[发明专利]一种基于轮载仪的沥青混合料粘弹性性能试验方法

说明书

技术领域

本发明属于道路工程领域，具体涉及一种基于轮载仪的沥青混合料粘弹性性能试验方法，用于测试沥青混合料的粘弹性性能。 

背景技术

近些年来，公路交通特别是高等级公路建设的蓬勃发展，对道路材料的品质和功能也提出了更高的要求。道路材料的性能、质量和组成设计都对它的发展起了至关重要的作用，而通过合理的试验方法对道路材料的性能进行测试和了解是正确有效地使用道路材料的前提和基础。沥青混凝土路面由于具有诸多优点，在道路工程建设中得到广泛的应用，我国目前的高等级道路基本都采用沥青混凝土路面。 

沥青混合料的粘弹性特性极其复杂，影响因素众多，并且各因素之间相互影响，通常可以通过其在粘弹性范围内的试验来进行测定和表征。按照试验评价指标不同，沥青混合料粘弹性性能试验主要包括动态模量试验、蠕变试验和应力松弛试验等。通过这些试验，可以了解沥青混合料在恒定或重复周期性荷载作用下的力学响应，且相应的试验结果可以定量地评价沥青混合料抵抗持续性或周期性荷载作用的能力。 

用于研究沥青混合料粘弹性性能的试验方法很多，这些试验主要是加载方式的不同，目前应用较广泛的试验方法包括直接拉伸试验、单轴压缩试验和间接拉伸试验等常规的试验方法。直接拉伸试验中，虽然试件的受力方式简单直接，但是试件的准备和试验操作过程十分复杂，所以直接拉伸试验的可操作性差和效率低限制了它的推广应用。和直接拉伸试验相比，单轴压缩试验的操作相对简单、方便，但是其测试的是沥青混合料在压缩状态下的粘弹性特性，与实际道路路面沥青混合料的受力特点不相符，不能准确地放映沥青混合料在拉伸状态下的粘弹性特性。间接拉伸试验虽然可以间接测试得到沥青混合料在拉伸状态下的粘弹性特性，但是与单轴(拉伸和压缩)试验中试件所处的简单应力状态相比，间接拉伸试验中试件所处的应力状态极为复杂，试验结果的准确性较差。另外，相对于本发明中提出的试验方法，直接拉伸试验、单轴压缩试验和间接拉伸试验的试件制作过程较为复杂，往往需要通过切割和取芯等加工处理，而这些加工工艺具有较强的技巧性而难于精确控制，而且这些过程对试 件的孔隙率也会产生较大的影响，不正当和不准确的操作会导致同一组试件之间的孔隙率差异较大，而影响试验结果。 

在重复交通荷载的作用下，路面的实际应力应变状态表明沥青混合料在拉伸状态下的粘弹性特性对其各种路用性能有着决定性的作用。而加载方式本身又对沥青混合料的测试结果有很重要的影响，所以采用不合适的加载方式进行试验可能会导致得出错误的结论和不合理的设计。因此，开发出一种沥青混合料粘弹性性能的测试方法，使其加载方式与路面沥青混合料的实际受力特点相符合，对于研究沥青混合料的粘弹性性能、评价其路用性能和进行合理的设计都具有重要的意义。 

LWT(loaded wheel tester)是一种普遍应用于测试道路材料性能的仪器(设备)，俗称轮载仪。LWT试验可以定义为利用移动车轮荷载评价道路在长期服务条件下的使用性能的试验。目前主要用于测试沥青混合料的抗车辙(永久变形)性能、水敏感(水稳定)性能和疲劳性能。其工作原理是在一定的环境条件下，对试件施加重复性的车轮荷载来测试试件在轮载作用下轮迹位置的车辙，在浸水条件下的破坏点，或者是疲劳寿命。因此，与其它试验方法相比，LWT试验能够更加真实地模拟实际道路受到的重复车辆荷载的作用以及道路所处的外界环境条件，使试件的内部应力状态更接近道路的真实情况。由此可见，在目前LWT在世界范围内被广泛应用的同时，利用其自身的特点和优势开发出新的有效的试验方法不失为一种合理利用资源，节约成本的好办法。 

发明内容

本发明的目的是根据轮载仪移动轮载的加载特点，克服现有试验方法和技术之不足而提供一套简单易行，便于推广，且使试验中的沥青混合料试件与实际沥青混凝土路面的受力状态相符的基于轮载仪的沥青混合料粘弹性性能试验方法，以评价沥青混合料的粘弹性性能。 

本发明的目的可以通过下述技术方案予以实现： 

一种测试基于轮载仪的沥青混合料粘弹性性能试验方法，包括轮载仪、试件、动态模量试验和蠕变试验，其特征在于包括如下步骤 

a、试验前，先在沥青混合料试件的底部安装应变传感器，并且根据移动轮载特点和试件尺寸通过力学方法或有限元分析法计算得到所述试件在移动荷载作用下的应力分布情况； 

b、试验中，动态模量试验：首先对试件进行预加载，确定出能使试件产生的变形在线性粘弹性范围之内的移动轮载，然后通过轮载仪对试件施加周期性的移动轮载，并通过所述应变传感器来测量所述试件产生的拉伸变形的应变量；