一种用于测试路面灌缝材料粘结疲劳性能的设备及方法

1.一种用于测试路面灌缝材料粘结疲劳性能的设备，其特征在于：包括底座(1-1)和设置在底座(1-1)之上的振动平台(1)，底座(1-1)与振动平台(1)之间通过若干均匀布置的弹簧(1-5)相连接，振动平台(1)的底部安装有两个转速可调的电机(2)，两个电机(2)的输出轴分别通过齿轮与固定在振动平台(1)上的垂直偏心轴(2-1)和水平偏心轴(2-2)相啮合；
振动平台(1)的上方设置有测试装置，测试装置包括固定端和活动端，其中，测试装置的固定端包括固定在振动平台(1)上的测试固定端底座(3)以及固定在测试固定端底座(3)上方的测试固定端试件卡槽(3-4)，测试装置的活动端包括测试活动端底座(4)以及固定在测试活动端底座(4)上方的测试活动端试件卡槽(4-5)；
测试时，测试固定端试件(6)固定在测试固定端试件卡槽(3-4)内，测试活动端试件(5)固定在测试活动端试件卡槽(4-5)内，且测试固定端试件(6)与测试活动端试件(5)之间通过粘结界面(7)相连接；用于记录粘结界面(7)破坏时间的分离时间记录仪(8)设置在测试固定端底座(3)上；
其中，测试活动端底座(4)通过若干均匀布置的万向轮(4-2)设置在振动平台(1)上；测试活动端试件卡槽(4-5)通过测试活动端垂直固定螺杆(4-4)固定在测试活动端底座(4)上；测试活动端试件(5)通过测试活动端水平固定螺杆(4-1)固定在测试活动端试件卡槽(4-5)内；
底座(1-1)固定在试验台上，且底座(1-1)与试验台之间还设置有橡胶防滑层(1-2)。
2.根据权利要求1所述的用于测试路面灌缝材料粘结疲劳性能的设备，其特征在于：每个弹簧(1-5)的上端均通过上侧弹簧固定管(1-4)固定在振动平台(1)的底部，每个弹簧(1-
5)的下端均通过下侧弹簧固定管(1-3)固定在底座(1-1)上。
3.根据权利要求1所述的用于测试路面灌缝材料粘结疲劳性能的设备，其特征在于：测试固定端底座(3)通过测试固定端底座固定螺丝(3-2)固定在振动平台(1)上；测试固定端试件卡槽(3-4)通过测试固定端垂直固定螺杆(3-3)固定在测试固定端底座(3)的上方；测试固定端试件(6)通过测试固定端水平固定螺杆(3-1)固定在测试固定端试件卡槽(3-4)内。
4.根据权利要求1所述的用于测试路面灌缝材料粘结疲劳性能的设备，其特征在于：测试活动端底座(4)上还设置有测试活动端配置(4-3)。
5.根据权利要求1所述的用于测试路面灌缝材料粘结疲劳性能的设备，其特征在于：振动平台(1)上设置有两套测试装置和分离时间记录仪(8)。
6.一种用于测试路面灌缝材料粘结疲劳性能的方法，其特征在于：该方法基于权利要求1至5中任一项所述的用于测试路面灌缝材料粘结疲劳性能的设备，包括以下操作步骤：
步骤一、将路面材料制成300mm*300mm*50mm的标准车辙板试件，用两块车辙板试件的间隙模拟路面裂缝再经过切槽处理之后的状态，接着将两块车辙板分别通过固定螺杆固定在测试装置的固定端和活动端；
步骤二、用定量路面灌缝材料将两块一定间距的车辙板粘结在一起，并且在室温下养生24h，以备后续试验使用；
步骤三、将分离时间记录仪固定在粘结界面上，将记录仪清零，开启振动平台同时开始计时，在试验进行的过程中，根据具体预设程序变换振动频率和振动方向，直到粘结界面破坏，此时两块车辙板试件分离，读出分离时间记录仪所记录的破坏时间；
步骤四、用粘结界面破坏的时间、振动平台的振动等级及粘结界面破坏等级综合评定路面灌缝材料粘结疲劳性能；粘结界面破坏的时间直接由分离时间记录仪读出；振动平台的振动等级由预先设定的振动模式确定；试验结束时暴露出来的界面即为灌缝材料粘结界面的破坏界面。

