沥青混合料集料接触强度剪切试验装置及其试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种沥青混合料集料接触强度剪切试验装置及其试验方法，包括试验平台、拉力动力箱、推力动力箱和小车，所述小车上可拆卸的连接有第一套筒，所述轨道的一侧可拆卸的连接有第二套筒，所述第二套筒的端面与所述第一套筒的端面平行设置。本发明专利技术通过设计一套用于的沥青混合料集料接触强度剪切试验的试验装置及其试验方法，解决了现有技术中无法测得压实状态下沥青混合料的颗粒界面剪切强度技术问题，且本发明专利技术所提供的试验装置能够精确模拟沥青混合料集料颗粒之间相对滑移，有助于提升混合料的设计水平，实现精细化、可控化、数字化的材料设计理念。

【技术实现步骤摘要】
沥青混合料集料接触强度剪切试验装置及其试验方法
本专利技术涉及力学试验领域，具体涉及一种沥青混合料集料接触强度剪切试验装置及其试验方法。
技术介绍
沥青混合料是由矿料、沥青及空隙构成的多相颗粒材料。压实混合料的集料表面包裹沥青，矿料颗粒间的界面接触、界面滑移导致的摩擦效应及迁移机制决定了混合料的宏观力学特性，进而影响沥青路面的使用性能。但由于缺乏足够的试验手段，目前的剪切试验主要针对堆积矿料，无法测得压实状态下沥青混合料的颗粒界面剪切强度，使得在混合料强度分析过程中缺少颗粒的“切向弹性刚度”这一参数，在力学模拟过程中易导致误差。因此，专门针对沥青混合料的集料界面强度测定方法的研究与相关设备的开发是非常必要的。该设备有助于提升混合料的设计水平，实现精细化、可控化、数字化的材料设计理念。
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集料接触强度剪切试验装置及其试验方法，以解决现有技术中无法测得压实状态下沥青混合料的颗粒界面剪切强度技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种沥青混合料集料接触强度剪切试验装置，包括试验平台、拉力动力箱、推力动力箱和小车，所述拉力动力箱和所述推力动力箱分别设置于所述试验平台的相邻两个侧面上，所述试验平台上设有轨道，所述轨道与所述拉力动力箱的拉力输出端的端面垂直设置，所述小车设置于所述轨道上并可在所述轨道上来回运动，所述小车上可拆卸的连接有第一套筒，所述第一套筒的端面与所述推力动力箱相对设置，所述试验平台上可拆卸的连接有第二套筒，所述第二套筒设置于所述轨道的一侧，所述第二套筒的端面与所述第一套筒的端面平行设置。作为优选方案，所述推力动力箱包括带滚轮的推力装置，所述推力装置设置于所述推力动力箱的推力输出端端面上。作为优选方案，所述第一套筒和所述第二套筒为形状、大小相同的圆柱体结构，所述圆柱体结构包括上半体和下半体，所述上半体的外壁设有第一连接位，所述下半体上设有与所述第一连接位相对于的第二连接位，所述第一连接位和所述第二连接位通过螺栓连接；所述小车与所述第一套筒通过直杆连接，所述直杆贯穿所述第一连接位和第二连接位设置。作为优选方案，所述第一套筒和所述第二套筒在高度方向上对齐设置，所述第一套筒外侧的侧壁上设有第一定位孔，所述第一定位孔的端面与所述第一套筒的端面平行，所述第二套筒设有与所述第一套筒上的第一定位孔相对应的第二定位孔，所述第一定位孔和第二定位孔均设有内螺纹。作为优选方案，所述设置于第一套筒侧壁上的第一定位孔的数量为2，所述2个第一定位孔分别设置于所述上半体和所述下半体上。作为优选方案，所述第一套筒上设有散力板，所述散力板可拆卸连接于所述第一套筒靠近所述推力动力箱一端的端面上。作为优选方案，所述拉力动力箱的侧壁上设有控制面板。作为优选方案，所述拉力动力箱的内部设有提供拉力的电机；所述推力动力箱的内部设有提供推力的电机。