一种沥青路面层间粘结强度检测装置及其检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种沥青路面层间粘结强度检测装置，属于公路工程技术状况检测领域。该装置主要包括台座、气压加载装置、水平反力架、试件支承台、固定架及第一试模等。气压加载装置和试件支承台固定在台座上，气压加载装置上设有传力柱及气压加载压头，气压加载装置与水平反力架横向连接。被检测试件通过第一试模、固定架固定在试件支承台上。气压加载装置向被检测试件施加轴向荷载，剪切压板向被检测试件施加切向荷载。本发明专利技术能够较好地模拟沥青路面在车辆荷载剪切作用下的破坏形态，具有自动化程度高、人工误差小等优势。本发明专利技术还公开了适用于该装置的检测方法，适用于在新建路面或老路改造等工程中对路面层间粘结强度开展检测评价。

Asphalt pavement interlayer bonding strength detection device and detection method thereof

The invention discloses an interlayer bonding strength detection device for asphalt pavement, which belongs to the field of highway engineering technology status detection. The device mainly comprises a pedestal, a pneumatic loading device, a horizontal counterforce rack, a specimen supporting platform, a fixed rack and a first trial die. The pressure loading device and the supporting table of the specimen are fixed on the bench. The pressure loading device is equipped with a force transmission column and a pressure loading head, and the pressure loading device is connected with the horizontal counterforce frame. The tested specimen is fixed on the supporting platform of the test piece through the first test mold and the fixed frame. The air pressure loading device applies axial load to the tested specimen, and the shear pressure plate applies tangential load to the tested specimen. The invention can simulate the failure mode of the asphalt pavement under the shearing effect of the vehicle load better, and has the advantages of high automation degree and small manual error. The invention also discloses a detection method suitable for the device, and is suitable for testing and evaluating the bond strength between the pavement layers in the new road or the old road reconstruction.

【技术实现步骤摘要】
一种沥青路面层间粘结强度检测装置及其检测方法
本专利技术属于公路工程技术状态检测领域，具体来说，涉及一种沥青路面层间粘结强度检测装置及其检测方法。
技术介绍
