[发明专利]机场道面封层大水平力剪切试验装置及试验方法

说明书

本发明公开机场道面封层大水平力剪切试验装置，包括UTM试验机，其特征在于：还包括水泥混凝土板、环氧沥青砂雾封层、环氧粘结剂和金属板。所述环氧粘结剂将金属板及水泥混凝土板‑环氧沥青砂雾封层粘结固定成三层结构试件；所述三层结构试件由UTM机的固定架上的左右夹头加紧固定，由UTM机的荷载夹头施加竖向应力。

技术领域

本发明涉及机场道面封层大水平力剪切试验方法，属于机场道面封层性能测试技术领域。

背景技术

目前，还没有专门针对机场道面封层剪切力的仪器，主要是针对公路路面层间粘结材料的剪切仪器，主要由直剪类、扭转类、斜剪类试验仪三类。直剪类实验仪，采用固定试件一端，对另一端施加一个与粘结层平面平行的力实现粘结层抗剪强度测试；扭转类实验仪，通过固定试件一端，对另一端施加扭矩的方式完成抗剪强度测试；斜剪类试验仪，与直剪类试验仪不同点是具有一斜向粘结面，通过施加粘结层轴向方向力完成粘结层的抗剪强度测试。上述剪切仪器分别存在以下缺点：

①直剪类试验仪：在粘结层部位产生较大的弯矩，不能保证层间破坏完全由于剪切破坏导致；

②扭转类试验仪：没有考虑层间摩擦力的影响，在实际机场道面条件下，飞机作用在道面上的水平力通常包含飞机正常滑行时机轮与道面之间的摩擦力；

③斜剪类试验仪：在实验过程中会发生先于结合面的破坏。

随着航空运输量持续增长，在荷载和环境长期作用下，越来越多的机场水泥道面出现了抗滑性能不足的现象，给机场安全运行带来隐患。砂雾封层作为一种预防性养护技术，对机场道面抗滑性能不足有着良好的处治效果，但在实际工程中未达到服役寿命就出现的剥落问题，成为制约该技术推广的关键。需要准确评价封层的粘结性，在评价封层受大水平力的影响方面，目前并没有针对机场道面封层受力复杂与机场特殊环境的大水平力剪切试验，更多的是集中在新旧路面加铺、机场道面“白加黑”等层间粘结试验。

封层厚度很薄，按照以前的试验方法，无法保证所测得的层间剪切都是在水泥道面与封层之间产生，试验具有很大误差，无法正确评价封层粘结性。因此需要设计一种针对机场道面封层的大水平力剪切试验方法。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提供一种试验简单、可操作性强且精度高的机场道面封层大水平力剪切试验的方法。

技术方案：机场道面封层大水平力剪切试验装置，包括UTM试验机，其特征在于：还包括水泥混凝土板、环氧沥青砂雾封层、环氧粘结剂和金属板。

所述环氧粘结剂将金属板及水泥混凝土板-环氧沥青砂雾封层粘结固定成三层结构试件；所述三层结构试件由UTM机的固定架上的左右夹头加紧固定，由UTM机的荷载夹头施加竖向应力。

本发明还公开了一种机场道面封层大水平力剪切试验方法，采用权利要求1所述的实验装置，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，组合试件成型

将制备好的不同配合比封层均匀的喷洒在水泥混凝土板上，待封层养护结束，对组合试块进行纵横切割，分成长宽均为10cm的方块试件以适应剪切试验装置中固定支架夹头的尺寸；

第二步，试验步骤

2.1)将金属板用环氧树脂AB胶强力胶水粘在组合试件的封层一侧，制作水泥平板-封层-金属板的三层结构；利用UTM机固定架固定试件，载荷夹头作用力均匀的施加在水泥混凝土板上，保证剪切作用面位于硬化水泥板和砂雾封层之间；

2.2)通过荷载夹头施加的竖向应力，有效模拟飞机在转弯时受到的大水平力的情况；通过调节UTM试验机箱内温度10℃、30℃、50℃、70℃，进而有效模拟飞机在转弯时气温对封层的剪切强度影响；由计算机记录切向竖直荷载和试件的切向位移数据，由公式(1)计算层间界面剪切强度Tc，并绘制剪切应力-位移曲线图并进行下降曲线阶段拟合: