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一種路面結構層間界面抗剪強度測試設備及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種路面結構層間界面抗剪強度測試設備及其方法，屬于檢測【技術領域】。本發(fā)明包括剪切儀和應力加載裝置，所述剪切儀上設有頂推環(huán)和夾具環(huán)，所述頂推環(huán)接觸于待測樣件的水泥混凝土部分上，夾具環(huán)套于待測樣件的瀝青混凝土部分上；所述應力加載裝置包括框架、滑動裝置和執(zhí)行裝置，所述滑動裝置和執(zhí)行裝置分別位于框架內(nèi)對應邊上，所述滑動裝置和執(zhí)行裝置之間布置待測樣件，使滑動裝置、執(zhí)行裝置和待測樣件處于同一直線上，使所述頂推環(huán)在待測樣件的垂直方向上產(chǎn)生推力，使所述執(zhí)行裝置在待測樣件的縱向上產(chǎn)生推力；其中框架的下方固定有剪切儀。本發(fā)明實現(xiàn)了一種操作簡便、測試合理、便于移動的路面結構層間界面抗剪強度測試設備。
【專利說明】一種路面結構層間界面抗剪強度測試設備及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種路面結構層間界面抗剪強度測試設備及其方法，屬于一種路面結構及材料層間結合性能測試技術，屬于檢測【技術領域】。主要用于在室內(nèi)或室外路面結構層樣件受荷載條件下，其層間界面抗剪切強度的測試。
[0002]
【背景技術】
[0003]目前，對于路面或層狀結構工程材料之間界面抗剪強度測試方法，根據(jù)測試手段和方式劃分，主要有直接剪切和斜向剪切2大類。根據(jù)具體實施還可以再進一步細分為:實驗室內(nèi)直剪測試方法、便攜式直剪測試方法、便攜式巖石直剪儀、斜剪試驗等。
[0004]1、實驗室內(nèi)直剪測試方法，其使用簡便，但是其設備不方便移動，其測試結果主要反映的是界面粘結作用，摩阻作用能提供的強度不能全面反映。
[0005]2、便攜式直剪測試方法，其使用便攜式剪切儀方便移動、使用簡便，但其測試結果同樣主要反映界面粘結作用，摩阻作用能提供的強度不能全面反映。
[0006]3、便攜式巖石直剪儀，其優(yōu)點在于:剪切界面正應力可以控制，能得到界面不同應力條件下抗剪切強度，可以反映出界面摩阻力作用；同時儀器簡單易于現(xiàn)場使用。但這種儀器加載速率較低且受人為作用影響，又因為路面材料界面強度粘結力部分受剪切速率影響較大，因此這種儀器也不能很好的反映路面結構實際受力條件下強度狀況。另其對樣件加工要求較高，樣件準備比較麻煩。
4、斜剪試驗，其主要針對同一界面條件下評價不同粘結力，反映不出界面抗剪強度變化規(guī)律。
[0007]由于路面層間剪切破壞主要由車輛水平荷載作用，但車輛作用于路面時同時也使路面層間界面受到正應力，因此考慮界面破壞時必須考慮受到正應力作用條件下的抗剪強度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明為了解決技術背景中各種技術測試方案的不足，提供了一種路面結構層間界面抗剪強度測試設備及其方法。本發(fā)明是在便攜式直剪測試方法基礎上設計了獨立的應力加載裝置，針對同一界面在不同粘結作用或不同摩阻作用條件下，其抗剪強度測試。
