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专利名称：混凝土路面层间功能层沥青混凝土累积变形测试设备的制作方法
技术领域：
本发明提出一种基于MTS测试系统的混凝土路面层间功能层沥青混凝土累积变 形测试设备。
背景技术：
在水泥混凝土路面层间加铺沥青混凝土功能层，目的是改善层间接触，减轻由于 重载作用导致的面板断裂、板底脱空等病害，延长水泥混凝土路面使用寿命。但柔性功能层 在重复交通荷载作用下会产生塑性变形，导致层间脱空，影响路面使用效果，对水泥混凝土 路面使用性能带来不利影响。因此，研究层间功能层的累积变形与荷载作用的关系与变化 规律，为层间功能层设计提供技术指导，是非常必要的。 沥青混凝土在高温下表现为粘弹塑性材料，相应层位的永久变形实际上就是在行 车荷载作用下沥青混凝土粘塑性变形的累积。 目前常用的沥青混凝土永久变形试验主要有车辙试验、蠕变试验、三轴试验， RSS-TCH试验、AAP车辙试验、汉堡车辙试验等。然而，这些试验都是针对路面面层评价沥青 混凝土的高温抗车辙能力。 沥青混凝土功能层位于水泥混凝土路面面层与基层之间，并不直接承受行车荷载 作用，也没有暴露在大气之中受大气温度和环境的直接影响，采用上述试验都无法模拟真 实路况，虽能评价出沥青混凝土的高温抗车辙能力，但是对于水泥混凝土路面层间设计指 导意义不大，而国内外对于功能层材料性能关注的亦很少。 因此，为了更好的模拟路面实际状况，针对功能层沥青混凝土，研究测试其在累积 荷载作用下永久变形的测试方法，开发相应的试验装置，并推荐层间功能层混合料设计流 程和评价指标，对延长水泥混凝土路面使用性能具有非常重要的意义。

发明内容
本发明的目的在于提供一种混凝土路面层间功能层沥青混凝土累积变形的测试 设备，涉及装置基于MTS测试系统，原理简单、操作简便、准确、快速、计算机存储和数据记 录方便，可以实现快捷、客观、真实反应混凝土路面层间功能层沥青混凝土的累积变形。装 置的制造费用相对较低，使用、维护方便，并且该测试装置可靠性较好，利于推广应用。
本发明的技术方案是这样实现的 刚性支墩上放置试件，试件上左半部分放置固定钢板，固定钢板的左右两端均与 刚性支墩、试件连接，试件上右半部分放置活动钢板，活动钢板的左端悬臂上下移动，活动 钢板的右端与刚性支墩、试件连接，刚性支墩相连有钢杆。 包括加载压头，加载压头截面为直径lcm的圆，距离压头下端lcm处往下截面为半 圆，加载压头的上端带螺纹，与MTS动力系统连接。 所述的钢杆截面为直径lcm的圆，上下端有螺纹，上端与和刚性支墩相连，下端与 MTS测试系统底座相连。
本发明用以测试水泥混凝土路面层间功能层沥青混凝土的累积变形，通过试验模
拟真实路况对混凝土面层板底产生脱空进行分析评价，可深入认识混凝土路面和基层使用
性能劣化的基本规律，从而为优化混凝土路面设计方案、实现科学决策提供依据。可以正确
模拟设置沥青混凝土层间功能层的水泥混凝土路面工程的实际路况，为水泥混凝土路面的
层间设计提供依据，为施工提供指导，为水泥混凝土路面系统的科学研究提供宝贵资料。因
此本发明是一种目前为止比较新颖而科学的测试方法。此项技术可以运用于水泥混凝土路
面设置层间功能层沥青混凝土的累积变形测试，可以方便快捷地实现预期的目标，具有广
泛的应用价值。 本发明的优点在于 1)现有用于测试沥青混凝土永久变形的试验方法无法模拟水泥混凝土路面层间 功能层的实际受力情况，该设备利用固定钢板和活动钢板很好的模拟了沥青混凝土功能层 在面层混凝土板接缝和面层断板情况下功能层的受约束状态。 2)利用MTS测试数据稳定准确，温度可控，频率可调，波形可变，可准确反映不同 状态下沥青混凝土功能层的累积变形力学响应。 3)通过动载试验，分析沥青功能层顶面的变形量与荷载作用次数的规律，得出相 关参数，有利于水泥混凝土路面板底脱空分析。 4)该测试设备为自主开发，原理简单，制造及测试成本低，依托于MTS测试系统， 数据可靠，有利于推广应用。


