沥青路面压缩剪切装置及层间剪切模量试验方法

专利名称：沥青路面压缩剪切装置及层间剪切模量试验方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210126752.7

专利申请（专利权）人：北京市道路工程质量监督站(北京市公路工程质量检测中心),清华大学
权利人地址：北京市丰台区潘家庙222号

专利发明（设计）人：宋波,周绪利,魏亚,薛忠军,郭为强,王春明,李兴海

专利摘要：本发明公开一种沥青路面压缩剪切装置，涉及沥青路面层间结合试验技术领域，可以包括：工作框架，工作框架内滑动安装有活动导板；剪切对开模，能够用于放置试件，包括活动端和固定端，活动端的顶部开设有用于连接剪力杆的剪力杆连接孔；固定端固定于工作框架内一侧，活动端能够在工作框架内滑动，活动导板位于活动端远离固定端的一侧，活动导板还连接有压板；压向顶推装置，位于活动导板远离活动端的一侧，能够推动活动导板移动，压向顶推装置靠近活动导板的一端安装有压力传感器。本发明还提供一种基于上述沥青路面压缩剪切装置的层间剪切模量试验方法。本发明为旧路铣刨新铺沥青面层提供评价路面结构层间抗剪性能的参数和试验方法。

主权利要求：
1.一种沥青路面压缩剪切装置，其特征在于：包括：
工作框架，所述工作框架内滑动安装有活动导板；
剪切对开模，所述剪切对开模内能够用于放置试件，所述剪切对开模包括活动端和固定端，所述活动端的顶部开设有用于连接剪力杆的剪力杆连接孔；所述固定端固定于所述工作框架内一侧，所述活动端能够在所述工作框架内滑动，所述活动导板位于所述活动端远离所述固定端的一侧，所述活动导板还连接有压板；
压向顶推装置，所述压向顶推装置位于所述活动导板远离所述活动端的一侧，所述压向顶推装置能够推动所述活动导板移动，所述压向顶推装置靠近所述活动导板的一端安装有压力传感器；
其中，所述工作框架包括框架底板和两个侧板，两个所述侧板通过螺栓分别固定于所述框架底板的前后两端；两个所述侧板之间安装有四个导杆，四个导杆分别穿过所述活动导板的四个角，所述活动导板能够沿所述导杆移动；所述活动导板的后侧通过压板导块与所述压板连接；
所述活动端和所述固定端均包括上对开模和下对开模，所述上对开模的外侧为五边形，所述上对开模的左右两侧预留螺孔，所述下对开模上对应预留有螺孔，所述上对开模和所述下对开模通过螺栓连接；
所述活动端的上对开模的顶部开设置有所述剪力杆连接孔，所述活动端的上对开模平面上安装有两只位移传感器，所述活动导板上安装有两只位移传感器；
所述框架底板上设置有移动导块，所述移动导块上滑动安装有移动板，所述活动端的下对开模底部设置有移动板连接孔，所述移动板连接孔能够与所述移动板上设置的移动板导杆连接；所述上对开模能够根据路面基层和面层材料的最大公称粒径大小，调整所述剪切对开模的间距，满足压缩剪切试验受力条件要求；
所述固定端的下对开模固定于所述工作框架的后端侧板上。
2.根据权利要求1所述的沥青路面压缩剪切装置，其特征在于：所述压向顶推装置包括螺杆、顶推装置和手轮，所述顶推装置和所述手轮设置于所述工作框架的前端侧板的前侧，所述螺杆安装于所述顶推装置内，通过转动所述手轮能够驱动所述顶推装置使所述螺杆前后移动；所述螺杆能够穿过所述工作框架的前端侧板并朝向所述活动导板移动，所述螺杆的端部设置有所述压力传感器。
3.一种基于如权利要求1或2所述的沥青路面压缩剪切装置的层间剪切模量试验方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、制备试件；
S2、压缩剪切装置组装和试件放置；
S3、对试件施加法向荷载并安装位移传感器；
S4、对试件施加剪切荷载并记录数据；
S5、拆分剪切对开模，观察剪切区破坏形态；
S6、试验数据处理和结果计算。
4.根据权利要求3所述的层间剪切模量试验方法，其特征在于：步骤S1中，制备试件包括：工程现场钻取直径为150mm的半刚性基层圆柱体芯样，通过岩石切割机将芯样切割为厚度50mm±2mm的圆柱体芯样，保留芯样端部的铣刨界面；芯样干燥后，按照沥青路面维修养护方案，在铣刨界面洒布乳化沥青；待乳化沥青破乳后，利用旋转压实成型机成型上部沥青混凝土试件；根据沥青路面维修养护方案的下面层沥青混凝土材料，将半刚性基层圆柱体芯样放置于成型机试模中，然后装入直径为150mm，成型厚度为50mm±2mm的热拌沥青混合料，经旋转压实成型后脱模冷却，形成压缩剪切模量试验的标准试件；
步骤S1中，试件制备完成后，进行试件尺寸测量、方向对正以及温度调节；
试件尺寸测量包括：试件的直径和厚度等距测量四次，精确到1毫米，分别取四次测量值的平均值，作为试件的直径和厚度；
方向对正：试件放置方向与旧路铣刨方向一致，做好标记，以便试验中按标记方向开展剪切试验；
试件温度调节包括：试件放置在30±0.5℃温度环境中，放置时间不少于12h。
5.根据权利要求4所述的层间剪切模量试验方法，其特征在于：步骤S2中压缩剪切装置组装和试件放置包括：环境箱的选择，万能材料试验机的要求，数据测量及采集系统的要求以及调节试件剪切区厚度；
所述环境箱的选择包括：所述压缩剪切装置放置于环境温度控制在30±0.5℃的环境箱中，所述环境箱的长宽尺寸大于所述压缩剪切装置长宽15～20cm，高度大于所述压缩剪切装置高度30cm；
所述万能材料试验机的要求包括：所述万能材料试验机的最大荷载不小于50kN，加载分辨率达到5N，所述万能材料试验机配备有伺服系统，能够满足加载速率保持2.5mm/min的要求；
所述数据测量及采集系统的要求包括：所述数据测量及采集系统采用微机控制，能够测量并记录试件在加载过程中所承受的剪切荷载和产生的法向位移和剪切位移；压力传感器的最小量程为0～25kN，分辨率不大于5N，误差不大于1％；位移传感器的量程大于1mm，分辨率不大于0.2μm，误差不大于2.5μm；
所述调节试件剪切区厚度包括：试件的界面处于层间剪切区的中间，层间剪切区的厚度h取决于上下两层材料的公称最大直径，层间剪切区厚度计算公式如下：D沥青砼为沥青混合料层的公称最大粒径，D半刚性基层为半刚性基层的公称最大粒径，精确到mm；
层间剪切区厚度的调节，通过移动板在移动导块上的滑动来实现，然后将活动端的下对开模底部移动板连接孔，对准移动板上的导杆，垂直放置在移动板上，旋转固定螺栓，防止移动板在试验过程中滑动。
6.根据权利要求3所述的层间剪切模量试验方法，其特征在于：步骤S4的加载过程中对试件施加剪切荷载过程中随时观察法向压力传感器示值变化，通过转动手轮，保证法向荷载示值变化范围不大于50N；
步骤S4的加载结束条件为：实测的剪切载荷达到最大荷载的70％时，停止剪切载荷。
7.根据权利要求3所述的层间剪切模量试验方法，其特征在于：步骤S6中试验数据处理和结果计算包括：步骤S6‑1、有效截面积：试件两层之间的有效接触面积的值，由剪切相对位移表示，单
2 2
位为mm，精确到0.001mm；
O1为半刚性基层圆心，O2为沥青混凝土圆心，R为试件半径，L为界面变形量；
步骤S6‑2、膨胀率d：法向位移和剪切位移的两个当前记录值之差，单位为mm，精确到
0.001mm；
H为法向位移，L为剪切位移；
步骤S6‑3、界面剪切应力τ：试样测试的剪切力除以有效横截面积，单位为MPa，精确到
0.001MPa；
F为剪切力，S为有效截面积；
步骤S6‑4、剪切刚度模量k：试件的剪切应力除以相应的位移，单位为MPa/mm，精确到