[0009]本發(fā)明的路面結構層間界面抗剪強度測試設備，包括剪切儀和應力加載裝置，所述剪切儀上設有頂推環(huán)和夾具環(huán)，所述頂推環(huán)接觸于待測樣件的水泥混凝土部分上，夾具環(huán)套于待測樣件的浙青混凝土部分上；所述應力加載裝置包括框架、滑動裝置和執(zhí)行裝置，所述滑動裝置和執(zhí)行裝置分別位于框架內(nèi)位置對應的邊上，所述滑動裝置和執(zhí)行裝置之間布置待測樣件，使滑動裝置、執(zhí)行裝置和待測樣件處于同一直線上，使所述頂推環(huán)在待測樣件的垂直方向上產(chǎn)生推力，使所述執(zhí)行裝置在待測樣件的縱向上產(chǎn)生推力；其中框架的下方固定有剪切儀。[0010]本發(fā)明采用應力加載裝置對待測樣件施加作用力用于模擬實際情況下，路面受到車輛重量對其垂直方向的作用力，實現(xiàn)對樣品受力準確測量以達到測量目的。
[0011]本發(fā)明的路面結構層間界面抗剪強度測試設備，所述滑動裝置包括基座、導軌和滑塊；所述基座一端固定在框架上，所述基座另一端連接有導軌，所述導軌上設置有可相對滑動的滑塊，所述導軌垂直布置，使滑塊可相對于基座在垂直方向上滑行。
[0012]本發(fā)明的路面結構層間界面抗剪強度測試設備，所述執(zhí)行裝置采用壓力泵千斤頂，所述執(zhí)行裝置提供的推力壓強為0-1.0MPa，所述壓力泵千斤頂安裝固定于框架上，所述壓力泵千斤頂?shù)捻敆U上安裝有可與待測樣件貼合的擋板，且所述擋板與壓力泵千斤頂?shù)捻敆U之間采用球形面接觸。
[0013]對本發(fā)明預見的是，待測樣件與擋板貼合一端不平整時，由于所述擋板與壓力泵千斤頂?shù)捻敆U之間采用球形面接觸，所述執(zhí)行裝置作用于待測樣件推力方向不會因此改變，從而降低了對待測樣件的制作要求，確保測試中數(shù)據(jù)的準確性、可靠性。
[0014]本發(fā)明的路面結構層間界面抗剪強度測試設備，所述基座的長度可調(diào)，在所述滑塊上安裝有水平儀，使待測樣件、滑塊和擋板其中心軸線應盡可能在同一直線上，且所述滑塊與導軌之間的滑動摩阻力系數(shù)為0-0.004。
[0015]本發(fā)明測試時，滑塊與待測樣件接觸，所述滑塊與導軌之間的滑動摩阻力系數(shù)為0-0.004，所述滑塊與導軌之間的滑動阻力對試驗結果造成影響可忽略不計，避免了由于待測樣件結構層間會相對位移時產(chǎn)生的滑動阻力影響。
[0016]本發(fā)明的路面結構層間界面抗剪強度測試設備，所述框架為剛性件組成的方形構件，所述框架通過定位孔固定于所述剪切儀上，所述滑動裝置與執(zhí)行裝置分別安裝固定于框架內(nèi)側的左右對應邊上。
[0017]本發(fā)明所述框架與所述剪切儀上有相對應的定位孔，安裝時能夠快捷方便的定位連接安裝。
[0018]本發(fā)明的路面結構層間界面抗剪強度測試設備，所述剛性件為型鋼、鋼板中的任
意一項或任意二項組合。
[0019]本發(fā)明的所述路面結構層間界面抗剪強度的測試方法通過以下步驟實現(xiàn):
步驟a、水平放置所述剪切儀，并通過定位孔對應于應力加載裝置中框架上的安裝位置并進行連接固定；
步驟b、調(diào)節(jié)滑動裝置中滑塊至水平，對所述滑動裝置中導軌進行潤滑，確?；瑝K與導軌之間的滑動摩阻力系數(shù)在0-0.004之間；并使滑塊與壓力泵千斤頂頂桿處的擋板的中心軸線水平同軸；
步驟C、放置待測樣件于所述剪切儀進行測試的位置處，此時待測樣件的一端面接觸于滑動裝置上滑塊，另一端面接觸壓力泵千斤頂上的擋板，且所述壓力泵千斤頂對待測樣件施加設定推力；