为实现上述相同目的，本专利技术提供了一种沥青混合料集料接触强度剪切试验的试验方法，包括如下步骤，S000、将第一试验试件和第二试验试件分别放置于第一套筒和第二套筒内部，然后将设置于所述第一套筒上的螺栓拧紧至所述第一试验试件只能在所述第一套筒的内部来回运动；将设置于所述第二套筒上的螺栓拧紧至所述第二试验试件不能相对于所述第二套筒运动；其中，所述第一试验试件和第二试验试件均为由沥青混合料集料制成的圆柱体结构且所述第一试验试件和所述第二试验试件的形状大小相同；S100、将散力板固定于所述第一套筒靠近推力动力箱一端的端面上；S200、通过移动小车将所述第一套筒移动至与所述第一套筒的端面对齐，在所述第一试验试件和所述第二试验试件之间设置应力胶片；S300、启动推力装置推动所述第一试验试件相对于所述第二试验试件运动，使所述第一试验试件和所述第二试验试件之间产生压力P，所述第一试验试件和所述第二试验试件相互接触的两个端面上的颗粒在应力胶片上留下印痕；S400、将所述推力装置从所述第一试验试件的表面移开，使所述第一试验试件和所述第二试验试件之间的压力消失，取出应力胶片并统计所述第一试验试件和所述第二试验试件之间的接触面积；S500、再次启动推力装置，使两个试件相接触，同时将设置于所述第一套筒上的螺栓拧紧至所述第一试验试件不能相对于所述第一套筒运动，在分别设置于所述第一套筒和所述第二套筒上的第一定位孔和第二定位孔内插入定位杆，其中，所述第一定位孔和第二定位孔内均设有内螺纹，所述定位杆上设有与所述内螺纹相对应的外螺纹，实现固定所述第一试验试件和所述第二试验试件之间的相对位置；S600、将所述第一套筒从小车上拆离，将所述第二套筒从试验平台上拆离，将所述第一试验试件、第二试验试件、第一套筒和第二套筒组成的整体从试验平台上取出，将所述定位杆拧紧至所述第一套筒和所述第二套筒相接触，然后对所述第一试验试件和所述第二试验试件进行加热，使所述第一试验试件和所述第二试验试件之间的接触面粘结在一起；S700、将所述第一套筒安装至小车上，将所述第二套筒安装至试验平台上，重新将所述第一试验试件、第二试验试件、第一套筒和第二套筒组成的整体安装至试验平台上，将设置于所述第一套筒上的螺栓拧松至所述第一试验试件只能在所述第一套筒的内部来回运动；S800、再次启动推力装置推动所述第一试验试件相对于所述第二试验试件运动，使所述第一试验试件和所述第二试验试件之间产生压力P，启动拉力动力箱，对小车施加拉力，逐渐增大拉力动力箱的拉力，当拉力动力箱提供的拉力正好使所述小车开始移动时，记录拉力动力箱的拉力值Q、推力装置的压力值P和小车位移S随时间的变化曲线；S900、计算沥青混合料集料界面剪切强度，依据颗粒接触面切向弹性刚度的力学理论关系式：计算界面弹性刚度指标，式中：kt接触界面的切向弹性刚度；r为散体颗粒的等效半径，可通过接触面积、接触点数量反算；为切向荷载，由设置于所述拉力动力箱内的切向传感器获取；为法向荷载，由设置于所述推力动力箱内的法向传感器获取；f为颗粒间静摩擦系数；为接触界面剪切模量，由测得的切向应力应变计算可得。作为优选方案，所述步骤S400中采用数字图像处理软件统计所述第一试验试件和所述第二试验试件之间的接触面积。本专利技术所提供的沥青混合料集料接触强度剪切试验装置，包括试验平台、拉力动力箱、推力动力箱和小车，所述小车上可拆卸的连接有第一套筒，所述试验平台上可拆卸的连接有第二套筒，所述第二套筒设置于所述轨道的一侧，所述第二套筒的端面与所述第一套筒的端面平行设置；本专利技术通过第一套筒和第二套筒分别夹持第一试验试件和第二试验试件，其中，第一试验试件和第二试验试件均为由沥青混合料集料制成的圆柱体结构，通过推力动力箱推动第一试验试件，使得第一试验试件和第二试验试件之间产生压力P，从而可以获取第一试验试件和第二试验试件之间的接触面积，通过拉力动力箱在两个试验试件之间提供切向荷载并记录所提供的切向荷载的具体数值，通过推力动力箱提供法向荷载并记录所提供的法向荷载的具体数值，在获取了第一试验试件和第二试验试件之间的接触面积以及切向荷载和法向荷载之后即可计算沥青混合料集料界面剪切强度。此外，通过将所述第一套筒和第二套筒水平放置，并将试验试件水平放置于第一套筒和第二套筒内，有效的消除了试验试件自重对试验数据的影响。本专利技术通过设本文档来自技高网...

