瀝青混合料蠕變試驗徑向應變實時測試裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于道路工程技術領域，涉及瀝青混合料蠕變試驗徑向應變實時測試 裝置。
【背景技術】
[0002] 車轍是瀝青路面的最主要病害形式之一，對路面建成運營期間的行車安全性、舒 適性、以及美觀性等方面具有重要影響，車轍病害的維修處理也占據相當大比例的道路養 護維修費用支出，達50%以上。在我國，瀝青路面普遍采用半剛性基層瀝青路面，路面車轍 會否產生、嚴重程度如何與鋪筑瀝青路面所用的瀝青混合料的抗永久變形能力密切相關。 瀝青混合料抗永久變形能力的強弱對于瀝青路面抵抗車轍病害具有至關重要的作用。
[0003] 為獲得抗車轍能力良好的瀝青混合料，研宄者開發了大量的試驗評價方法，傳統 的如馬歇爾試驗方法、輪轍試驗方法、靜載蠕變試驗方法，新型的如重復加載蠕變試驗方 法，等等。這些方法中，傳統的評價方法由于測試過程與路面車轍產生的實際狀態不對應， 僅能橫向比較不同瀝青混合料抵抗車轍變形的能力，但無法描述路面結構在車輛荷載作用 下車轍病害的產生機理及發展規律。
[0004] 重復加載蠕變試驗方法由美國公路合作研宄組織（NCHRP)開發，該方法在圓柱形 瀝青混合料試件上施加重復動態荷載，以此模擬實際路面中車輛荷載對瀝青路面的重復作 用，通過測定瀝青混合料的軸向（豎向）變形，以瀝青混合料的最小軸向應變率對應的荷載 作用次數（稱為流動數）描述瀝青混合料的抗車轍能力。重復加載蠕變試驗方法可在標準 的測試裝置（瀝青混合料簡單性能測試系統，SimpleperformanceTester，SPT)上完成， 可設定不同的溫度、圍壓、荷載水平等測試條件，由于試驗過程與路面實際狀態相符、測試 數據精度高、評價結果合理等優點，在世界范圍內得到了廣泛認可，國內有關研宄機構也配 比了相當數量的測試設備。
[0005] 然而，目前在SPT上開展的重復蠕變試驗，其標準測試裝置僅能獲得重復荷載作 用下瀝青混合料的軸向（豎向）變形，無法獲取試驗過程中瀝青混合料的徑向（橫向）變 形，對于瀝青混合料材料設計的指導意義不足，也無法為瀝青混合料的永久變形機理與發 展規律研宄提供更多有效的信息。例如，科研人員所關心的試驗過程中，瀝青混合料是否會 發生體積壓縮或體積膨脹？若發生，出現在何種階段？這需要獲悉軸向和徑向變形的綜合 數據才能確定。這一缺陷限制了對瀝青混合料剪切流動變形機理分析的深入研宄。
[0006] 針對該測試方法的缺陷，NelsonGibson等人進行了改進工作，采用數字成像技 術，在SPT上進行重復蠕變試驗的同時，利用高清數字攝像機對徑向變形進行成像，進而利 用MTLAB軟件編程將數字照片轉化為變形數據，由此獲得瀝青混合料三維的應變數據。該 方法技術可行，但存在如下主要缺點：（1)數字成像系統昂貴，且由于試件環境倉玻璃罩的 光學折射與散射，需要配備特制的成像背景及光源，否則無法獲取有效的數字照片，該設施 對試驗環境的要求也較高；（2)該方法無法實現軸向變形與徑向變形的同步（實時）采集， 需要后期的大量人工處理，工作量大；（3)設備安裝位置、投射角度等均需固定，需要配備 處理數字照片的專用計算機，占用空間且周轉不便。 【實用新型內容】
[0007] 本實用新型的目的在提供瀝青混合料蠕變試驗徑向應變實時測試裝置，解決了目 前標準測試裝置僅能獲得重復荷載作用下瀝青混合料的軸向（豎向）變形，無法獲取試驗 過程中瀝青混合料的徑向（橫向）變形的問題。
[0008] 本實用新型瀝青混合料蠕變試驗徑向應變實時測試裝置采用的技術方案是包括 用AB膠粘接在試件表面的數對測點釘，每一對測點釘徑向放置，傳感器固定夾具套在測點 釘上，兩個傳感器固定夾具之間夾持LVDT傳感器。
[0009] 進一步，所述試件為直徑100mm，高150mm的標準瀝青混合料試件。
[0010] 進一步，所述測點釘為正六棱柱形，直徑1〇_，高15_。
[0011] 進一步，所述傳感器固定夾具由兩個V型固定結構和兩個連接彈簧構成，兩個V型 固定結構的V型開口相對交叉放置，構成中部為一個正六棱形口、V型兩翼兩端相交叉的形 狀，交叉處可轉動連接，交叉的兩端相對側上設有孔洞，彈簧的兩端分別安裝在孔洞中，V型 固定結構的V型頂部設有半球形凹槽。
[0012] 進一步，所述LVDT傳感器選用標準LVDT傳感器，長20mm，鋼管封裝。
[0013] 此實用新型的有益效果是基于SPT試驗系統，實現試驗過程中軸向、徑向變形的 實時同步測定。
【附圖說明】
[0014] 圖1為應變傳感器與夾具在瀝青混合料試件上的組裝圖；
[0015] 圖2為試件測試時的徑向截面示意圖；
[0016] 圖3為鋼制測點釘結構透視圖；
[0017] 圖4為傳感器固定夾具剖面圖；
[0018] 圖5為瀝青混合料試件徑向應變計算示意圖。
[0019] 圖中，1.試件，2.測點釘，3.傳感器固定夾具，4.LVDT傳感器，301.V型固定結構， 302.彈簧，303.半球形凹槽。