步驟d、所述剪切儀對待測樣件施加的剪切推力進行采集數(shù)據(jù)；
步驟e、對同批次待測樣件在壓強為0-1.0MPa的推壓力下，重復步驟b、C、d，最后繪制數(shù)據(jù)圖表。
[0020]綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明結構簡單、便于移動，可用于室內(nèi)或野外試驗室不同環(huán)境下測試，測試過程中剪切速率可控，能夠準確反映結構層實際受力條件下界面抗剪強度狀況。
[0021]2、本發(fā)明中剪切儀和應力加載裝置可快速定位安裝，可拆散運輸。
[0022]3、本發(fā)明應力加載裝置中采用執(zhí)行裝置模擬實際中車輛對地面施加作用力，準確還原路面實際受力情況；應力加載裝置中還采用滑動裝置消除了待測樣件結構層間會相對位移時產(chǎn)生的滑動阻力影響，確保了測試試驗中數(shù)據(jù)的準確。
[0023]4、本發(fā)明對待測樣件加工要求低，能有效減少勞動成本。
[0024]【專利附圖】

【附圖說明】
圖1是一種路面結構層間界面抗剪強度測試設備結構示意圖；
圖2剪切儀和應力加載裝置位置關系示意圖；
圖3應力加載裝置結構示意圖；
圖4待測樣件結構示意圖。
[0025]附圖中序號:1-剪切儀，1-1-頂推環(huán)，1-2-夾具環(huán)，2-應力加載裝置，3-框架，4-滑動裝置，5-執(zhí)行裝置，6-待測樣件，7-基座，8-導軌，9-滑塊，10-擋板，11-定位孔。
[0026]【具體實施方式】
本發(fā)明將結合附圖對本發(fā)明【具體實施方式】進行說明。以下實施例中所用到的待測樣件6為由水泥混凝土與浙青混凝土兩部分組成的圓柱形樣件，如圖4所示，可由公路路面鉆芯或其他方式獲得；剪切儀I為實驗室已有設備便攜式剪切儀，以下稱為剪切儀I。
[0027]本發(fā)明的路面結構層間界面抗剪強度測試設備，包括剪切儀I和應力加載裝置2，所述剪切儀I上設有頂推環(huán)1-1和夾具環(huán)1-2，所述頂推環(huán)1-1接觸于待測樣件6的水泥混凝土部分上，夾具環(huán)1-2套于待測樣件6的浙青混凝土部分上；所述應力加載裝置2包括框架3、滑動裝置4和執(zhí)行裝置5，所述滑動裝置4和執(zhí)行裝置5分別位于框架3內(nèi)位置對應的邊上，所述滑動裝置4和執(zhí)行裝置5之間布置待測樣件6，使滑動裝置4、執(zhí)行裝置5和待測樣件6處于同一直線上,使所述頂推環(huán)1-1在待測樣件6的垂直方向上產(chǎn)生推力，使所述執(zhí)行裝置5在待測樣件6的縱向上產(chǎn)生推力；其中框架3的下方固定有剪切儀I。
[0028]如圖1和圖3所示，所述滑動裝置4包括基座7、導軌8和滑塊9 ;所述基座7 —端固定在框架3上，所述基座7另一端連接有導軌8，所述導軌8上設置有相對滑動的滑塊9，所述導軌8垂直布置，使滑塊9相對于基座7在垂直方向上滑行。
[0029]如圖3所示，所述執(zhí)行裝置5采用壓力泵千斤頂，所述執(zhí)行裝置提供的推力壓強為
0-1.0MPa,所述壓力泵千斤頂安裝固定于框架3上，所述壓力泵千斤頂?shù)捻敆U上安裝有與待測樣件6貼合的擋板10，且所述擋板10與壓力泵千斤頂?shù)捻敆U之間采用球形面接觸。
[0030]所述基座7的長度可調(diào)，在所述滑塊9上安裝有水平儀，使待測樣件6、滑塊9和擋板10其中心軸線應盡可能在同一直線上，且所述滑塊9與導軌8之間的滑動摩阻力系數(shù)為
