本发明专利技术涉及一种低温环境下测量沥青混合料抗裂性能的装置，包括：预制模具和加载装置；所述预制模具能够用于预制带有预制裂缝的沥青混合料小梁；所述加载装置能够加载所述带有预制裂缝的沥青混合料小梁，用以测算带有预制裂缝的沥青混合料小梁的断裂韧性与抗拉强度；其中，所述预制模具包括：四面钢板、底板和内隔板；所述四面钢板沿所述底板的边缘布置并固定，构成方形槽体；所述内隔板设置在所述方形槽体内，用以将所述方形槽体分隔为多个小槽体。本发明专利技术提供的低温环境下测量沥青混合料抗裂性能的装置能够批量制作带有预制切口的沥青混合料小梁，不需要以后再进行缺口，而且预制切口的高度可以随意设置。制切口的高度可以随意设置。制切口的高度可以随意设置。
【技术实现步骤摘要】
低温环境下测量沥青混合料抗裂性能的装置及测算方法
[0001]本专利技术属于低温环境下沥青混合料材料领域，尤其涉及一种低温环境下测量沥青混合料抗裂性能的装置及测算方法。
技术介绍
[0002]众所周知，沥青混合料在常温时是一种粘弹性材料，随着温度的升高，表现出具有塑性的性质，但是在低温时表现出类似于准脆性材料的性质。
[0003]开裂作为沥青路面最为常见的病害之一，根据引起其的外部因素，路面的裂缝可以分为温缩裂缝和荷载裂缝，其中又以温缩裂缝危害最为常见与严重。低温裂缝的产生，在早期并不影响道路的使用，但是裂缝的产生通常会引起诸如：路面坑槽、路基不均匀沉降等诸多的道路工程病害，我国北方地区冬季气候寒冷，该地区沥青路面在经过一个冬季之后，往往在路表出现按一定间距分布的横向裂缝。这一现象在许多冬季寒冷的国家，如美国、加拿大、西欧等国家，也是很普遍的现象。除此之外，当裂缝贯穿于整个面层，外部雨水就会渗入基层和路基之中，降低道路的整体强度，进而使道路发生破坏，无法使用。有文献记载：广深高速公路广州段在交付使用两个冬天就出现裂缝，北京机场路在第三个冬天路面裂缝最大宽度已达到2mm，沈大高速公路沈鞍段典型路段裂缝平均间距为50m，中国首条高速公路沪嘉高速裂缝平均间距98m，裂缝宽度为2-10mm。所以对于沥青混合料材料在低温环境中的断裂性能的评价是十分必要的。
[0004]在断裂力学中，评价材料抗裂性能最直接的指标就是断裂韧性以及抗拉强度，基于传统的连续力学理论，对沥青混合料在低温环境抗裂性能进行评价时，大都将沥青混合料假定为均质连续的介质，忽略大量原始裂缝、缺陷和沥青混凝土的多相特征，在现在的计算沥青混合料材料在低温环境中断裂性能的方法中，最常用的就是基于线弹性断裂力学，利用带有预制裂缝的三点弯曲沥青混合料小梁来计算低温下沥青混合料小梁的断裂韧性与抗拉强度，但是，此方法存在着以下弊端与不足：
[0005](1)沥青混合料小梁由整块车辙板切割而来，而后对于每根小梁进行切口，但是沥青混合料小梁的尺寸过小，在小梁内存在着大骨料颗粒，需要使用专门的切割机进行切割，使用普通切割机切割沥青混合料小梁过程中易使其碎裂。
[0006](2)传统制作沥青混合料小梁时，无论需要多少根，都要浇满整个模具，这样会造成沥青混合料极大的浪费。
[0007](3)在现行规范中没有一套成熟的设备与成熟的理论标准去测量沥青混合料在低温条件下的抗裂性能，例如，在低温环境中沥青混合料的断裂韧性，大都采用简化的线弹性断裂力学公式，但是，沥青混合料小梁的高度和厚度和骨料的尺寸相比，远远达不到可以将其简化为均质、无损伤的目的，不满足线弹性断裂力学基本假设，使用其计算低温下沥青混合料小梁的断裂韧性结果具有明显的尺寸效应，即尺寸不同的沥青混合料小梁在低温环境下，由线弹性断裂力学计算出的结果会存在明显差异。
[0008](4)沥青混合料小梁单轴抗拉强度难以测量，对沥青混合料小梁进行单轴拉伸试
验对于拉伸设备、试件制作质量要求很高，且也很具有很强的尺寸效应问题，往往测不出准确的低温下沥青混合料材料的单轴抗拉强度。
技术实现思路
[0009](一)要解决的技术问题
[0010]为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种低温环境下测量沥青混合料抗裂性能的装置及测算方法。
[0011](二)技术方案
[0012]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0013]一种低温环境下测量沥青混合料抗裂性能的装置，包括：预制模具和加载装置；
[0014]所述预制模具能够用于预制带有预制裂缝的沥青混合料小梁；
[0015]所述加载装置能够加载所述带有预制裂缝的沥青混合料小梁，用以测算带有预制裂缝的沥青混合料小梁的断裂韧性与抗拉强度；
[0016]其中，所述预制模具包括：四面钢板、底板和内隔板；