我国沥青路面结构设计方法建立于弹性层状体系理论基础之上，即假定路面结构层之间的粘结是完全连续的。然而，由于施工及环境因素的影响，导致路面结构层间结合面并非理论模型中的完全连续状态。层间结合面是路面结构的薄弱环节，层间粘结强度不足将会导致路面结构整体性差，进而引起沥青路面的早期病害，大大降低路面耐久性。目前，随着公路修筑里程的增加及建设水平的总体提升，路面层间结合面的治理越来越受到重视，但国内外相关规范尚未提出明确的层间粘结强度定量评价指标与标准。依据检测方法对沥青路面是否造成损坏来分类，路面技术状态的检测手段可分为无损检测及有损检测，无损检测主要针对路面破损、平整度、车辙、抗滑以及结构强度等指标开展，有损检测则大致包括路面钻芯、切割及开挖等方式。其中，钻芯是目前应用最为广泛、操作相对快捷、路面损害程度较小的有损检测取样手段。依据路面芯样，可开展沥青路面的级配、油石比、沥青老化程度等指标的测试。相较于上述指标，对于路面结构层间粘结强度的评价还停滞在定性阶段，仅区分“层间连续”或“层间分离”。如何科学、定量地评价沥青路面的层间粘结状态是业内值得深入探究的一大问题。影响沥青路面层间结合条件的因素众多，规律也各不相同。总体而言，可概括为内因及外因，其中内因主要包括层间处治措施、施工工艺、层间污染及路面自身条件(包含纵坡、超高、转弯半径)；外部因素则主要包括超载、车速、气温及降雨等。当前，由于业内尚未形成统一的、标准的层间粘结强度测试方法，为了便于开展试验，测试材料粘结强度以间接评价为主，例如将两根标准尺寸(长250mm、宽30mm、高35mm)的小梁试件沿长度方向并联粘结为一体，或将两根小梁试件各截取一半后在端部串联粘结为一体，测试复合梁体的弯拉强度及极限应变以评价材料的粘结强度。这类试验的原理主要是依据不同材料之间的粘结强度对复合试件整体承载能力的影响规律，经验性地评价材料粘结强度的好坏。间接评价方法通常采用实验室既有设备，通常无需另外设计试验模具，但也有明显缺陷，一是难以模拟实际路面层间结合面的受力状态及破坏机理，二是对于实际路面钻取芯样的粘结强度难以开展测试评价。因此，开发一套专门针对沥青路面各结构层粘结强度开展检测的装备及试验方法具有重要的实际应用价值。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题在于提出一种沥青路面层间粘结强度检测装置，能够较好地模拟沥青路面在车辆荷载剪切作用下的破坏形态，适用于在新建路面或老路改造等工程中对路面层间粘结强度开展定量检测评价。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供了一种沥青路面层间粘结强度检测装置，包括台座，所述台座的两端设置有气压加载装置及试件支承台，所述气压加载装置上设置有水平反力架，所述水平反力架包括固定在所述气压加载装置侧面的两根水平立柱、固定于两根所述水平立柱共同一端的横梁，以及固定在所述横梁靠近所述气压加载装置一侧的圆形底座，所述圆形底座位于两根所述水平立柱之间，所述横梁、所述圆形底座均位于所述试件支承台远离所述气压加载装置一侧，所述气压加载装置上还设置有传力柱，所述传力柱与两根所述水平立柱处于同一高度，且位于两根所述水平立柱之间，所述传力柱的长度小于所述水平立柱的长度，所述传力柱的端部与气压加载压头连接，所述气压加载压头位于所述气压加载装置与所述试件支承台之间；两根所述水平立柱之间设置有第一试模，所述第一试模位于所述气压加载压头与所述圆形底座之间、且所述第一试模底部固定于所述试件支承台顶部，还包括固定架，所述固定架包括分别设置于所述第一试模两侧的两根竖直固定杆以及与两根所述竖直固定杆顶端共同固定的压杆，所述压杆抵持所述第一试模顶部，所述第一试模与所述气压加载压头之间设置有与万能试验机连接的剪切压板。本专利技术较佳的实施方案中，所述第一试模的长度为3.5cm-3.8cm，本专利技术较佳的实施方案中，所述第一试模包括两块结构相同的上压模及下压模，所述上压模及所述下压模之间形成水平的圆柱形空腔，所述上压模及所述下压模的两侧均设置有突出部，所述突出部上设置有螺纹孔，所述上压模通过螺栓与所述下压模连接。本专利技术较佳的实施方案中，所述剪切压板的下端具有弧形缺口。本专利技术较佳的实施方案中，所述剪切压板的厚度为1cm。本专利技术较佳的实施方案中，所述气压加载压头远离所述传力柱的一侧设置有圆形垫片，所述圆形垫片由合成橡胶制成。本专利技术还提供了一种用于上述的一种沥青路面层间粘结强度检测装置的检测方法，提出剪切断裂能及重复剪切耗散能两大指标，能够科学、全面地反映路面的极限抗剪能力及抵抗疲劳剪切破坏能力，从而实现对路面结构芯样的层间粘结强度进行及精确定量评价。