一种用于测试路面灌缝材料粘结疲劳性能的设备及方法\n技术领域：\n[0001] 本发明涉及一种试验设备，具体涉及一种用于测试路面灌缝材料粘结疲劳性能的设备及方法。\n背景技术\n[0002] 裂缝是沥青路面的主要病害之一。裂缝的存在使得路表的积水或者其他杂质通过裂缝进入道路基层，大大消减道路整体的强度和稳定度，使道路受到了更严重的破坏。在我国北方地区，气温变化快，昼夜温差大且天气寒冷，沥青路面的裂缝问题尤为突出。\n[0003] 目前国内外对裂缝的处理方法通常是以灌缝材料对裂缝进行修补，最初使用热的基质沥青进行灌缝，但由于基质沥青性能不满足使用要求，在灌缝后很快出现其他问题。\nSBS改性沥青灌缝材料以其优良的性能在沥青路面裂缝修补中得到广泛应用，但SBS改性沥青是一种非极性材料，与旧路面之间的粘结强度较低，在路面低温收缩时容易出现灌缝材料与旧路面剥离脱落，重新产生裂缝。如今市面上的灌缝材料日新月异，使用性能也参差不齐，但始终没有一个简单有效的方法对灌缝材料的使用性能进行评价。\n[0004] 灌缝材料不仅直接暴露在外界环境中，而且还要在车轮荷载的作用下将两块断开的路面粘结在一起，故如何测试和评定灌缝材料在重复荷载、形变的作用下的使用性能进是评价灌缝材料的使用性能优略的关键所在。然而，在现有的技术和设备当中，报道过用于测试灌缝材料使用性能的设备，没有能够在上所条件下完成测试过程的，所以说目前尚缺乏这种设备。\n[0005] 采用何种方法模拟重复的车轮荷载以及两块路面板之间的重复相对位移成为测试灌缝材料的使用性能的一大难点和重点，及时的记录裂缝破坏失效的时间也是一个难点。\n发明内容：\n[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种用于测试路面灌缝材料粘结疲劳性能的设备及方法，用于模拟测试路面灌缝材料的使用性能，从而解决了路面灌缝材料使用性能的测试问题，最终为了解决工程实际中评价路面灌缝材料质量的问题。\n[0007] 本发明为了解决上述技术问题采取的技术方案是：\n[0008] 一种用于测试路面灌缝材料粘结疲劳性能的设备，包括底座和设置在底座之上的振动平台，底座与振动平台之间通过若干均匀布置的弹簧相连接，振动平台的底部安装有两个转速可调的电机，两个电机的输出轴分别通过齿轮与固定在振动平台上的垂直偏心轴和水平偏心轴相啮合；\n[0009] 振动平台的上方设置有测试装置，测试装置包括固定端和活动端，其中，测试装置的固定端包括固定在振动平台上的测试固定端底座以及固定在测试固定端底座上方的测试固定端试件卡槽，测试装置的活动端包括测试活动端底座以及固定在测试活动端底座上方的测试活动端试件卡槽；\n[0010] 测试时，测试固定端试件固定在测试固定端试件卡槽内，测试活动端试件固定在测试活动端试件卡槽内，且测试固定端试件与测试活动端试件之间通过粘结界面相连接；\n用于记录粘结界面破坏时间的分离时间记录仪设置在测试固定端底座上。\n[0011] 本发明进一步的改进在于：底座固定在试验台上，且底座与试验台之间还设置有橡胶防滑层。\n[0012] 本发明进一步的改进在于：每个弹簧的上端均通过上侧弹簧固定管固定在振动平台的底部，每个弹簧的下端均通过下侧弹簧固定管固定在底座上。\n[0013] 本发明进一步的改进在于：测试固定端底座通过测试固定端底座固定螺丝固定在振动平台上；测试固定端试件卡槽通过测试固定端垂直固定螺杆固定在测试固定端底座的上方；测试固定端试件通过测试固定端水平固定螺杆固定在测试固定端试件卡槽内。