【技术保护点】
沥青混合料集料接触强度剪切试验装置，其特征在于，包括试验平台、拉力动力箱、推力动力箱和小车，所述拉力动力箱和所述推力动力箱分别设置于所述试验平台的相邻两个侧面上，所述试验平台上设有轨道，所述轨道与所述拉力动力箱的拉力输出端的端面垂直设置，所述小车设置于所述轨道上并可在所述轨道上来回运动，所述小车上可拆卸的连接有第一套筒，所述第一套筒的端面与所述推力动力箱相对设置，所述试验平台上可拆卸的连接有第二套筒，所述第二套筒设置于所述轨道的一侧，所述第二套筒的端面与所述第一套筒的端面平行设置。

【技术特征摘要】
1.沥青混合料集料接触强度剪切试验装置，其特征在于，包括试验平台、拉力动力箱、推力动力箱和小车，所述拉力动力箱和所述推力动力箱分别设置于所述试验平台的相邻两个侧面上，所述试验平台上设有轨道，所述轨道与所述拉力动力箱的拉力输出端的端面垂直设置，所述小车设置于所述轨道上并可在所述轨道上来回运动，所述小车上可拆卸的连接有第一套筒，所述第一套筒的端面与所述推力动力箱相对设置，所述试验平台上可拆卸的连接有第二套筒，所述第二套筒设置于所述轨道的一侧，所述第二套筒的端面与所述第一套筒的端面平行设置。2.根据权利要求1所述的沥青混合料集料接触强度剪切试验装置，其特征在于，所述推力动力箱包括带滚轮的推力装置，所述推力装置设置于所述推力动力箱的推力输出端端面上。3.根据权利要求1所述的沥青混合料集料接触强度剪切试验装置，其特征在于，所述第一套筒和所述第二套筒为形状、大小相同的圆柱体结构，所述圆柱体结构包括上半体和下半体，所述上半体的外壁设有第一连接位，所述下半体上设有与所述第一连接位相对于的第二连接位，所述第一连接位和所述第二连接位通过螺栓连接；所述小车与所述第一套筒通过直杆连接，所述直杆贯穿所述第一连接位和第二连接位设置。4.根据权利要求3所述的沥青混合料集料接触强度剪切试验装置，其特征在于，所述第一套筒和所述第二套筒在高度方向上对齐设置，所述第一套筒外侧的侧壁上设有第一定位孔，所述第一定位孔的端面与所述第一套筒的端面平行，所述第二套筒设有与所述第一套筒上的第一定位孔相对应的第二定位孔，所述第一定位孔和第二定位孔均设有内螺纹。5.根据权利要求4所述的沥青混合料集料接触强度剪切试验装置，其特征在于，所述设置于第一套筒侧壁上的第一定位孔的数量为2，所述2个第一定位孔分别设置于所述上半体和所述下半体上。6.根据权利要求1所述的沥青混合料集料接触强度剪切试验装置，其特征在于，所述第一套筒上设有散力板，所述散力板可拆卸连接于所述第一套筒靠近所述推力动力箱一端的端面上。7.根据权利要求1所述的沥青混合料集料接触强度剪切试验装置，其特征在于，所述拉力动力箱的侧壁上设有控制面板。8.根据权利要求1所述的沥青混合料集料接触强度剪切试验装置，其特征在于，所述拉力动力箱的内部设有提供拉力的电机；所述推力动力箱的内部设有提供推力的电机。9.沥青混合料集料接触强度剪切试验的试验方法，其特征在于，包括如下步骤，S000、将第一试验试件和第二试验试件分别放置于第一套筒和第二套筒内部，然后将设置于所述第一套筒上的螺栓拧紧至所述第一试验试件只能在所述第一套筒的内部来回运动；将设置于所述第二套筒上的螺栓拧紧至所述第二试验试件不能相对于所述第二套筒运动；其中，所述第一试验试件和第二试验试件均为由沥青混合料集料制成的圆柱体结构且所述第一试验试件和所述第二试验试件的形状大小相同；S100、将散...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡旭，李翔，吴旷怀，黄文柯，肖天佑，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东,44