包括以下步骤：(1)路面取芯：选择沥青路面层间粘结状况检测点，钻取路面芯样以获得被检测试件；其中，对于测试沥青面层与半刚性基层粘结强度的情况，钻芯深度须包含基层，其中路面结构层自上而下可分为沥青层、基层、垫层，常用的基层材料有水泥稳定碎石、二灰碎石等；对于测试沥青层内部各亚层粘结强度的，钻芯深度只需包含沥青层；(2)试验准备：检查被检测试件的完整性以及被检测试件两端表面的平整性，如果被检测试件两端的表面平整度不能满足测试要求，则切割以获得表面平整的被检测试件；试验前须将被检测试件、所述第一试模放置在恒温箱内保温4小时以上，试验温度为20℃或60℃，以反映路面在正常环境下或夏季高温条件下层间粘结状况；(3)安装及预压：将被检测试件固定于所述第一试模内，并由所述固定架将所述第一试模固定在所述试件支承台上，开启所述气压加载装置对被检测试件预压加载，调节所述气压加载装置，使所述气压加载压头向被检测试件施加轴向压力，水平气压荷载调节至70KPa，根据需求进行单次加载剪切破坏试验或重复剪切疲劳试验；(4)单次加载剪切破坏试验：调节所述气压加载装置，使所述气压加载压头向被检测试件施加轴向压力，水平气压荷载调节至700KPa，然后将所述剪切压板的下端抵持被检测试件的上表面，所述剪切压板以1mm/min的速率均匀往下挤压被检测试件，记录所述剪切压板加载被检测试件的变形位移及对应变形位移的荷载，获得荷载-变形曲线，当荷载-变形曲线达到荷载峰值Fmax后逐渐下降至荷载峰值Fmax的15％附近时结束试验；将荷载-变形曲线包络的面积积分，获得路面层间粘结的剪切断裂能W；(5)重复剪切疲劳试验：调节所述气压加载装置，使所述气压加载压头向被检测试件施加轴向压力，水平气压荷载调节至700KPa，根据荷载峰值Fmax及适当的应力比τ/τ0(0.2～0.7)计算剪切疲劳试验荷载水平F＝Fmax·(τ/τ0)，加载频率为10Hz，当被检测试件发生剪切疲劳破坏时，停止加载，计算机每隔0.004秒记录一组荷载-变形数据，每次加载由组数据点构成荷载-变形滞回曲线；根据疲劳试验获得的荷载-变形滞回曲线计算每个加载周期的耗散能ωi，即积分获得荷载-变形滞回曲线包络的面积，将疲劳寿命N中每次加载的耗散能ωi求和，获得路面疲劳剪切耗散能本专利技术的有益效果为：本专利技术提供了一种沥青路面层间粘结强度检测装置，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沥青路面层间粘结强度检测装置，其特征在于：包括台座(100)，所述台座(100)上面两侧设置有气压加载装置(110)及试件支承台(120)，所述气压加载装置(110)上设置有水平反力架(130)，所述水平反力架(130)包括安装在所述气压加载装置(110)端部的两根水平立柱(131)、固定于两根所述水平立柱(131)共同一端的横梁(132)以及固定在所述横梁(132)靠近所述气压加载装置(110)一侧的圆形底座(133)，所述圆形底座(133)位于两根所述水平立柱(131)之间，所述横梁(132)、所述圆形底座(133)均位于所述试件支承台(120)远离所述气压加载装置(110)一侧，所述气压加载装置(110)上还设置有传力柱(111)，所述传力柱(111)与两根所述水平立柱(131)处于同一高度，且位于两根所述水平立柱(131)之间，所述传力柱(111)的长度小于所述水平立柱(131)的长度，所述传力柱(111)的端部与气压加载压头(112)连接，所述气压加载压头(112)位于所述气压加载装置(110)与所述试件支承台(120)之间；两根所述水平立柱(131)之间设置有第一试模(140)，所述第一试模(140)位于所述气压加载压头(112)与所述圆形底座(133)之间、且所述第一试模(140)由固定架(150)固定于所述试件支承台(120)顶部，所述固定架(150)包括分别设置于所述第一试模(140)两侧的两根竖直固定杆(151)以及与两根所述竖直固定杆(151)顶端共同固定的压杆(152)，所述压杆(152)抵持所述第一试模(140)顶部，所述第一试模(140)与所述气压加载压头(112)之间设置有与万能试验机连接的剪切压板(160)。...

【技术特征摘要】
1.一种沥青路面层间粘结强度检测装置，其特征在于：包括台座(100)，所述台座(100)上面两侧设置有气压加载装置(110)及试件支承台(120)，所述气压加载装置(110)上设置有水平反力架(130)，所述水平反力架(130)包括安装在所述气压加载装置(110)端部的两根水平立柱(131)、固定于两根所述水平立柱(131)共同一端的横梁(132)以及固定在所述横梁(132)靠近所述气压加载装置(110)一侧的圆形底座(133)，所述圆形底座(133)位于两根所述水平立柱(131)之间，所述横梁(132)、所述圆形底座(133)均位于所述试件支承台(120)远离所述气压加载装置(110)一侧，所述气压加载装置(110)上还设置有传力柱(111)，所述传力柱(111)与两根所述水平立柱(131)处于同一高度，且位于两根所述水平立柱(131)之间，所述传力柱(111)的长度小于所述水平立柱(131)的长度，所述传力柱(111)