0-0.004。
[0031]如圖2和圖3所示，所述框架3為剛性件組成的方形構件，所述框架3通過定位孔11固定于剪切儀I上，所述滑動裝置4與執(zhí)行裝置5分別安裝固定于框架3內(nèi)側的左右對應邊上。所述剛性件可為型鋼、鋼板中的任意一項或任意二項組合。
[0032]一、在實驗室中測試
1、在實驗室中時，剪切儀I可以安裝在固定的工作面上，不需要經(jīng)常移動。通過剪切儀I與應力加載裝置2對應定位孔11使用螺栓固定連接，安裝后保證剪切儀I頂推環(huán)1-1施加的推力垂直于框架7所在平面。
[0033]2、根據(jù)滑動裝置4中滑塊9上的水平儀，調(diào)節(jié)滑塊9在導軌8中可以水平滑動。所述水平儀為水泡水平儀，通過水泡水平儀中水泡位置可以確定滑塊9是否水平。調(diào)節(jié)滑塊9水平同時應對導軌8進行潤滑，確保每次試驗滑塊9與導軌8滑動摩阻力系數(shù)在0.004以下范圍內(nèi)。
[0034]3、將待測樣件6置于應力加載裝置2中，待測樣件6水泥混凝土部分接觸滑塊9，待測樣件6浙青混凝土部分接觸擋板10。待測樣件6、滑塊9、擋板10其中心軸線應盡可能在同一直線上。由執(zhí)行裝置4壓力泵千斤頂對待測樣件6施加設定壓力，可加載壓力壓強范圍為:0-l.0MPa0
[0035]4、將剪切儀I上的頂推環(huán)1-1接觸待測樣件6水泥混凝土部分一端，剪切儀I上的夾具環(huán)1-2套住待測樣件6浙青混凝土部分一端并適度夾緊，這樣可以避免頂推部分局部接觸應力過大造成的樣件變形，有利于剪切力荷載在整個界面上的均勻分布。對剪切儀I設置試驗剪切參數(shù)編號、剪切速率，進入試驗數(shù)據(jù)采集準備狀態(tài)，檢查各部分就緒后，開始剪切試驗。試驗中剪切儀I推動待測樣件6水泥混凝土部分，待測樣件6浙青混凝土部分相對固定不動，層間界面出現(xiàn)剪切變形，待測樣件水泥混凝土部分隨滑塊9在導軌8上水平運動。剪切儀I記錄得到最大力，停止加載剪切推力，剪切試驗完成。由于滑塊9與導軌8之間摩擦力相對很小，因此記錄的力值基本反映了待測工水泥混凝土部分和浙青凝土部分界面抗剪力。本實施例中剪切儀I施加最大作用力為10kN。
[0036]5、對執(zhí)行裝置5壓力泵千斤頂卸載，打開夾具環(huán)1-2，取出剪切破壞的待測樣件6，完成單個樣件試驗。
[0037]6、重復上述3、4、5步驟，在同批次待測樣件上分別施加不同壓力，進行剪切試驗，得到一組剪切強度數(shù)據(jù)。得到不同應力水平下的強度回歸曲線，一般為線性關系，符合摩爾
庫倫強度理論:T = e + CFtaaS
二、在戶外作業(yè)測試
1、在戶外作業(yè)測試時，剪切儀1、應力加載裝置2需要經(jīng)常拆卸、便于移動。因而通過剪切儀I與應力加載裝置2對應定位孔11使用銷軸連接，便于拆卸。安裝后保證剪切儀I頂推環(huán)1-1施加的推力垂直于框架7所在平面。
[0038]2、依照上述實驗室測試步驟中2至6步驟進行。
【權利要求】