[0017]所述四面钢板沿所述底板的边缘布置并固定，构成方形槽体；
[0018]所述内隔板设置在所述方形槽体内，用以将所述方形槽体分隔为多个小槽体。
[0019]优选地，所述预制模具还包括：预制钢板；
[0020]所述底板上设有安装槽；
[0021]所述预制钢板安装在所述安装槽内；
[0022]所述预制钢板能够在预制小梁时在小梁上预制设定高度的裂缝切口。
[0023]优选地，所述内隔板将述方形槽体分隔为五个小槽体；
[0024]每个小槽体的尺寸均为200mm
×
30mm
×
35mm；
[0025]所述预制钢板的厚度为1mm。
[0026]优选地，所述四面钢板和所述内隔板的厚度均为5mm。
[0027]优选地，所述加载装置包括：数控液压加载装置、加载箱和压缩机；
[0028]所述加载箱内用以放置所述数控加载装置和带有预制裂缝的沥青混合料小梁；
[0029]所述数控液压加载装置用以为带有预制裂缝的沥青混合料小梁施加加载测试力；
[0030]所述压缩机能够为所述加载箱内创造可控的低温环境。
[0031]优选地，所述加载箱上设有双层玻璃，用以方便在加载箱外观察带有预制裂缝的沥青混合料小梁的测试过程。
[0032]优选地，所述压缩机为12V-24V车载冰箱用压缩机；所述数控液压加载装置的加载方式为三点弯曲加载。
[0033]本技术方案还提供一种基于上述任一项方案所述的低温环境下测量沥青混合料抗裂性能的装置的测算方法，其特征在于将带有预制裂缝的沥青混合料小梁放入加载箱中进行三点弯曲实验，获取测试数据，并按照下列公式计算低温下沥青混合料材料的断裂韧性与抗拉强度：
[0034][0035][0036]Δa
fic
＝βd
max
ꢀꢀ
(1.3)
[0037][0038][0039][0040]式中：σ
n
：名义正应力；Δa
fic
：虚拟裂缝长度；β：离散系数；d
max
：最大粒径；P
max
：最大荷载；f
t
：抗拉强度；W：梁高度；S：梁跨度；B：梁宽度；a0：初始裂缝高度；a
e
：等效裂缝长度；K
IC
：断裂韧性；α：初始裂缝高度与梁高度的比。
[0041](三)有益效果
[0042]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种低温环境下测量沥青混合料抗裂性能的装置及测算方法，具有以下有益效果：相比于以往计算低温下沥青混合料材料的断裂韧性以及抗拉强度，所采用的新方法具有以下优势：(1)可以批量制作带有预制切口的沥青混合料小梁，不需要以后再进行缺口，而且预制切口的高度可以随意设置。(2)预制沥青混合料小梁的数量可以任意选取，避免了不必要的浪费。(3)用带有预制切口的三点弯曲梁测量低温下沥青混合料材料的断裂韧性以及抗拉强度具有方便实用，经济、实用、设备简单，计算所得本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种低温环境下测量沥青混合料抗裂性能的装置，其特征在于，包括：预制模具和加载装置；所述预制模具能够用于预制带有预制裂缝的沥青混合料小梁；所述加载装置能够加载所述带有预制裂缝的沥青混合料小梁，用以测算带有预制裂缝的沥青混合料小梁的断裂韧性与抗拉强度；其中，所述预制模具包括：四面钢板、底板和内隔板；所述四面钢板沿所述底板的边缘布置并固定，构成方形槽体；所述内隔板设置在所述方形槽体内，用以将所述方形槽体分隔为多个小槽体。2.根据权利要求1所述的低温环境下测量沥青混合料抗裂性能的装置，其特征在于，所述预制模具还包括：预制钢板；所述底板上设有安装槽；所述预制钢板安装在所述安装槽内；所述预制钢板能够在预制小梁时在小梁上预制设定高度的裂缝切口。3.根据权利要求2所述的低温环境下测量沥青混合料抗裂性能的装置，其特征在于，所述内隔板将述方形槽体分隔为五个小槽体；每个小槽体的尺寸均为200mm
×
30mm
×
35mm；所述预制钢板的厚度为1mm。4.根据权利要求3所述的低温环境下测量沥青混合料抗裂性能的装置，其特征在于，所述四面钢板和所述内隔板的厚度均为5mm。5.根据权利要求4所述的低温环境下测量沥青混合料抗裂性能的装置，其特征在于，所述加载装置包括：数控液压加载装置、加载箱和压缩机；所述加载箱内用以放置所述数控加载装置和带有预制裂缝的沥青混合料小梁；所述数控液压加载装置用以为带有预制...
【专利技术属性】
技术研发人员：王营，梁力，桂婉妹，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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