专利名称：一种测定水泥混凝土路面嵌缝料复数剪切模量的方法
技术领域：
本发明属于道路工程领域，具体涉及一种测定水泥混凝土路面嵌缝料复数剪切模量的方法。
背景技术：
水泥混凝土路面的各类接缝需要采用嵌缝料进行填封。在水泥混凝土路面使用期内，嵌缝料受到剪切作用。剪切作用是由于汽车行驶经过接缝时受荷板与相邻的未受荷板间产生竖向位移差引起的，且嵌缝料破坏的主要原因是接缝两侧的竖向位移差过大。嵌缝料的复数剪切模量可定性表征嵌缝料的抗变形能力。在同等应力水平下，复数剪切模量越�。斗炝纤艹惺艿谋湫文芰驮角浚碚髑斗炝系男阅茉胶�。然而，现有方法中还未有水泥混凝土路面嵌缝料复数剪切模量测试方法的研究， 也就无法采用复数剪切模量评价嵌缝料性能的优劣，影响了优质嵌缝料在工程中的应用和推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测定水泥混凝土路面嵌缝料复数剪切模量的方法，该测定方法具有试验操作简单，试验结果精确可信，评价指标力学意义明确等特点。本发明采用以下技术方案来解决上述技术问题
一种测定水泥混凝土路面嵌缝料复数剪切模量的方法，具体步骤如下
(I)将经过处理的嵌缝料安放于试验夹具之间，使用动态剪切流变仪，采用振动加载模式，进行频率扫描试验，对所述嵌缝料在15°c条件下的复数剪切模量进行测试；频率扫描试验中控制剪切频率扫描范围为2Hz 50Hz，线性加载，递增步长为2Hz ;其中
嵌缝料的剪切应变最大值Ym由式(I)计算得到，剪切应变最大值与受荷板与相邻的未受荷板的竖向位移差的大小有关。
Al PYm =----(I)
100
式中Λ I—标准轴载作用下的接缝两侧混凝土板弯沉差实测值，mm ；
B—嵌缝料宽度，mm ；
P—实际车辆荷载的单轴荷载，KN。利用本发明得到的水泥混凝土路面嵌缝料的15°C复数剪切模量范围为IO1KPa IO4 KPa,实际剪切应变O. 2% 1%。本发明中，所述试验夹具为圆形双平板夹具，所述夹具的直径为25mm，所述双平板夹具间浙青的厚度为1000 μ m。所述频率扫描试验，采用振动加载模式，试验温度为15°C，剪切频率扫描范围为 2Hz 50Hz，线性加载，递增步长为2Hz，图I是频率扫描加载模式示意图。在水泥混凝土路面结构中，嵌缝料受到行车荷载作用，嵌缝料复数剪切模量测试方法的确定应综合考虑嵌缝料在路面结构中的实际受力状态和室内设备允许情况，以确保评价方法的有效性和可行性。本发明提出的测定水泥混凝土路面嵌缝复数剪切模量的方法得到的复数剪切模量作为水泥混凝土路面嵌缝料剪切性能特征值的应用。在15°C条件下，特征值为以剪切应变为O. 4%、剪切频率为2Hz 50Hz下的实测复数剪切模量。本发明中，测试剪切应变O. 4%既在嵌缝料实际剪切应变O. 2% 1%的范围内，又在嵌缝料线性粘弹性应变范围内，同时在动态剪切流变仪量程允许范围内；测试剪切频率 2Hz 50Hz涵盖了车轮荷载对混凝土板的振动频率范围IOHz 40Hz。本发明中，所述剪切应变O. 4%、剪切频率2Hz 50Hz时所对应的复数剪切模量可以较为真实地反映嵌缝料在水泥混凝土路面结构中的剪切性能。为验证这种方法的可靠性，本发明选用4种国内外典型嵌缝料进行振动频率扫描测试，确定了这些嵌缝料在15°C 条件下的公共线性粘弹性应变为O. 5%，仪器可实现应变为O. 4%，嵌缝料在水泥混凝土路面实际剪切应变范围为O. 2% 1%，因此采用剪切应变O. 4%，它同时满足在嵌缝料线性粘弹性应变范围内、动态剪切流变仪量程允许范围内和嵌缝料实际剪切应变范围内三个条件。因此，剪切应变O. 4%时所对应的复数剪切模量可以真实的反映出嵌缝料在水泥混凝土路面结构中的剪切特性。本发明提供的测定水泥混凝土路面嵌缝料复数剪切模量的方法，具有以下优点
1.试验方法用时较短；
2.数据处理简单，不需要使用专用数据分析软件，有利于复数剪切模量的应用与推
3.确定了水泥混凝土路面嵌缝料剪切应变为O.4%，使嵌缝料在相同剪切应变水平下进行复数剪切模量比较，评价指标更为科学、可信；
4.将本发明的测试方法用于评价嵌缝料在水泥混凝土路面结构中的剪切性能，方法简单，结果精确可信，评价指标力学意义明确。