1.一種路面結構層間界面抗剪強度測試設備，包括剪切儀(I)和應力加載裝置(2)，所述剪切儀(I)上設有頂推環(huán)(1-1)和夾具環(huán)(1-2)，所述頂推環(huán)(1-1)接觸于待測樣件(6)的水泥混凝土部分上，夾具環(huán)(1-2)套于待測樣件(6)的浙青混凝土部分上，其特征在于:所述應力加載裝置(2)包括框架(3)、滑動裝置(4)和執(zhí)行裝置(5)，所述滑動裝置(4)和執(zhí)行裝置(5)分別位于框架(3)內(nèi)位置對應的邊上；所述滑動裝置(4)和執(zhí)行裝置(5)之間布置待測樣件(6)，使滑動裝置(4)、執(zhí)行裝置(5)和待測樣件(6)處于同一直線上，使所述頂推環(huán)(1-1)在待測樣件(6)的垂直方向上產(chǎn)生推力，使所述執(zhí)行裝置(5)在待測樣件(6)的縱向上產(chǎn)生推力；其中框架(3)的下方固定有剪切儀(I)。
2.如權利要求1所述路面結構層間界面抗剪強度測試設備，其特征在于:所述滑動裝置(4)包括基座(7)、導軌(8)和滑塊(9);所述基座(7) —端固定在框架(3)上，所述基座(7)另一端連接有導軌(8)，所述導軌(8)上設置有相對滑動的滑塊(9)，所述導軌(8)垂直布置，使滑塊(9 )相對于基座(7 )在垂直方向上滑行。
3.如權利要求2所述路面結構層間界面抗剪強度測試設備，其特征在于:所述執(zhí)行裝置(5)采用壓力泵千斤頂，所述執(zhí)行裝置提供的壓強為0-1.0MPa，所述壓力泵千斤頂安裝固定于框架(3)上，所述壓力泵千斤頂?shù)捻敆U上安裝有與待測樣件(6)貼合的擋板(10)，且所述擋板(10)與壓力泵千斤頂?shù)捻敆U之間采用球形面接觸。
4.如權利要求2所述路面結構層間界面抗剪強度測試設備，其特征在于:所述基座(7)的長度可調(diào)，在所述滑塊(9)上安裝有水平儀，使待測樣件(6)、滑塊(9)和擋板(10)其中心軸線應盡可能在同一直線上，且所述滑塊(9)與導軌(8)之間的滑動摩阻力系數(shù)為0-0.004。
5.如權利要求1或2或3或4所述路面結構層間界面抗剪強度測試設備，其特征在于:所述框架(3)為剛性件組成的方形構件，所述框架(3)通過定位孔(11)固定于剪切儀(I)上，所述滑動裝置(4)與執(zhí)行裝置(5)分別安裝固定于框架(3)內(nèi)側的左右對應邊上。
6.如權利要求5所述路面結構層間界面抗剪強度測試設備，其特征在于:所述剛性件為型鋼、鋼板中的任意一項或任意二項組合。
7.一種采用權利要求1至6之一所述路面結構層間界面抗剪強度測試設備的測試方法，其特征在于:通過以下步驟實現(xiàn): 步驟a、水平放置所述剪切儀(I )，并通過定位孔(11)對應于應力加載裝置(2)中框架(3)上的安裝位置并進行連接固定； 步驟b、調(diào)節(jié)滑動裝置(4)中滑塊(9)至水平，對所述滑動裝置(4)中導軌(8)進行潤滑，確?；瑝K(9)與導軌(8)之間的滑動摩阻力系數(shù)在0-0.004之間；并使滑塊(9)與壓力泵千斤頂頂桿處的擋板的中心軸線水平同軸； 步驟C、放置待測樣件(6)于所述剪切儀進行測試的位置處，此時待測樣件(6)的一端面接觸于滑動裝置(4)上滑塊(9)，另一端面接觸壓力泵千斤頂上的擋板(10)，且所述壓力泵千斤頂對待測樣件(6)施加設定推力； 步驟d、所述剪切儀(I)對待測樣件(6)施加的剪切推力進行采集數(shù)據(jù)； 步驟e、對同批次待測樣件(6)在壓強為0-1.0MPa的推壓力下，重復步驟b、C、d，最后繪制數(shù)據(jù)圖表。
【文檔編號】G01N3/24GK103630448SQ201310631010
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權日:2013年7月25日
【發(fā)明者】王浩, 譚繼宗, 劉斌清 申請人:廣西交通科學研究院