0.01MPa/mm； 说明书 : 沥青路面压缩剪切装置及层间剪切模量试验方法技术领域[0001] 本发明涉及沥青路面层间结合试验技术领域，特别是涉及一种沥青路面压缩剪切装置及层间剪切模量试验方法。背景技术[0002] 目前，公路沥青路面中，半刚性基层沥青路面占80％以上；随着路龄增长，通过铣刨旧路新铺沥青面层来改善路面性能的工程越来越多，但其使用寿命大多低于设计年限。旧路铣刨新铺沥青面层损坏调查表明，层间结合失效是造成该类破坏的主要原因，直接影响维修以后的路面结构耐久性。[0003] 旧路铣刨新铺沥青面层由于材料非均质性叠加施工变异性，造成半刚性基层性能的变异性，同时，随着路龄增长，半刚性基层内部变得更加致密，需通过透层、黏层等功能层来实现路面结构的整体性和协调性。旧路结构和材料状况与新建路面不同，与假设连续不同。如果沥青面层与半刚性基层的层间抗剪性能不足，在交通荷载反复作用下，层间黏结能力不断降低，造成沥青面层在结合面发生位移，导致路面出现拥包、车辙、滑移等病害，从而降低路面的使用性能和耐久性。[0004] 现有的沥青路面层间结合试验方法主要有拉拔试验、单剪试验、双剪试验、斜剪试验。其中，前三种试验方法属于无垂直约束荷载的剪切荷载，与实际路面结构中的层间受力存在较大差别；斜剪试验能够模拟行车荷载下不同材料层间的剪切作用受力，但分解后的压力和剪力相互联系，不能独立变化。压缩剪切试验方法能够尽量真实地模拟室外的轮胎与路面共同作用的结果，通过试验设计，可以反映荷载作用下层间结合界面的黏结力、摩擦力、剪胀变形等力学特征。[0005] 旧路半刚性基层最大的特点是端面铣刨后形成的粗糙纹理界面。由于半刚性基层粗糙界面表面和沥青混合料之间相互错动，以及拉应力诱发规则排列的斜向微裂纹，不可避免出现剪胀现象；剪胀效应又对法向变形、接触状态产生影响，导致界面摩擦力与荷载和真实接触面积间的关系发生变化。[0006] 因此，提供一种沥青路面压缩剪切装置及层间剪切模量试验方法，以解决现有技术中所存在的上述问题。发明内容[0007] 本发明的目的是提供一种沥青路面压缩剪切装置及层间剪切模量试验方法，以解决上述现有技术存在的问题，为旧路铣刨新铺沥青面层提供评价路面结构层面抗剪性能的参数和试验方法。[0008] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：[0009] 本发明提供一种沥青路面压缩剪切装置，包括：[0010] 工作框架，所述工作框架内滑动安装有活动导板；[0011] 剪切对开模，所述剪切对开模内能够用于放置试件，所述剪切对开模包括活动端和固定端，所述活动端的顶部开设有用于连接剪力杆的剪力杆连接孔；所述固定端固定于所述工作框架内一侧，所述活动端能够在所述工作框架内滑动，所述活动导板位于所述活动端远离所述固定端的一侧，所述活动导板还连接有压板；[0012] 压向顶推装置，所述压向顶推装置位于所述活动导板远离所述活动端的一侧，所述压向顶推装置能够推动所述活动导板移动，所述压向顶推装置靠近所述活动导板的一端安装有压力传感器。[0013] 优选的，所述工作框架包括框架底板和两个侧板，两个所述底板通过螺栓分别固定于所述框架底板的前后两端；两个所述侧板之间安装有四个导杆，四个导杆分别穿过所述活动导板的四个角，所述活动导板能够沿所述导杆移动；所述活动导板的后侧通过压板导块与所述压板连接。[0014] 优选的，所述活动端和所述固定端均包括上对开模和下对开模，所述上对开模的外侧为五边形，所述上对开模的左右两侧预留螺孔，所述下对开模上对应预留有螺孔，所述上对开模和所述下对开模通过螺栓连接；[0015] 所述活动端的上对开模的顶部开设置有所述剪力杆连接孔，所述活动端的上对开模平面上安装有两只位移传感器，所述活动导板上安装有两只位移传感器。[0016] 优选的，所述框架底板上设置有移动导块，所述移动导块上滑动安装有移动板，所述活动端的下对开模底部设置有移动板连接孔，所述移动板连接孔能够与所述移动板上设置的移动板导杆连接；所述上对开模能够根据路面基层和面层材料的最大公称粒径大小，调整所述剪切对开模的间距，满足压缩剪切试验受力条件要求；[0017] 所述固定端的下对开模固定于所述工作框架的后端侧板上。[0018] 优选的，所述压向顶推装置包括螺杆、顶推装置和手轮，所述顶推装置和所述手轮设置于所述工作框架的前端侧板的前侧，所述螺杆安装于所述顶推装置内，通过转动所述手轮能够驱动所述顶推装置使所述螺杆前后移动；所述螺杆能够穿过所述工作框架的前端侧板并朝向所述活动导板移动，所述螺杆的端部设置有所述压力传感器。