【具體實施方式】
[0020] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0021] 本實用新型能夠實時監測瀝青混合料重復蠕變試驗過程中徑向應變的裝置，如圖 1和圖2所示為應變傳感器與夾具在瀝青混合料試件上的組裝圖，用AB膠粘接在試件1表 面的數對測點釘2,每一對測點釘2徑向放置，傳感器固定夾具3套在測點釘2上，兩個傳感 器固定夾具3之間夾持LVDT傳感器4。
[0022] 該裝置在瀝青混合料簡單性能試驗系統（SPT)上使用，可固定在直徑IOOmmX高 150mm的標準瀝青混合料試件1不同高度的表面處，測量過程中配合SPT標配的傳感器接口 實時采集LVDT傳感器4變形數據，進而利用本實用新型計算方法推導出試件1各個截面處 的實時徑向變形，測試結果可用于全面評價瀝青混合料的抗車轍性能，也為瀝青混合料在 荷載重復作用下產生的永久變形（車轍病害）機理研宄提供了必需的數據支持。
[0023] 本實用新型的基于SPT的瀝青混合料重復蠕變試驗徑向應變實時測試裝置，該裝 置每一套包括兩個鋼制測點釘2、兩個傳感器固定夾具3和1個標準LVDT位移傳感器4 ;如 圖3所示，鋼制測點釘2為正六棱柱形，直徑IOmmX高15mm，利用AB膠粘接在試件1表面， 用于定位及安置傳感器固定夾具3 ;
[0024] 如圖4所示，傳感器固定夾具3整體尺寸為IOmm厚X20mm寬X30mm高，由2個 連接彈簧302和2個鋼制V型固定結構301組成，兩個V型固定結構301對向安置，兩翼均 帶有孔洞，用于安放連接彈簧302,V型固定結構301頂部帶有半球形凹槽303, 2個傳感器 固定夾具3即可定位LVDT傳感器4 ;
[0025] 標準LVDT傳感器4長20mm，鋼管封裝，與SPT變形采集系統的標準接口連接。應 用該裝置可以監測瀝青混合料重復加載蠕變試驗過程中某截面徑向變形的全過程，若3套 或數套配合使用，則可獲得試驗全程中瀝青混合料試件任意截面的徑向變形變化規律，從 獲取不同加載階段下瀝青混合料體積變形的發展規律，為瀝青混合料的永久變形機理研宄 提供必需的基礎數據。
[0026] 如圖5所示，基于該測試裝置的瀝青混合料試件徑向應變計算方法為：設瀝青混 合料試件1半徑為r(標準半徑為50mm);傳感器固定夾具3長度為2a，其厚度中心點為A， 與試件1表面的距離為d;LVDT傳感器4長為21，中心點為B，傳感器固定夾具3與LVDT 傳感器4端部的交點為C，與LVDT傳感器4處于同一平面的試件1的中心為0,線段OC與 0A、0B的交角分別為a，0，則利用基本的三角關系可推導出利用以上參數表示的試件半
【主權項】
1. 瀝青混合料蠕變試驗徑向應變實時測試裝置，其特征在于：包括用AB膠粘接在試件 (1) 表面的數對測點釘（2)，每一對測點釘（2)徑向放置，傳感器固定夾具（3)套在測點釘 (2) 上，兩個傳感器固定夾具⑶之間夾持LVDT傳感器（4)。
2. 按照權利要求1所述瀝青混合料蠕變試驗徑向應變實時測試裝置，其特征在于：所 述試件（1)為直徑100mm，高150mm的標準瀝青混合料試件。
3. 按照權利要求1所述瀝青混合料蠕變試驗徑向應變實時測試裝置，其特征在于：所 述測點釘（2)為正六棱柱形，直徑10mm，高15mm。
4. 按照權利要求1所述瀝青混合料蠕變試驗徑向應變實時測試裝置，其特征在于：所 述傳感器固定夾具（3)由兩個V型固定結構（301)和兩個連接彈簧（302)構成，兩個V型 固定結構（301)的V型開口相對交叉放置，構成中部為一個正六棱形口、V型兩翼兩端相交 叉的形狀，交叉處可轉動連接，交叉的兩端相對側上設有孔洞，彈簧（302)的兩端分別安裝 在孔洞中，V型固定結構（301)的V型頂部設有半球形凹槽（303)。
5. 按照權利要求1所述瀝青混合料蠕變試驗徑向應變實時測試裝置，其特征在于：所 述LVDT傳感器（4)選用標準LVDT傳感器，長20_，鋼管封裝。
【專利摘要】本實用新型公開了瀝青混合料蠕變試驗徑向應變實時測試裝置，包括用AB膠粘接在試件表面的數對測點釘，每一對測點釘徑向放置，傳感器固定夾具套在測點釘上，兩個傳感器固定夾具之間夾持LVDT傳感器。測量過程中配合SPT標配的傳感器接口實時采集LVDT傳感器4變形數據，進而利用本實用新型計算方法推導出試件1各個截面處的實時徑向變形，測試結果可用于全面評價瀝青混合料的抗車轍性能，也為瀝青混合料在荷載重復作用下產生的永久變形(車轍病害)機理研究提供了必需的數據支持。
【IPC分類】G01N3-28, G01B21-32, G01N3-06
【公開號】CN204495322
【申請號】CN201520076975
【發明人】耿立濤, 徐茜, 任瑞波, 王立志, 劉國范, 呂世寬
【申請人】山東建筑大學
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年2月4日