[发明专利]低温环境下测量沥青混合料抗裂性能的装置及测算方法

说明书

本发明涉及一种低温环境下测量沥青混合料抗裂性能的装置，包括：预制模具和加载装置；所述预制模具能够用于预制带有预制裂缝的沥青混合料小梁；所述加载装置能够加载所述带有预制裂缝的沥青混合料小梁，用以测算带有预制裂缝的沥青混合料小梁的断裂韧性与抗拉强度；其中，所述预制模具包括：四面钢板、底板和内隔板；所述四面钢板沿所述底板的边缘布置并固定，构成方形槽体；所述内隔板设置在所述方形槽体内，用以将所述方形槽体分隔为多个小槽体。本发明提供的低温环境下测量沥青混合料抗裂性能的装置能够批量制作带有预制切口的沥青混合料小梁，不需要以后再进行缺口，而且预制切口的高度可以随意设置。

技术领域

本发明属于低温环境下沥青混合料材料领域，尤其涉及一种低温环境下测量沥青混合料抗裂性能的装置及测算方法。

背景技术

众所周知，沥青混合料在常温时是一种粘弹性材料，随着温度的升高，表现出具有塑性的性质，但是在低温时表现出类似于准脆性材料的性质。

开裂作为沥青路面最为常见的病害之一，根据引起其的外部因素，路面的裂缝可以分为温缩裂缝和荷载裂缝，其中又以温缩裂缝危害最为常见与严重。低温裂缝的产生，在早期并不影响道路的使用，但是裂缝的产生通常会引起诸如：路面坑槽、路基不均匀沉降等诸多的道路工程病害，我国北方地区冬季气候寒冷，该地区沥青路面在经过一个冬季之后，往往在路表出现按一定间距分布的横向裂缝。这一现象在许多冬季寒冷的国家，如美国、加拿大、西欧等国家，也是很普遍的现象。除此之外，当裂缝贯穿于整个面层，外部雨水就会渗入基层和路基之中，降低道路的整体强度，进而使道路发生破坏，无法使用。有文献记载：广深高速公路广州段在交付使用两个冬天就出现裂缝，北京机场路在第三个冬天路面裂缝最大宽度已达到2mm，沈大高速公路沈鞍段典型路段裂缝平均间距为50m，中国首条高速公路沪嘉高速裂缝平均间距98m，裂缝宽度为2-10mm。所以对于沥青混合料材料在低温环境中的断裂性能的评价是十分必要的。

在断裂力学中，评价材料抗裂性能最直接的指标就是断裂韧性以及抗拉强度，基于传统的连续力学理论，对沥青混合料在低温环境抗裂性能进行评价时，大都将沥青混合料假定为均质连续的介质，忽略大量原始裂缝、缺陷和沥青混凝土的多相特征，在现在的计算沥青混合料材料在低温环境中断裂性能的方法中，最常用的就是基于线弹性断裂力学，利用带有预制裂缝的三点弯曲沥青混合料小梁来计算低温下沥青混合料小梁的断裂韧性与抗拉强度，但是，此方法存在着以下弊端与不足：

(1)沥青混合料小梁由整块车辙板切割而来，而后对于每根小梁进行切口，但是沥青混合料小梁的尺寸过小，在小梁内存在着大骨料颗粒，需要使用专门的切割机进行切割，使用普通切割机切割沥青混合料小梁过程中易使其碎裂。

(2)传统制作沥青混合料小梁时，无论需要多少根，都要浇满整个模具，这样会造成沥青混合料极大的浪费。

(3)在现行规范中没有一套成熟的设备与成熟的理论标准去测量沥青混合料在低温条件下的抗裂性能，例如，在低温环境中沥青混合料的断裂韧性，大都采用简化的线弹性断裂力学公式，但是，沥青混合料小梁的高度和厚度和骨料的尺寸相比，远远达不到可以将其简化为均质、无损伤的目的，不满足线弹性断裂力学基本假设，使用其计算低温下沥青混合料小梁的断裂韧性结果具有明显的尺寸效应，即尺寸不同的沥青混合料小梁在低温环境下，由线弹性断裂力学计算出的结果会存在明显差异。

(4)沥青混合料小梁单轴抗拉强度难以测量，对沥青混合料小梁进行单轴拉伸试验对于拉伸设备、试件制作质量要求很高，且也很具有很强的尺寸效应问题，往往测不出准确的低温下沥青混合料材料的单轴抗拉强度。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种低温环境下测量沥青混合料抗裂性能的装置及测算方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：