沥青混合料界面接触滑移试验装置及高温滑移评价方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种沥青混合料界面接触滑移试验装置及高温滑移评价方法，包括底座，底座上竖直设置有落料筒，落料筒的上端具有卡槽，卡槽内设置有支撑环，落料筒的上端对应放置有装料桶，装料桶内装有试件；装料桶的开口端向下，装料桶的底板上开设有加载孔，加载孔内贯穿有加载压头；支撑环的内径不小于加载压头的直径的两倍，以使加载过程中在试件上形成锥形剪切滑移面。本发明专利技术通过结构设计，得到滑移剪切界面来模拟沥青混合料颗粒间的实际接触状况，从微细观水平揭示矿料之间的接触滑移效应，并将其应用于微细观高温变形评价中，有利于进一步研究沥青混合料的力学行为和强度形成机理。

【技术实现步骤摘要】
沥青混合料界面接触滑移试验装置及高温滑移评价方法
本专利技术属于道路材料
，尤其涉及沥青混合料界面接触滑移试验装置及高温滑移评价方法。
技术介绍
沥青路面产生永久变形的机理是沥青混合料的进一步压实和迁移塑性变形，使沥青混合料内部颗粒沿某一滑动面发生滑移变形。如果沥青路面被充分压实，那沥青路面永久变形的主要原因就是路面材料的剪切滑移变形。该剪切变形体现在宏观层面就是沥青路面在荷载作用下发生的位移下沉，而体现在微细观水平就是沥青混合料中矿料颗粒的接触摩擦力不足导致颗粒发生的界面滑移错动。当前国内外对沥青路面的高温抗剪切性能已有较多研究，并且提出了众多的试验方法和评价体系，常见的有三轴试验、中空圆柱体剪切试验、单轴贯入试验、斜剪试验、同轴剪切试验、扭转剪切实验、旋转压实剪切实验等，常见的评价指标有动稳定度、剪切强度、贯入强度等。但是大多试验方法只是从宏观层面研究沥青混合料的抗剪强度，没有从微细观水平探究矿料之间的接触效应和运动行为，而微细观的界面接触滑移对研究沥青混合料内部颗粒的抗滑移变形能力具有重要意义，同时还能够进一步指导沥青混合料的设计过程。
技术实现思路
针对现有设计方法的不足，本专利技术的目的是提供一种沥青混合料界面接触滑移试验装置及高温滑移评价方法。通过结构设计，得到滑移剪切界面来模拟沥青混合料颗粒间的实际接触状况，从微细观水平揭示矿料之间的接触滑移效应，提出微细观评价指标，并将其应用于微细观高温变形评价中，有利于进一步研究沥青混合料内部颗粒的抗滑移变形能力，进而从沥青混合料抗滑移性能入手进一步探索沥青混合料的设计方法。(一)沥青混合料界面接触滑移试验装置，包括：底座，所述底座上竖直设置有落料筒，所述落料筒的上端具有卡槽，所述卡槽内设置有支撑环，所述落料筒的上端对应放置有装料桶，所述装料桶内装有试件；所述装料桶的开口端向下，所述装料桶的底板上开设有加载孔，所述加载孔内贯穿有加载压头；所述支撑环的内径不小于所述加载压头的直径的两倍，以使加载过程中在试件上形成锥形剪切滑移面。进一步地，所述落料筒的上端内壁低于外壁以形成卡槽，所述支撑环嵌设于卡槽内；所述装料桶的开口端的形状与落料筒上端相匹配。进一步地，所述加载压头的直径与支撑环的内径之比为0.3-0.5。更进一步地，所述加载压头的直径为28.5mm，所述支撑环的内径为80mm。进一步地，所述加载孔与加载压头之间设置有固定环。进一步地，所述落料筒上开设有观察窗。(二)沥青混合料的高温滑移评价方法，基于所述沥青混合料界面接触滑移试验装置，包括以下步骤：步骤1，制作马歇尔试件，并获取马歇尔试件的高度h；对所述马歇尔试件进行高温剪切滑移试验，得到对应的载荷-位移曲线；步骤2，根据载荷-位移曲线，获取最大载荷值Fm；计算剪切滑移面的面积，并据此计算最大滑移剪应力，将该最大滑移剪应力作为沥青混合料的高温滑移评价指标。进一步地，所述对所述马歇尔试件进行高温剪切滑移试验，具体步骤为：首先，选取试验参数：采用恒速率加载方式，加载速率为5～8mm/min；其次，将马歇尔试件装入装料桶，将装料桶卡放在落料筒上；将加载压头穿入加载孔并抵住马歇尔试件的上表面；并将整个试验装置置于30℃～80℃加热箱中保温4～5h，得到高温界面接触滑移试验装置；最后，将高温界面接触滑移试验装置置于万能试验机上进行加载试验，得到载荷-位移曲线。进一步地，所述计算剪切滑移面的面积，并据此计算最大滑移剪应力，具体为：(a)计算剪切滑移面的面积的具体过程为：根据马歇尔试件的高度h和支撑环内径，得到滑移面与水平面之间夹角的正切值，即滑移角θ的正切值：其中，r2为支撑环的内半径；r1为加载压头的半径；则有：则以支撑环与马歇尔试件的接触面为底面，以滑移面为锥面形成的滑移圆锥体的母线长度L为：以加载压头与马歇尔试件的接触面为底面，且与滑移圆锥体共轴的辅助圆锥体的母线长度L1为：则剪切滑移面的面积S＝π×r2×L-π×r1×L1经化简，有：(b)计算在马歇尔试件的剪切滑移面上的剪切分力TFm：(c)计算最大滑移剪应力τsl：与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术通过结构设计，使沥青混合料试件在加载过程中能够形成具有一定倾斜度的剪切滑移面，在该剪切滑移面上能够获得矿料颗粒之间的界面接触和滑移等界面微细观行为，且本专利技术设计的装置参数，能够得到稳定的试验结果，提高装置的可重复操作性，且试验装置结构简单，操作方便。(2)本专利技术提出了一种沥青混合料界面接触滑移特性的评价方法，用于评价沥青混合料的高温界面滑移特性和抗剪切滑移能力，实现了从微细观水平评价沥青混合料内部颗粒的抗滑移变形能力，便于评价沥青混合料的抗剪切滑移性能；同时有助于从沥青混合料抗剪切滑移性能入手探索沥青混合料的设计方法。附图说明图1是本专利技术的一种沥青混合料界面接触滑移试验装置的分解结构示意图；图2是本专利技术沥青混合料界面接触滑移试验原理图；图3为本专利技术实施例中沥青混合料界面接触滑移试验得到的载荷-位移曲线图；图4为本专利技术实施例中破坏后的沥青混合料试件示意图；图5为本专利技术实施例中剪切滑移破坏面上的剪切分力计算原理图；图6为本专利技术实施例中锥形剪切滑移面示意图；图7为本专利技术实施例的沥青混合料的最大滑移剪应力τsl与车辙深度RD的线性模拟关系图；以上图中，1底座；2落料筒；3支撑环；4装料桶；401加载孔；5加载压头；6固定环；7观察窗。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、操作流程、所实现目的和效果，给出以下实施例说明。实施例1参考图1，一种沥青混合料界面接触滑移试验装置，包括：底座1，所述底座1上竖直设置有落料筒2，所述落料筒2的上端具有卡槽，所述卡槽内设置有支撑环3，所述落料筒2的上端对应放置有装料桶4，所述装料桶4内装有试件；所述装料桶4的开口端向下，所述装料桶4的底板上开设有加载孔401，所述加载孔401内贯穿有加载压头5；所述支撑环3的内径不小于所述加载压头5的直径的两倍，以使加载过程中在试件上形成锥形剪切滑移面。以上实施例中，底座1为台阶形，落料筒2放置于底座1的台阶处，落料筒2的上端具有卡槽，具体为落料筒2上端的内壁低于对应外壁，则在落料筒2的上端内侧形成一圈台阶槽，支撑环3的外径与该台阶槽相匹配，使支撑环3刚好放置于卡槽内。而装料桶4的开口端形状刚好与落料筒2的上端形状相反，其外壁低、内壁高，且倒置于落料筒2上，使其开口端的外壁与落料筒2外壁匹配卡嵌，开口端的内壁与支撑环3上表面接触，使得支撑环3固定于落料筒2与装料桶4之间，从而在加载过程中不会移动，保证加载试验的装置稳定性。试验时，将试件放置于装料桶4内，然后将装料桶4倒置于落料筒2上端，将加载压头本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.沥青混合料界面接触滑移试验装置，其特征在于，包括：底座，所述底座上竖直设置有落料筒，所述落料筒的上端具有卡槽，所述卡槽内设置有支撑环，所述落料筒的上端对应放置有装料桶，所述装料桶内装有试件；所述装料桶的开口端向下，所述装料桶的底板上开设有加载孔，所述加载孔内贯穿有加载压头；所述支撑环的内径不小于所述加载压头的直径的两倍，以使加载过程中在试件上形成锥形剪切滑移面。/n

