。
技术介绍
沥青混合料的模量是沥青路面设计及力学分析的一个重要材料参数，由于动态模量相较于静态模量更加符合沥青混合料在行车荷载作用下的力学响应状态，目前在世界范围内动态模量正逐步取代静态模量成为沥青路面设计的一个输入指标。我国新版《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)中参照借鉴美国AASHTOTP62-03及ASTMD3497等动态模量标准试验，并结合我国实际试验情况，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。新颁布的《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2017)已将沥青混合料的单轴压缩动态模量作为材料设计参数取代了静态模量。疲劳开裂是沥青路面的一种主要病害形式；其破损机理为沥青路面在行车荷载作用下在其底面位置产生较大的拉应力(拉应变)，在行车荷载反复作用下路面受拉部位出现微裂缝并逐步向面层发展，最后形成贯穿整个沥青路面的疲劳开裂。在沥青路面结构验算中疲劳寿命是其中的一个重要指标，然而目前现有路面设计规范及试验规程中所涉及的动态模量均为沥青混合料压缩动态模量。沥青混合料是一种典型的各向异性粘弹性非均质材料，其在受压与受拉状态时的力学响应状态存在较大差异。显然采用压缩动态模量作为沥青路面的设计参数，对沥青路面设计中进行疲劳开裂验算，具有一定的局限性和不合理性。鉴于目前尚未有能够有准确、有效反映沥青混合料拉伸动态模量特性的试验方法，因此有必要开发一种简便、可靠的沥青混合料拉伸动态模量测试方法，从而有利于更好、更全面的评价沥青混合料的力学响应特性，为沥青路面力学计算及疲劳开裂分析验算奠定试验基础。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种沥青混合料拉伸动态模量测试方法，解决现有技术中无法有效评价沥青混合料在拉伸模式下的动态模量响应特性的不足，从而有利于更好、更全面的评价沥青混合料的力学响应特性，为沥青路面力学计算及疲劳开裂分析验算奠定试验基础。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种沥青混合料拉伸动态模量测试方法，包括如下步骤：1)使用沥青混合料旋转压实仪成型沥青混合料试件，沥青混合料试件通过钻芯切割及端面切割后得到固定尺寸的沥青混合料圆柱体试件；2)利用胶结料在沥青混合料圆柱体试件上、下端分别黏接固定上、下金属底座；3)取出黏接固定完毕的试件，将下金属底座固定在加载设备上，上金属底座中心与金属加载杆相连；4)在沥青混合料圆柱体试件的侧表面中部，按等间距垂直安置有若干个位移传感器；5)在规定的试验温度和频率下通过金属加载杆对试件施加正弦波或半正矢波轴向拉应力，轴向拉应力幅值处于沥青混合料的线粘弹性范围内，所对应的应变幅值在30－90με之间；6)在加载过程中，连续采集相应的轴向拉应力和轴向拉应变，计算拉伸动态模量∣E*∣；其中轴向应力幅值σ0，对应的轴向拉应变幅值ε0。所述步骤4)之前将黏接固定完毕的圆柱试件放置在试验温度的环境箱内保温至少5小时。所述黏接前利用砂纸打磨沥青混合料圆柱体试件上、下端面，打磨完毕后用水清洗试件端面，通风晾干所述砂纸的磨料材质为80～120目棕刚玉，试件上、下端面的打磨时间各为1分钟。所述步骤3)的沥青混合料圆柱体试件与上、下金属底座黏接固定后，三者轴心线对中重合。所述步骤4)的金属加载杆与黏接固定完毕后的沥青混合料圆柱体试件，两者轴心线对中重合。所述胶结料为高强度改性丙烯酸脂胶。所述加载设备为UTM试验机、MTS试验机、AMPT试验机。所述步骤1)的旋转压实成型的沥青混合料混合料试验件尺寸为：直径150mm,高度180mm，钻芯及端面切割后沥青混合料圆柱体试件尺寸为：直径100mm,高度150mm。所述步骤5)位移传感器有三件，其垂直测量标距为70mm，两端距试件端面均为40mm，相邻位移传感器之间夹角为120°。所述步骤5)的位移传感器量程不小于1mm，分辨率不低于0.1μm，误差不大于1μm。有益效果：本专利技术提供的沥青混合料拉伸动态模量测试方法，通过胶结料在沥青混合料圆柱体试件两端黏接固定上、下金属底座，下金属底座固定，上金属底座与加载杆相连。试件与加载杆通过轴心线对中重合以消除了试件偏心受拉，从而确保精确、可靠的测定沥青混合料在线粘弹性范围内的拉伸动态模量。本方法填补了沥青混合料拉伸动态模量测试方法的空白，从而有利于更好、更全面的评价沥青混合料的力学响应特性，为沥青路面力学计算及疲劳开裂分析验算奠定试验基础，并且该方法操作简便，数据可靠，便于推广使用。附图说明图1为沥青混合料的动态拉伸模量试验装置1—金属加载杆；2—上金属底座；3—位移传感器；4—沥青混合料圆柱体试件；5—下金属底座。