\n[0014] 本发明进一步的改进在于：测试活动端底座通过若干均匀布置的万向轮设置在振动平台上；测试活动端试件卡槽通过测试活动端垂直固定螺杆固定在测试活动端底座上；\n测试活动端试件通过测试活动端水平固定螺杆固定在测试活动端试件卡槽内。\n[0015] 本发明进一步的改进在于：测试活动端底座上还设置有测试活动端配置。\n[0016] 本发明进一步的改进在于：振动平台上设置有两套测试装置和分离时间记录仪。\n[0017] 一种用于测试路面灌缝材料粘结疲劳性能的方法，该方法基于上述的用于测试路面灌缝材料粘结疲劳性能的设备，包括以下操作步骤：\n[0018] 步骤一、将路面材料制成300mm*300mm*50mm的标准车辙板试件，用两块车辙板试件的间隙模拟路面裂缝再经过切槽处理之后的状态，接着将两块车辙板分别通过固定螺杆固定在测试装置的固定端和活动端；\n[0019] 步骤二、用定量路面灌缝材料将两块一定间距的车辙板粘结在一起，并且在室温下养生24h，以备后续试验使用；\n[0020] 步骤三、将分离时间记录仪固定在粘结界面上，将记录仪清零，开启振动平台同时开始计时，在试验进行的过程中，根据具体预设程序变换振动频率和振动方向，直到粘结界面破坏，此时两块车辙板试件分离，读出分离时间记录仪所记录的破坏时间；\n[0021] 步骤四、用粘结界面破坏的时间、振动平台的振动等级及粘结界面破坏等级综合评定路面灌缝材料粘结疲劳性能；粘结界面破坏的时间直接由分离时间记录仪读出；振动平台的振动等级由预先设定的振动模式确定；试验结束时暴露出来的界面即为灌缝材料粘结界面的破坏界面。\n[0022] 与现有技术相比，本发明的有效效果是：\n[0023] 本发明提供的测试设备实现了路面灌缝材料使用性能测试，优点在于：其突破了加载方式的局限，采用振动平台利用惯性原理向所测试的灌缝材料粘结界面施加重复的荷载和产生重复的相对位移。\n[0024] 本发明在测试方法方面能够同时完成两组试验，保证较强的对比关系和试验效率；在记录数据方面，可准确记录下试件破坏的时间，保证数据的准确度和试验的重复性；\n用粘结界面破坏的累计振动时间、振动等级及界面破坏等级综合定量评定路面灌缝材料粘结疲劳性能。\n[0025] 综上所述，本发明主要为解决工程实际中路面裂缝处理而开发的，可用于测试路面灌缝材料的使用性能。\n附图说明：\n[0026] 图1是本发明用于测试路面灌缝材料粘结疲劳性能的设备的主视图；\n[0027] 图2是图1的俯视图；\n[0028] 图中：1—振动平台，1-1—底座，1-2—橡胶防滑层，1-3—下侧弹簧固定管，1-4—上侧弹簧固定管，1-5—弹簧，2—电机，2-1—垂直偏心轴，2-2—水平偏心轴，3—测试固定端底座，3-1—测试固定端水平固定螺杆，3-2—测试固定端底座固定螺丝，3-3—测试固定端垂直固定螺杆，3-4—测试固定端试件卡槽，4—测试活动端底座，4-1—测试活动端水平固定螺杆，4-2—万向轮，4-3—测试活动端配重，4-4—测试活动端垂直固定螺杆，4-5—测试活动端试件卡槽，5—测试活动端试件，6—测试固定端试件，7—粘结界面，8—分离时间记录仪。\n具体实施方式：\n[0029] 以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。