本實用新型屬于道路工程領域，涉及一種剛柔復合試件瀝青層回彈模量的測試裝置。

背景技術：

剛性基層瀝青面層的組合是長壽命路面主要結構形式之一，由于面層和基層的剛度相差較大，因此也通常被稱為剛柔復合式路面，存在于新建道路、舊路面加鋪改造以及水泥混凝土橋面瀝青面層鋪裝等工程中。

對于剛柔復合式路面結構，目前的研究側重于對剛性基層進行力學分析和結構設計，對上部瀝青層的研究較少，其設計和施工往往參照半剛性基層瀝青路面的設計理論和方法，而對剛柔復合式路面結構的力學行為和結構特性研究不夠深入也沒有成熟的系統(tǒng)，這顯然不符合剛性基層瀝青路面的實際情況。事實上，剛性基層上的瀝青面層有著其特有的力學響應和破壞機理，有必要針對剛性基層上的瀝青面層進行專門的力學分析、結構設計和材料研發(fā)。

模量是道路工程力學分析計算、結構設計及材料研發(fā)的重要參數(shù)，受到溫度、頻率、加載方式、約束條件等因素的影響?？紤]到行車荷載作用下的路面結構主要承受的是豎向荷載，國內外行業(yè)標準大多以抗壓回彈模量作為指導道路設計和研究的模量參數(shù)，但遺憾的是，目前國內外諸多模量試驗方法都是直接測量瀝青混合料的回彈模量，這類試驗方法沒有考慮到層間結合狀態(tài)、結構剛度組合和軟弱土基等影響，不能準確反映瀝青層回彈模量在荷載作用下的演變規(guī)律，不適合用于測量剛柔復合試件瀝青面層的回彈模量。

因此，研發(fā)一種復合式路面結構上瀝青層回彈模量的測試裝置，一方面準確測量瀝青面層的變形，一方面分析剛性基層和軟弱土基對瀝青面層的結構影響，從而更準確地表征路面結構在實際行車荷載作用下的力學行為響應，更接近路面結構的實際受力情況和服役情況，對指導道路設計與施工，延長道路服役壽命有重要的現(xiàn)實意義和工程價值。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于利用現(xiàn)有技術來填補當前試驗工作中未涉及到的思路，研制一種剛柔復合試件瀝青層回彈模量的測試裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種剛柔復合試件瀝青層回彈模量的測試裝置，包括加載系統(tǒng)(1)、夾持系統(tǒng)(2)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(3)。所述的加載系統(tǒng)(1)是材料試驗系統(tǒng)MTS；所述的夾持系統(tǒng)(2)從上至下分別包括聯(lián)結軸(20)、夾具(21)、旋鈕(22)、壓頭(23)、卡座(25)和橡膠墊(26)，其中，聯(lián)結軸(20)作為中轉裝置通過螺紋與加載系統(tǒng)(1)、夾具(21)、壓頭(23)緊密嚙合，旋鈕(22)通過螺紋與夾具(21)緊密嚙合，卡座(25)通過強力膠牢固粘貼在復合試件(24)剛柔分界區(qū)往下1/3處，橡膠墊(26)自然放置在復合試件下，模擬下層軟弱土基；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(3)不僅包括MTS試驗機自帶的荷載傳感器和位移傳感器，還引入了夾具(21)和旋鈕(22)所夾持的線性位移傳感器(31)。

所述旋鈕(22)為橡膠制品，且其與位移傳感器(31)接觸的一端為鋸齒狀凹面；所述橡膠墊(26)為直徑100±1mm，厚度40±0.5mm的圓柱體，且其回彈模量為1000±200Mpa。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果如下：

本實用新型提供一種適用于剛柔復合試件瀝青層回彈模量的測試裝置，包括三大系統(tǒng)，即加載系統(tǒng)、夾持系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；通過剛柔復合式試件和橡膠墊來模擬土基、剛性基層和柔性面層的真實路面結構；通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與橡膠墊的同步位移來抵消橡膠墊的影響；引入獨立的線性位移傳感器來進行豎向變形的采集。

附圖說明

圖1為本實用新型測試裝置示意圖；

圖2為夾持系統(tǒng)示意圖；

圖3為夾具夾持傳感器示意圖。

附圖標記說明：1加載系統(tǒng)、2夾持系統(tǒng)、3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、20聯(lián)結軸、21夾具、22旋鈕、23壓頭、24復合試件、25卡座、26橡膠墊、31線性位移傳感器。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

如圖1、2和3所示，本實用新型包括加載系統(tǒng)(1)、夾持系統(tǒng)(2)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(3)以及夾持系統(tǒng)內的一系列裝置。

1.準備試件：成型剛性基層、柔性面層的復合試件(24)，尺寸為Φ100×100的圓柱體。對試件端部進行處理，保持端面的光滑、平整。用強力膠將一對卡座(25)粘貼在復合試件剛柔分界面往下1/3處，待粘貼牢固后，在試件底部墊一塊橡膠墊(26)然后放置于加載系統(tǒng)上。

2.調整夾持系統(tǒng)：通過加載系統(tǒng)(1)上下調節(jié)聯(lián)結軸(20)，使與之相連接的壓頭(23)與試件處于即將接觸的臨界狀態(tài)。將線性位移傳感器(31)垂直放入夾具(21)中，調節(jié)上下位置使傳感器處于有效量程范圍內。然后擰緊旋鈕(22)，固定住線性位移傳感器，使其鋸齒狀凹面與線性位移傳感器(31)充分接觸、不產(chǎn)生相對變形。

3.回彈模量試驗：操作加載系統(tǒng)(1),將荷載和位移清零后，通過加載系統(tǒng)(1)的應力傳感器控制加載荷載大小、作用頻率、加載波形等一系列參數(shù)，并編寫自保程序限制加載系統(tǒng)(1)的總位移不超過線性位移傳感器(31)的有效量程，通過線性位移傳感器(31)來采集復合式結構在相應加載條件下的變形響應。

4.結束試驗：待加載結束后，導出數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(3)得到的荷載及對應變形數(shù)據(jù)，擰松旋鈕(22)并取下線性位移傳感器(31)。通過加載系統(tǒng)(1)進行卸載，抬升聯(lián)結軸(20)及壓頭(23)，取出試件。

5.數(shù)據(jù)處理：利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到荷載及對應的變形數(shù)據(jù)，按照如下公式進行處理，計算得到復合式路面結果瀝青層的回彈模量值。

式中：

f_max與f_min為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(3)應力傳感器得到的荷載峰值與谷值；

l_max與l_min為線性位移傳感器(31)得到的f_max與f_min對應的變形峰值與谷值；

l為復合試件瀝青層厚度、r為壓頭半徑。

盡管已經(jīng)示出和描述了本實用新型的一部分實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由所附權利要求及其等同物限定。