【技术特征摘要】
1.沥青混合料界面接触滑移试验装置，其特征在于，包括：底座，所述底座上竖直设置有落料筒，所述落料筒的上端具有卡槽，所述卡槽内设置有支撑环，所述落料筒的上端对应放置有装料桶，所述装料桶内装有试件；所述装料桶的开口端向下，所述装料桶的底板上开设有加载孔，所述加载孔内贯穿有加载压头；所述支撑环的内径不小于所述加载压头的直径的两倍，以使加载过程中在试件上形成锥形剪切滑移面。


2.根据权利要求1所述的沥青混合料界面接触滑移试验装置，其特征在于，所述落料筒的上端内壁低于外壁以形成卡槽，所述支撑环嵌设于卡槽内；所述装料桶的开口端的形状与落料筒上端相匹配。


3.根据权利要求1所述的沥青混合料界面接触滑移试验装置，其特征在于，所述加载压头的直径与支撑环的内径之比为0.3-0.5。


4.根据权利要求3所述的沥青混合料界面接触滑移试验装置，其特征在于，所述加载压头的直径为28.5mm，所述支撑环的内径为80mm。


5.根据权利要求1所述的沥青混合料界面接触滑移试验装置，其特征在于，所述加载孔与加载压头之间设置有固定环。


6.根据权利要求1-5任一项所述的沥青混合料界面接触滑移试验装置，其特征在于，所述落料筒上开设有观察窗。


7.沥青混合料的高温滑移评价方法，基于所述沥青混合料界面接触滑移试验装置，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，制作马歇尔试件，并获取马歇尔试件的高度h；对所述马歇尔试件进行高温剪切滑移试验，得到对应的载荷-位移曲线；
步骤2，根据载荷-位移曲线，获取最大载荷值Fm；计算剪切滑移面的面积，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗培龙，孙胜飞，宿金菲，董超，朱磊，王霄，赵晨希，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61