的端部与气压加载压头(112)连接，所述气压加载压头(112)位于所述气压加载装置(110)与所述试件支承台(120)之间；两根所述水平立柱(131)之间设置有第一试模(140)，所述第一试模(140)位于所述气压加载压头(112)与所述圆形底座(133)之间、且所述第一试模(140)由固定架(150)固定于所述试件支承台(120)顶部，所述固定架(150)包括分别设置于所述第一试模(140)两侧的两根竖直固定杆(151)以及与两根所述竖直固定杆(151)顶端共同固定的压杆(152)，所述压杆(152)抵持所述第一试模(140)顶部，所述第一试模(140)与所述气压加载压头(112)之间设置有与万能试验机连接的剪切压板(160)。2.根据权利要求1所述的沥青路面层间粘结强度检测装置，其特征在于：所述第一试模(140)的长度为3.5cm-3.8cm。3.根据权利要求1所述的沥青路面层间粘结强度检测装置，其特征在于：所述第一试模(140)包括两块结构相同的上压模(141)及下压模(142)，所述上压模(141)及所述下压模(142)之间形成水平的圆柱形空腔，所述上压模(141)及所述下压模(142)的两侧均设置有突出部(143)，所述突出部(143)上设置有螺纹孔，所述上压模(141)通过螺栓与所述下压模(142)连接。4.根据权利要求1所述的沥青路面层间粘结强度检测装置，其特征在于：所述剪切压板(160)的下端具有弧形缺口(161)。5.根据权利要求4所述的沥青路面层间粘结强度检测装置，其特征在于：所述剪切压板(160)的厚度为1cm，采用不锈钢材质制成。6.根据权利要求1所述的沥青路面层间粘结强度检测装置，其特征在于：所述气压加载压头(112)远离所述传力柱(111)的一侧设置有圆形垫片(113)，所述圆形垫片(113)由合成橡胶制成。7.一种用于权利要求1至6任一项所述的一种沥青路面层间粘结强度检测装置的检测方法，该方法包括以下步骤：(1)路面取芯：选择沥青路面层间粘结状况检测点，钻取路面芯样获得被检测试件(200)；其中，对于测试沥青层与半刚性基层粘结强度的情况，钻芯深度须包含基层，路面结构层自上而下可分为沥青层、基层、垫层，常用的基层材料有水泥稳定碎石、二灰碎石等；对于测试沥青层内部各亚层粘结强度的，钻芯深度只需包含沥青层；(2)试验准备：检查被检测试件(200)的完整性以及被检测试件(200)两端表面的平整性，如果被检测试件(200)两端的表面平整度不满足测试要求，则切割以获得平整的被检测试件(200)；试验前须将被检测试件(200)、所述第一试模(140)放在恒温箱内保温4小时以上，试验温度为20℃或60℃，以反映路面在正常环境下或夏季高温条件下的层间粘结状况；(3)安装及预压：将被检测试件(200)固定于所述第一试模(140)内，并由所述固定架(150)将所述第一试模(140)固定在所述试件支承台(120)上，开启所述气压加载装置(110)对被检测试件(200)预压加载，调节气压加载装置(110)，使所述气压加载压头(112)向被检测试件(200)施加轴向压力，气压荷载为70KPa，根据需求进行单次加载剪切破坏试验或重复剪切疲劳试验；(4)单次加载剪切破坏试验：调节所述气压加载装置(110)，使所述气压加载压头(112)向被检测试件(200)施加轴向压力，水平气压荷载调节至700KPa，然后将所述剪切压板(160)的下端弧形缺口(161)抵持被检测试件(200)的上表面，并以1mm/min的速率均匀往下挤压被检测试件(200)，记录所述剪切压板(160)加载被检测试件(200)的变形位移及对应变形位移的荷载，获得荷载-变形曲线，当荷载-变形曲线达到荷载峰值Fmax后逐渐下降至荷载峰值Fmax的15％附近时；将荷载-变形曲线包络的面积积分，获得路面层间粘结的剪切断裂能W；(5)重复剪切疲劳试验：调节所述气压加载装置(110)，使所述气压加载压头(112)向被检测试件(200)施加轴向压力，水平气压荷载调节至700KPa，根据荷载峰值Fmax及适当的应力比τ/τ0(0.2～0.7)计算剪切疲劳试验荷载水平F＝Fmax·(τ/τ0)，加载频率为10Hz，当被检测试件(200)发生剪切疲劳破坏时，停止加载，计算机每隔0.004秒记录一组荷载-变形数据，每次加载由25组数据点构成荷载-变形滞回曲线；根据疲劳试验获得的荷载-变形滞回曲线计算每个加载周...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝谭雍，程其瑜，谭志兵，徐晓霞，王遐莽，张悦悦，刘同宾，
申请(专利权)人：江西省高速公路投资集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江西,36