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例和附图进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于实施案例。本专利技术提供的一种沥青混合料拉伸动态模量测试方法，包含以下步骤：步骤1：使用沥青混合料旋转压实仪成型沥青混合料试件，通过钻芯及端面切割后得到固定尺寸的沥青混合料圆柱体试件；步骤2：利用砂纸打磨沥青混合料圆柱体试件上、下端面，打磨完毕后用水清洗试件端面，通风晾干；打磨试件端面，为了保证端面平整性和粗糙度，提高试件端面与胶水的粘结力。步骤3：利用胶结料在沥青混合料圆柱体试件上、下端分别黏接固定上、下金属底座；步骤4：将黏接固定完毕的圆柱试件放置在目标试验温度的环境箱内保温至少5小时；步骤5：取出黏接固定完毕的试件，将下金属底座固定在加载设备上，上金属底座中心与金属加载杆相连；步骤6：在沥青混合料圆柱体试件的侧面中部，按圆周等间距垂直安置3个位移传感器；步骤7：在规定的试验温度和频率下通过加载杆对试件施加正弦波或半正矢波轴向拉应力；步骤8：在加载过程中，连续采集相应的轴向拉应力和轴向拉应变，计算动态模量。所述旋转压实成型的沥青混合料混合料试验件尺寸为：直径150mm，高度180mm，钻芯及端面切割后沥青混合料圆柱体试件尺寸为：直径100mm，高度150mm。所述粗砂纸的磨料材质为80～120目棕刚玉，试件上、下端面的打磨时间各为1分钟。所述圆柱体试件与上、下金属底座黏接固定后，三者轴心线对中重合。所述金属加载杆与黏接固定完毕后的沥青混合料圆柱体试件，两者轴心线对中重合。所述位移传感器量程不小于1mm，分辨率不低于0.1μm，误差不大于1μm。所述轴向拉应力幅值处于沥青混合料的线粘弹性范围内，所对应的应变幅值在30～90με之间。1试件的准备选用30#高模量、70#普通及SBS改性三种沥青混合料，其对应的级配、沥青种类、油石比及空隙率等配合比参数详见表1。在实验室内使用沥青混合料旋转压实仪，按三种沥青混合料配合比参数，分别成型4个直径为150mm，高度180mm的沥青混合料试件。先将成型后的旋转压实试件进行钻芯得到直径100mm，高180mm的试件；在试件两端面各切除15mm，得到直径100mm，高150mm的圆柱体试件。检测试件两个端面是否水平，且与试件轴向是否垂直；当垂直偏差超过0.5°时，此试件废弃。表1三种沥青混合料的配合比参数2试件端面打磨选用80～120目棕刚玉粗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沥青混合料拉伸动态模量测试方法，包括如下步骤：1)使用沥青混合料旋转压实仪成型沥青混合料试件，沥青混合料试件通过钻芯切割及端面切割后得到固定尺寸的沥青混合料圆柱体试件；2)利用胶结料在沥青混合料圆柱体试件上、下端分别黏接固定上、下金属底座；3)取出黏接固定完毕的试件，将下金属底座固定在加载设备上，上金属底座中心与金属加载杆相连；4)在沥青混合料圆柱体试件的侧表面中部，按等间距垂直安置有若干个位移传感器；5)在规定的试验温度和频率下通过金属加载杆对试件施加正弦波或半正矢波轴向拉应力，轴向拉应力幅值处于沥青混合料的线粘弹性范围内，所对应的应变幅值在30－90με之间；6)在加载过程中，连续采集相应的轴向拉应力和轴向拉应变，计算拉伸动态模量∣E

【技术特征摘要】
1.一种沥青混合料拉伸动态模量测试方法，包括如下步骤：1)使用沥青混合料旋转压实仪成型沥青混合料试件，沥青混合料试件通过钻芯切割及端面切割后得到固定尺寸的沥青混合料圆柱体试件；2)利用胶结料在沥青混合料圆柱体试件上、下端分别黏接固定上、下金属底座；3)取出黏接固定完毕的试件，将下金属底座固定在加载设备上，上金属底座中心与金属加载杆相连；4)在沥青混合料圆柱体试件的侧表面中部，按等间距垂直安置有若干个位移传感器；5)在规定的试验温度和频率下通过金属加载杆对试件施加正弦波或半正矢波轴向拉应力，轴向拉应力幅值处于沥青混合料的线粘弹性范围内，所对应的应变幅值在30－90με之间；6)在加载过程中，连续采集相应的轴向拉应力和轴向拉应变，计算拉伸动态模量∣E*∣；其中轴向应力幅值为σ0，对应的轴向拉应变幅值为ε0。2.根据权利要求1所述的方法，所述步骤4)之前将黏接固定完毕的圆柱试件放置在试验温度的环境箱内保温至少5小时。3.根据权利要求1所述的方法，所述黏接前利用砂纸打磨沥青混合料圆柱体试件上、下...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晨晨，王旭东，张蕾，牛岩，单伶燕，王会，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11