[0019] 本发明还提供一种基于上述沥青路面压缩剪切装置的层间剪切模量试验方法，包括以下步骤：[0020] S1、制备试件；[0021] S2、压缩剪切装置组装和试件放置；[0022] S3、对试件施加法向荷载并安装位移传感器；[0023] S4、对试件施加剪切荷载并记录数据；[0024] S5、拆分剪切对开模，观察剪切区破坏形态；[0025] S6、试验数据处理和结果计算。[0026] 优选的，步骤S1中，制备试件包括：工程现场钻取直径为150mm的半刚性基层圆柱体芯样，通过岩石切割机将芯样切割为厚度50mm±2mm的圆柱体芯样，保留芯样端部的铣刨界面；芯样干燥后，按照沥青路面维修养护方案，在铣刨界面洒布乳化沥青；待乳化沥青破乳后，利用旋转压实成型机成型上部沥青混凝土试件；根据沥青路面维修养护方案的下面层沥青混凝土材料，将半刚性基层圆柱体芯样放置于成型机试模中，然后装入直径为150mm，成型厚度为50mm±2mm的热拌沥青混合料，经旋转压实成型后脱模冷却，形成压缩剪切模量试验的标准试件；[0027] 步骤S1中，试件制备完成后，进行试件尺寸测量、方向对正以及温度调节；[0028] 试件尺寸测量包括：试件的直径和厚度等距测量四次，精确到1毫米，分别取四次测量值的平均值，作为试件的直径和厚度；[0029] 方向对正，提前在试件上做好标记，试件放置方向与旧路铣刨方向一致；[0030] 试件温度调节包括：试件放置在30±0.5℃温度环境中，放置时间不少于12h。[0031] 优选的，步骤S2中压缩剪切装置组装和试件放置包括：环境箱的选择，万能材料试验机的要求，数据测量及采集系统的要求以及调节试件剪切区厚度；[0032] 所述环境箱的选择包括：所述压缩剪切装置放置于环境温度控制在30±0.5℃的环境箱中，所述环境箱的长宽尺寸大于所述压缩剪切装置长宽15～20cm，高度大于所述压缩剪切装置高度30cm；[0033] 所述万能材料试验机的要求包括：所述万能材料试验机的最大荷载不小于50kN，加载分辨率达到5N，所述万能材料试验机配备有伺服系统，能够满足加载速率保持2.5mm/min的要求；[0034] 所述数据测量及采集系统的要求包括：所述数据测量及采集系统采用微机控制，能够测量并记录试件在加载过程中所承受的剪切荷载和产生的法向位移和剪切位移；压力传感器的最小量程为0～25kN，分辨率不大于5N，误差不大于1％；位移传感器的量程大于1mm，分辨率不大于0.2μm，误差不大于2.5μm；[0035] 所述调节试件剪切区厚度包括：试件的界面处于层间剪切区的中间，层间剪切区的厚度h取决于上下两层材料的公称最大直径，层间剪切区厚度计算公式如下：[0036][0037] D沥青砼为沥青混合料层的公称最大粒径，D半刚性基层为半刚性基层的公称最大粒径，精确到mm；[0038] 层间剪切区厚度的调节，通过移动板在移动导块上的滑动来实现，然后将活动端的下对开模底部移动板连接孔，对准移动板上的导杆，垂直放置在移动板上，旋转固定螺栓，防止移动板在试验过程中滑动。[0039] 优选的，步骤S4的加载过程中对试件施加剪切荷载过程中随时观察法向压力传感器示值变化，通过转动手轮，保证法向荷载示值变化范围不大于50N；[0040] 步骤S4的加载结束条件为：实测的剪切载荷达到最大荷载的70％时，停止剪切载荷。