\n[0030] 如图1和图2所示，本发明一种用于测试路面灌缝材料粘结疲劳性能的设备，包括底座1-1和设置在底座1-1之上的振动平台1，底座1-1固定在试验台上，且底座1-1与试验台之间还设置有橡胶防滑层1-2，以防止整个装置运行时振动产生的滑动；底座1-1与振动平台1之间通过若干均匀布置的弹簧1-5相连接，每个弹簧1-5的上端均通过上侧弹簧固定管\n1-4固定在振动平台1的底部，每个弹簧1-5的下端均通过下侧弹簧固定管1-3固定在底座1-\n1上；振动平台1的底部安装有两个转速可调的电机2，两个电机2的输出轴分别通过齿轮与固定在振动平台1上的垂直偏心轴2-1和水平偏心轴2-2相啮合，可分别提供水平方向和垂直方向上的振动；\n[0031] 振动平台1的上方设置有测试装置，测试装置包括固定端和活动端，其中，测试装置的固定端包括固定在振动平台1上的测试固定端底座3以及固定在测试固定端底座3上方的测试固定端试件卡槽3-4，测试装置的活动端包括测试活动端底座4以及固定在测试活动端底座4上方的测试活动端试件卡槽4-5；\n[0032] 测试时，测试固定端试件6固定在测试固定端试件卡槽3-4内，测试活动端试件5固定在测试活动端试件卡槽4-5内，且测试固定端试件6与测试活动端试件5通过灌缝材料粘结在一起养护形成强度后用于测试，记录粘结界面7设置在粘结界面7上，当粘结界面破坏时记录粘结界面7会记录破坏时间，且用于记录粘结界面7破坏时间的分离时间记录仪8设置在测试固定端底座3上。\n[0033] 上述测试固定端底座3通过测试固定端底座固定螺丝3-2固定在振动平台1上；测试固定端试件卡槽3-4通过测试固定端垂直固定螺杆3-3固定在测试固定端底座3的上方；\n测试固定端试件6通过测试固定端水平固定螺杆3-1固定在测试固定端试件卡槽3-4内。测试活动端底座4通过若干均匀布置的万向轮4-2设置在振动平台1上，使其能自由的在振动平台1上活动；测试活动端试件卡槽4-5通过测试活动端垂直固定螺杆4-4固定在测试活动端底座4上；测试活动端试件5通过测试活动端水平固定螺杆4-1固定在测试活动端试件卡槽4-5内。\n[0034] 进一步地，测试活动端底座4上还设置有测试活动端配置4-3。\n[0035] 进一步地，振动平台1上设置有两套测试装置和分离时间记录仪8，可在相同条件下同时进行两组试验，增强试验的对比性和数据的准确性并提高了试验效率。\n[0036] 本发明一种用于测试路面灌缝材料粘结疲劳性能的方法，该方法基于上述用于测试路面灌缝材料粘结疲劳性能的设备，包括以下操作步骤：\n[0037] 步骤一、将路面材料制成300mm*300mm*50mm的标准车辙板试件，用两块车辙板试件的间隙模拟路面裂缝再经过切槽处理之后的状态，接着将两块车辙板分别通过固定螺杆固定在测试装置的固定端和活动端；\n[0038] 步骤二、用定量路面灌缝材料将两块一定间距的车辙板粘结在一起，并且在室温下养生24h，以备后续试验使用；\n[0039] 步骤三、将分离时间记录仪固定在粘结界面上，将记录仪清零，开启振动平台同时开始计时，在试验进行的过程中，根据具体预设程序变换振动频率和振动方向，具体的振动等级见表一。持续振动直到粘结界面破坏，此时两块车辙板试件分离，读出分离时间记录仪所记录的破坏时间；\n[0040] 步骤四、用粘结界面破坏的时间、振动平台的振动等级及粘结界面破坏等级综合评定路面灌缝材料粘结疲劳性能；粘结界面破坏的时间直接由分离时间记录仪读出；振动平台的振动等级由预先设定的振动模式确定，见表一；试验结束时暴露出来的界面即为灌缝材料粘结界面的破坏界面，破坏界面的破坏等级见表二。\n[0041] 表一振动平台振动等级\n[0042]\n[0043] 振动等级得分越高说明振动强度越高。\n[0044] 表二破坏界面等级评价指标\n[0045]\n[0046]\n[0047] 界面等级得分越高，说明破坏时路面灌缝材料与路面之间的粘结界面越完整。