[发明专利]一种多孔沥青混合料冻胀应力及其释放特征测试装置及方法

说明书

本发明是测量多孔沥青混合料车辙板冻胀应力及其释放特征的测试装置及方法。装置包括车辙板固定装置、电阻式土压力盒、静态应变测试仪。本装置的使用包含以下步骤：成型多孔沥青混合料车辙板试件并控制其孔隙水饱和度，模拟多孔沥青混合料车辙板的冻融过程，通过静态应变测试仪输出应变并通过公式计算应力。通过对比不同方向应力变化，分析冻胀应力及释放特征的方向差异性。通过观察融化时车辙板的应力变化，分析融化时的应力释放特征。通过对比有无车辙情况下的车辙板的冻胀应力和释放特征，判断车辙对冻融耐久性的影响。

技术领域

本发明属于多孔混合料应力测试的领域，具体涉及多孔混合料车辙板冻胀应力变化及释放特征的测试。

背景技术

多孔沥青路面由于具有抗滑、降噪、雨天行驶安全、有效补充地下水资源等 诸多优点，已经成为路面铺装的重要形式。但冻融损伤引起的冻融耐久性不足问 题影响了多孔沥青路面的广泛应用。因此，为了促进多孔沥青路面推广应用，应 深入开展对冻胀和残余应力引起的冻融损伤研究。

多孔沥青混合料内部孔隙结构的特殊性，使其冻融过程与损伤情况都与普通沥青混合料有着明显差别。由于含有较多的连通孔隙，孔隙水饱和度较大时，孔隙水结冰会产生的体积膨胀会受到孔隙壁的约束，从而对孔隙壁产生冻胀压应力，在应力得不到有效释放的情况下对混合料产生冻胀应力，引起冻胀损伤。此外，融化过程中，孔隙壁受到的冻胀压应力会逐渐衰减，但即使冰全部融化为水，混合料内仍会存在残余变形，影响其抗冻融能力。由此可见，可以通过观察应力在冻融过程中的变化来研究冻融损伤的过程。

对于多孔沥青混合料冻融损伤的研究，国内外通过试验分析冻融对多孔沥青混合料的相对动弹性模量、质量变化率、吸水率、弯拉强度、抗压强度、压折比的影响，进而总结出冻融作用下多孔沥青混合料路用性能的衰减规律。而对于冻胀应力的测试和释放特征的分析，各个国家没有统一的标准和具体的方法。因此，发明一种简单、快捷的多孔混合料冻胀应力和释放特征的测试方法，对于深入分析和理解多孔沥青混合料冻融过程的本质，促进多孔沥青混合料在季冻区的应用具有重要价值。

发明内容

发明目的：本发明的目的是对多孔沥青混合料车辙板的冻胀应力变化进行全面、准确的分析和评价。

本发明所要解决的技术问题是提供结构简单、操作简便的测试装置，克服室外路面冻融时应力测试的不便，为准确测试多孔沥青混合料车辙板的冻胀应力及释放特征提供试验条件。

技术方案：

1.多孔沥青车辙板冻胀应力测试装置

一种测试多孔沥青混合料车辙板冻胀应力的装置，其特征在于：装置包括车辙板固定装置主体、电阻式土压力盒、静态应变测试仪。

所述车辙板固定装置主体由一块L型钢板和两块矩形钢板拼接而成，L型钢板和矩形钢板拼接后通过两个方向8根拉杆固定。

所述矩形钢板的中间位置焊接了两个固定土压力盒的U型槽。

土压力盒选用电阻式土压力盒，连接静态应变测试仪输出应变，通过公式计算应力。

多孔沥青混合料车辙板冻胀应力的测试方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：成型多孔沥青混合料车辙板试件，通过孔隙水饱和度的控制方法得到所需孔隙水饱和度的多孔沥青混合料车辙板试件；

步骤二：将试件放入由三块钢板和下部拉杆组合成的立方体结构中，安装上部拉杆；将土压力盒放入U型槽，调整拉杆使土压力盒受力面紧贴试件，非受力面紧贴钢板，土压力盒连接线接静态应变测试仪；

步骤三：试件和整个装置放入冰箱，调节温度至5°，静置10min～20min；调节温度至-20°，模拟多孔沥青混合料车辙板的冻胀过程，每间隔15min记录一次冻胀应变，通过公式P＝με×K计算冻胀应力；