[0041] 优选的，步骤S6中试验数据处理和结果计算包括：[0042] 步骤S6‑1、有效截面积：试件两层之间的有效接触面积的值，由剪切相对位移表2 2示，单位为mm，精确到0.001mm；[0043][0044] O1为半刚性基层圆心，O2为沥青混凝土圆心，R为试件半径，L为界面变形量；[0045] 步骤S6‑2、膨胀率d：法向位移和剪切位移的两个当前记录值之差，单位为mm，精确到0.001mm；[0046][0047] H为法向位移，L为剪切位移；[0048] 步骤S6‑3、界面剪切应力τ：试样测试的剪切力除以有效横截面积，单位为MPa，精确到0.001MPa；[0049][0050] F为剪切力，S为有效截面积；[0051] 步骤S6‑4、剪切刚度模量k：试件的剪切应力除以相应的位移，单位为MPa/mm，精确到0.01MPa/mm；[0052][0053] 本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：[0054] 本发明提供一种沥青路面压缩剪切装置及层间剪切模量试验方法，为旧路铣刨新铺沥青面层提供评价路面结构层间界面抗剪性能的参数和试验方法。附图说明[0055] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0056] 图1为压剪试验装置立面图；[0057] 图2为压剪试验装置平面图；[0058] 图3为活动端上对开模示意图；[0059] 图4为活动端下对开模示意图；[0060] 图5为压缩剪切试验的有效面积示意图[0061] 图6为剪切力与法向位移、剪切位移的关系曲线图；[0062] 其中，1‑固定端上对开模，2‑固定端下对开模，3‑活动端上对开模，4‑活动端下对开模，5‑压板，6‑压力传感器，7‑顶推装置，8‑手轮，9‑螺杆，10‑活动导板，11‑导杆，12‑移动板，13‑移动导块，14‑框架侧板，15‑框架底板，16‑压板导块，17‑剪力杆连接孔，18‑螺孔，19‑移动板连接孔。具体实施方式[0063] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0064] 本发明的目的是提供一种沥青路面压缩剪切装置及层间剪切模量试验方法，以解决上述现有技术存在的问题，为旧路铣刨新铺沥青面层提供评价路面结构层间界面抗剪性能的参数和试验方法。[0065] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。[0066] 实施例一[0067] 如图1‑图6所示，本实施例提供一种半刚性基层沥青路面压缩剪切装置，主要由工作框架、压向顶推装置、剪切对开模组成。[0068] 工作框架的前后两个侧板由螺栓固定于框架底板前后两端，活动导板的四角设置四根导杆与前后侧板固定。活动导板前侧与压力传感器连接，后侧与压板导块连接。通过活动导块，既可以传递压向顶推装置的压力，又可以使压板随活动端的对开模移动，保证剪切过程中压力不发生改变。[0069] 压向顶推装置由螺杆、顶推装置、手轮、压力传感器组成，顶推装置和手轮与压力传感器分别设置于工作框架侧板前后两侧，由螺杆连接，转动手轮驱动顶推装置使螺杆前后移动，压力传感器检测到压力后显示到测力计中。[0070] 剪切对开模分为活动端和固定端；活动端的下对开模通过底部左右两侧移动板连接孔放置在移动板的导杆上，以方便上下对开模的顺利装配；为减轻活动端的上对开模自重，上对开模外侧设计为五边形，左右两侧预留螺孔，通过螺栓实现上下对开模的连接。上对开模顶部预留M16大小的螺孔(剪力杆连接孔)，以实现与万能材料试验机作动器之间的连接，提供剪力来源；如图3‑4所示。固定端的上下对开模外形与活动端一致，其中，下对开模直接固定在框架侧板上，上对开模通过螺栓与下对开模连接。[0071] 本实施例中，还提供一种半刚性基层沥青路面层间压缩剪切模量试验方法，包括以下步骤：[0072] 制备试件：工程现场钻取的直径为150mm的半刚性基层圆柱体芯样，由岩石切割机将芯样切割为厚度50mm±2mm的圆柱体芯样，保留芯样端部的铣刨界面；芯样干燥后，按照沥青路面维修养护方案，在铣刨界面洒布乳化沥青；待乳化沥青破乳后，利用旋转压实成型机成型上部沥青混凝土试件；根据沥青路面维修养护方案的下面层沥青混凝土材料，将半刚性基层圆柱体芯样放置于成型机试模中，然后装入直径为150mm，成型厚度为50mm±2mm的热拌沥青混合料，经旋转压实成型后脱模冷却，形成压缩剪切模量试验的标准试件。[0073] 试件制备完成后，进行试件尺寸测量、方向对正以及温度调节；[0074] 试件尺寸测量：试件的直径和厚度应等距测量四次，精确到1毫米，分别取四次测量值的平均值，作为试件的直径和厚度；[0075] 方向对正：试件放置方向与旧路铣刨方向一致，用记号笔做好标记，以便试验中按标记方向开展剪切试验；[0076] 温度调节：试件应放置在(30±0.5)℃温度环境中，放置时间不少于12h。[0077] 设备组装和试件放置：将试件放入剪切对开模中，固定端上对开模与下对开模的螺孔对齐，通过螺栓实现上下对开模的组装；活动端上对开模首先与万能材料试验机的作动器连接，剪力杆连接孔与作动器的连接，要保证上对开模轴线与压缩剪切试验装置垂直；连接完毕后，缓慢降低作动器，使活动端上对开模与下对开模螺孔对齐，若略有偏差，可整体移动压缩剪切装置，使上下螺完全对齐，然后用螺栓实现活动端对开模的连接；[0078] 将工作框架底板与万能材料试验机工作台固定，然后滑动压板与活动端的试件端部对齐；[0079] 压缩剪切装置组装和试件放置包括：环境箱的选择，万能材料试验机的要求，数据测量及采集系统的要求以及调节试件剪切区厚度。[0080] 所述环境箱的选择包括：压缩剪切装置应放置于环境温度控制在30±0.5℃的环境箱中，以减少温度变化对试验结果的影响；环境箱的长宽尺寸应大于压缩剪切装置长宽15～20cm，高度应大于压缩剪切装置高度30cm，以方便压缩剪切装置的组装；[0081] 所述万能材料试验机的要求包括：所述万能材料试验机的最大荷载不小于50kN，加载分辨率达到5N，所述万能材料试验机应配备有伺服系统，在加载过程中速度基本不变，能符合加载速率保持2.5mm/min的要求；[0082] 所述数据测量及采集系统的要求包括：所述数据测量及采集系统采用微机控制，能够测量并记录试件在加载过程中所承受的剪切荷载和产生的法向位移和剪切位移；压力传感器的最小量程为0～25kN，分辨率不大于5N，误差不大于1％；位移传感器可采用LVDT或其他合适的设备，具备良好的动态响应特征，量程大于1mm，分辨率不大于0.2μm，误差不大于2.5μm；[0083] 调节剪切区厚度：试件的界面应处于层间剪切区的中间，层间剪切区的厚度h取决于上下两层材料的公称最大直径，层间剪切区厚度计算公式如下：[0084][0085] 其中，D沥青砼—沥青混合料层的公称最大粒径，D半刚性基层—半刚性基层的公称最大粒径，精确到mm；[0086] 层间剪切区厚度的调节，通过移动板在移动导块上的滑动来实现。然后将活动端的下对开模底部移动板连接孔，对准移动板上的导杆，垂直放置在移动板上，旋转固定螺栓，以防止移动板在试验过程中滑动。[0087] 施加法向荷载并安装位移传感器：转动手轮，向试件施加恒定的法向载荷，法向应力σn为0.2MPa。通过万向磁力表座将两支LVDT位移传感器分别安装在活动端的上对开模平面上，用于测量剪切方向的变形量；将另两支LVDT位移传感器安装在活动导板上，用于测量法向的变形量；其中，LVDT位移传感器的量程为10mm，分辨率为0.01μm。[0088] 施加剪切荷载并记录数据：万能材料试验机作动器，能够达到不少于25±0.02kN的最大水平载荷，可使压缩剪切装置的活动端以每分钟(2.5±0.1)mm的恒定速率移动；剪切过程中应观察法向荷载传感器示值变化，通过转动手轮，保证法向荷载示值变化范围不大于50N；[0089] 启动数据记录系统，以记录剪切载荷，水平和垂直位移。加载速率应为每分钟2.5±0.1mm；当测得的剪切载荷达到最大荷载的70％时，停止剪切载荷。以图6所示的试件测量得到的剪力值与法向位移和剪切位移的关系曲线图为例，获得大致的最大剪力值与位移的曲线关系。[0090] 加载过程中对试件施加剪切荷载过程应随时观察法向荷载传感器示值变化，通过转动手轮，保证法向荷载示值变化范围不大于50N。