图1为本发明的结构示意图； 下面结合附图对本发明的内容做进一步详细说明。
具体实施例方式
本设备依托于MTS测试系统，涉及装置包括模拟面层的固定钢板和活动钢板、模 拟基层的刚性支墩、加载部件以及连接部件。 参照图1所示，底部刚性支墩1模拟基层，上部活动钢板4与固定钢板5模拟水 泥混凝土面层，活动钢板4与固定钢板5之间的缝隙模拟面板之间的接缝，利用加载压头6 将动荷载P作用于活动钢板4悬臂端，模拟水泥混凝土面层最不利受力点即面层接缝处，功 能层沥青混凝土四端固结，测试在重复动荷载作用下功能层最不利受力位置，即活动钢板 4悬臂端下沥青混凝土产生的变形，由MTS数据采集系统自动记录数据，通过分析为路面层 间力学计算服务。 试验采用应力控制模式，依据力学计算合理设置试验参数，选定应力比和试验温 度，加载频率采用IOHZ，加载波形可根据实际力学响应设置。 试验时，先依次卸掉固定铆钉7，将成型好的功能层沥青混凝土试件3 (30*5*5cm 的梁式试件，轮碾法成型沥青混凝土板30*30*5cm，每块板切梁式试件5根)，置于刚性支墩 1上，后旋紧固定铆钉7，将固定钢板5和活动钢板4用固定铆钉7旋紧，通过钢杆8将装置 与MTS系统底座连接，加载压头6与MTS动力系统连接，然后设置环境箱内温度，检查装置 的稳定性，关闭箱门，先进行预压，再开始试验，重复施加动荷载P，可以观察到，试件3将发
4生类似于曲线2的变形，由MTS数据采集系统记录试验时间、频率、加载的力以及变形数据。
该测试方法可真实地反映不同类型层间功能层沥青混凝土在实际水泥混凝土路 面板和基层状况下的累积变形量，模拟水泥混凝土路面板底脱空情况，为力学分析和材料 设计服务，保证测试结果的可靠性，其实际应用效果显著。
权利要求
一种混凝土路面层间功能层沥青混凝土累积变形测试设备，包括刚性支墩(1)、试件(3)、活动钢板(4)及固定钢板(5)，其特征在于，刚性支墩(1)上放置试件(3)，试件(3)上左半部分放置固定钢板(5)，固定钢板(5)的左右两端均与刚性支墩(1)、试件(3)连接，试件(3)上右半部分放置活动钢板(4)，活动钢板(4)的左端悬臂上下移动，活动钢板(4)的右端与刚性支墩(1)、试件(3)连接，刚性支墩(1)相连有钢杆(8)。
2. 根据权利要求书l所述的混凝土路面层间功能层沥青混凝土累计变形测试设备，其 特征在于，包括加载压头(6)，加载压头(6)截面为直径lcm的圆，距离压头(6)下端lcm处 往下截面为半圆，加载压头(6)的上端带螺纹，与MTS动力系统连接。
3. 根据权利要求书l所述的混凝土路面层间功能层沥青混凝土累计变形测试设备，其 特征在于，所述的钢杆(8)截面为直径lcm的圆，上下端有螺纹，上端与和刚性支墩(1)相 连，下端与MTS测试系统底座相连。
全文摘要
本发明公开了一种混凝土路面层间功能层沥青混凝土累积变形测试设备。本发明包括底部刚性支墩、上部活动钢板、固定钢板、加载部件以及连接部件。利用该装置基于MTS测试系统对混凝土路面层间功能层混凝土试件进行累积变形测试分析，通过MTS数据采集系统记录试验依据，比较不同功能层的累积变形，分析加载次数与试件变形之间的关系，为水泥混凝土路面层间结构和材料设计提供依据，配合力学分析相互验证。
文档编号G01N3/32GK101793650SQ20101012639
公开日2010年8月4日 申请日期2010年3月18日 优先权日2010年3月18日
发明者胡苗, 郑木莲, 陈拴发 申请人:长安大学