图I是水泥混凝土路面嵌缝料剪切受力示意图。图2是本发明试验方法频率扫描加载模式示意图。图3是本发明试验方法应变扫描加载模式示意图。图4是本发明采用应变扫描确定水泥混凝土路面嵌缝料线性粘弹性区域示意图。
具体实施例方式下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。实施例I
为了明确水泥混凝土路面嵌缝料15°C条件下的复数剪切模量试验方法，现结合一个典型的试验加以说明。(I)成型试件将加热施工式嵌缝料加热至流淌状态，浇注至少3个圆形平行试件，直径约25mm,高度lmnT2mm,嵌缝料试件放置于室温冷却,冷却时间不低于30分钟。将常温施工式嵌缝料按比例搅拌均匀，浇注至少3个圆形平行试件，直径约25mm，高度lmnT2mm,嵌缝料试件按照要求固化完全。(2)安放试件选用直径25mm圆形平板夹具，将嵌缝料试件安放于夹具之间，调节上下夹具间距为1050 μ m，修整试样后将夹具间距调整为1000 μ m。(3)保温将修整好嵌缝料试件与夹具浸入15°C水浴中保温，保温试件不低于10 分钟。(4)进行频率扫描试验采用振动加载模式，剪切频率扫描范围为2Hz 50Hz，线性加载，递增步长为2Hz。水泥混凝土路面嵌缝料实际所受剪切应变水平可通过计算得到，计算过程为
(O嵌缝料结构的剪切应变最大值Ym由见式(I)计算得到，剪切应变最大值与受荷板
与相邻的未受荷板的竖向位移差的大小有关。(2)最大竖向位移差发生于车辆荷载作用于一块混凝土板上，且加载板脱空，非加载板不脱空的情况下。以接缝传荷系数大于60%考虑，在最不利情况下，板底不脱空和板底脱空面积为I. OmX4. Om,接缝两侧弯沉差约为O. 02mm O. 1mm。(3)取混凝土板接缝宽度B = 10mm，代入公式(1)，得到嵌缝料剪切应变为
O.2% 1%。
权利要求
1.一种测定水泥混凝土路面嵌缝料复数剪切模量的方法，其特征在于具体步骤如下(I)将经过处理的嵌缝料安放于试验夹具之间，使用动态剪切流变仪，采用振动加载模式，进行频率扫描试验，对所述嵌缝料在15°C条件下的复数剪切模量进行测试；频率扫描试验中控制剪切频率扫描范围为2Hz 50Hz，线性加载，递增步长为2Hz ;其中嵌缝料的剪切应变最大值Ym由式(I)计算得到，剪切应变最大值与受荷板与相邻的未受荷板的竖向位移差的大小有关；
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于得到的水泥混凝土路面嵌缝料的15°C复数剪切模量范围为IO1KPa IO4 KPa，实际剪切应变O. 2% 1%。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述试验夹具为圆形双平板夹具，所述夹具的直径为25mm，所述双平板夹具间浙青的厚度为1000 μ m。
4.一种如权利要求I所述的测定水泥混凝土路面嵌缝复数剪切模量的方法得到的复数剪切模量作为水泥混凝土路面嵌缝料剪切性能特征值的应用，其特征在于在15°C条件下，特征值为以剪切应变为O. 4%、剪切频率为2Hz 50Hz下的实测复数剪切模量。
全文摘要
本发明涉及一种测定水泥混凝土路面嵌缝料复数剪切模量的方法及其应用，步骤包括采用频率扫描试验，对所述嵌缝料在15℃条件下的复数剪切模量进行测试；以剪切应变0.4%、剪切频率2Hz～50Hz下的实测复数剪切模量作为15℃复数剪切模量。所述剪切应变0.4%，剪切频率2Hz～50Hz时所对应的实测复数剪切模量可以作为嵌缝料路用剪切行为的特征值，真实地反映出嵌缝料在路面结构中的剪切特征。本发明的试验方法试验用时较短；数据处理简便，不需使用专用数据分析软件，有利于复数剪切模量的应用与推广；确定了复数剪切模量对应的特征剪切应变为0.4%，使水泥混凝土路面嵌缝料在相同剪切应变条件下进行复数剪切模量比较，评价指标更为科学、可信。
文档编号G01N19/00GK102608022SQ20121006382
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月13日 优先权日2012年3月13日
发明者刘栋, 孙艳娜, 李立寒, 耿韩 申请人:同济大学
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