因为在试件压缩剪切试验过程中存在剪胀效应，试件在破坏之前首先是黏结界面的上下层集料之间的错动，造成试件法向方向的厚度增大。由于上下压板的约束，造成法向荷载相应增大。为尽可能真实模拟实际道路剪切破坏情况，压剪试验过程中要随时观察法向荷载传感器示值变化，调节手轮以保证法向荷载示值变化范围不大于50N。[0091] 加载结束条件为：实测的剪切载荷达到最大荷载的70％在时，停止剪切载荷。因为旧路半刚性基层新铺沥青面层的层间结合失效问题，是摩擦和粘结耦合作用下的层间结合界面力学失效问题，界面的切向张力包含粘结力与摩擦力两部分的综合作用。大量压缩剪切试验结果表明，试验过程中实时检测的剪切载荷达到最大荷载的70％在时结束剪切载荷，符合层间结合失效过程的极限标准。可以避免过度加载而产生压碎、剪碎等其他破坏形态。[0092] 拆分剪切对开模，观察剪切区破坏形态：试验完成后，先应拆除位移传感器，再卸载剪切荷载、法向荷载，拆分对开模并取出试件；[0093] 观察试件剪切区破坏形态，是否存在界面边缘碎骨料等异常情况。[0094] 观察不同的剪切区破坏形态，可以判断压缩剪切试验的造成试件破坏的主要原因，正常的压缩剪切失效的剪切区破坏形态是，半刚性基层和沥青面层之间形成主裂缝，主裂缝两侧伴有细微斜向裂纹；压碎失效的剪切区破坏形态是，剪切区前后部分有集料压碎脱落，通常是由于铣刨后的半刚性基层上部混合料不密实，粘结性较差造成；剪碎失效的剪切区破坏形态是，剪切区的沥青混合料出现明显斜向裂缝，部分位置出现沥青混合料脱落，通常是由于未及时结束试验，压缩剪切试验存在过度加载造成。[0095] 试验数据处理和结果计算：[0096] 有效截面积S：试件两层之间的有效接触面积的值，由剪切相对位移表示，如图5所2 2示，单位为mm，精确到0.001mm；[0097][0098] 其中，O1—半刚性基层圆心，O2—沥青混凝土圆心，R—试件半径，L—界面变形量；[0099] 膨胀率d：法向位移和剪切位移的两个当前记录值之差，单位为mm，精确到0.001mm。[0100][0101] 其中，H—法向位移，L—剪切位移；[0102] 界面剪切应力τ：试样测试的剪切力除以有效横截面积，单位为MPa，精确到0.001MPa。[0103][0104] 其中，F—剪切力，S—有效截面积；[0105] 剪切刚度模量k：试件的剪切应力除以相应的位移。单位为MPa/mm，精确到0.01MPa/mm；[0106][0107] 试验报告：[0108] 试验报告应包含不少于以下信息：[0109] a)测试的单位名称；[0110] b)测试日期；[0111] c)钻芯的桩号和位置；[0112] d)对上下层的材料描述，包含材料类型、半刚性基层使用时间，公称最大粒径等；[0113] e)透层或粘层材料的类型和数量；[0114] f)调温的持续时间和温度，精确到1℃；[0115] g)试验温度，精确到1℃；[0116] h)对于每个测试的样品，包含如下信息：[0117] 试件直径，以mm表示；[0118] 试件厚度，以mm表示；[0119] 最大载荷(F)，精确到0.001kN；[0120] 剪切应力峰值处的位移(L)，精确到0.001mm；[0121] 峰值剪切应力(τpeak)，精确到0.01MPa；[0122] 最大剪切刚度模量(kmax)，精确到0.01MPa/mm；[0123] i)界面裂缝或其他损坏，[0124] j)剪切破坏模式。[0125] 需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。[0126] 本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

专利地区：北京

专利申请日期：2022-02-11

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN114509355B