專利名稱：層間抗剪應(yīng)力狀態(tài)測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于評價水泥混凝土橋面與浙青鋪裝層之間抗剪強(qiáng)度的方法，屬于 公路路面性能測試的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在我國橋梁建設(shè)過程中，水泥混凝土橋梁得到了大量的應(yīng)用。目前，水泥混凝土橋 面上鋪裝材料廣泛采用浙青混凝土，由此形成了混凝土橋梁的浙青混凝土鋪裝層。為了使 水泥混凝土與浙青混凝土所組成的多層體系具有良好的結(jié)構(gòu)承載力和耐久性，橋面鋪裝層 之間處理技術(shù)和各項(xiàng)指標(biāo)的檢測技術(shù)已引起人們越來越多的關(guān)注，尤其是橋梁水泥板與浙 青鋪裝層之間抗剪強(qiáng)度合適的測試方法是一直以來困擾著廣大橋梁和道路工作者的問題 之一。目前，常用的測試橋面層間粘結(jié)材料剪切力的儀器主要直剪類和扭轉(zhuǎn)類試驗(yàn)儀兩 類。直剪類試驗(yàn)儀在試驗(yàn)時先將浙青混合料試件固定在夾具上，如附圖1，然后在另一個加 載試件上施加一個與粘結(jié)層平面平行的力，直到兩試件之間出現(xiàn)相對滑動，從而可以測得 粘結(jié)層的抗剪強(qiáng)度。在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)此類儀器用于室內(nèi)外測試層間粘結(jié)材料的剪切力存 在明顯不足，表現(xiàn)為此類儀器的加載方式在粘結(jié)層部位產(chǎn)生較大的彎矩，產(chǎn)生垂直于層間 界面的拉應(yīng)力，使得層間破壞不全是由于剪切力造成的，給測試結(jié)果帶來較大誤差。而扭轉(zhuǎn) 類試驗(yàn)儀，如附圖2，采用固定試件一端，對另一端施加扭矩的方式實(shí)現(xiàn)剪切強(qiáng)度的測試。它 雖然克服了直剪類測試儀的上述缺陷，但是由此測試得到的抗剪強(qiáng)度只是層間沒有摩擦力 條件下單純的材料間粘結(jié)抗剪強(qiáng)度，而在實(shí)際路面條件下，車輛對路面的剪切過程往往伴 隨著層間摩擦力的作用。因此，有必要研究適合符合水泥混凝土橋面鋪裝層受力特征的層 間剪切強(qiáng)度測試方法。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種層間抗剪應(yīng)力狀態(tài)測試方法，可在一次實(shí)驗(yàn)中，同 時獲得界面的粘結(jié)力C和摩擦角φ
；提供水泥混凝土橋面與浙青鋪裝層 之間抗剪強(qiáng)度的合理測試方法。技術(shù)方案現(xiàn)有的界面抗剪強(qiáng)度測試所獲得的強(qiáng)度值，均是界面上的粘結(jié)力和內(nèi)摩 阻力的合力，而無法將兩者進(jìn)行明確區(qū)分。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的層間抗剪應(yīng) 力狀態(tài)測試方法包括如下步驟
a.在與施加荷載垂直的方向上通過設(shè)置一個傾斜角度t力 30°的斜面
即剛性三角塊，水平測力裝置，位于剛性三角塊的后面，加載試件、固定試件位于夾具 內(nèi)，將垂直施加在加載試件上的荷載轉(zhuǎn)化為水平施加的力，實(shí)現(xiàn)剪切界面上正壓力的施加，
b.在上述斜面上通過設(shè)置滾珠，消除斜面上的摩擦力對測試結(jié)果的影響，
c.基于上述測試方法，通過計算獲取界面的粘結(jié)力r和摩擦角W汁算公式如下 F1 = σ + F2 (tail a+tm ψ)式中=F1-施加垂直荷載，
F2-材料的水平應(yīng)力，即讀數(shù)中的水平荷載， G —斜面的傾斜角度，為5° 30°， c 一材料的粘結(jié)力，
一材料的內(nèi)摩擦角。有益效果本發(fā)明是保證剪切試驗(yàn)?zāi)茼樌M(jìn)行的重要前提。與常規(guī)剪切試驗(yàn)相比， 發(fā)明在以下幾方面具有明顯的優(yōu)勢。(1)本發(fā)明充分考慮了鋪裝層與橋面板間的抗剪粘結(jié)強(qiáng)度與摩擦力共同抵抗車輛 剪切荷載的實(shí)際情形，避免了常規(guī)剪切試驗(yàn)結(jié)果為單純材料層間抗剪強(qiáng)度的缺陷。(2)由于剪切試驗(yàn)儀結(jié)構(gòu)精巧，可直接放置與保溫箱內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，因此本發(fā)明可進(jìn) 行多個溫度條件下剪切強(qiáng)度的測試。(3)本發(fā)明可以同時測試層間粘結(jié)的抗剪強(qiáng)度參數(shù)e和P,為深入理解剪切過程 提供理論基礎(chǔ)。


圖1為直剪類剪切試驗(yàn)儀測試原理示意圖， 圖2為轉(zhuǎn)剪切試驗(yàn)加載方式示意圖，
圖3為本發(fā)明剪切試驗(yàn)儀測試原理示意圖。以上的土中有加載試件1，剪切界面2，固定試件3，加載方向4，水平測力裝置5， 扭轉(zhuǎn)加載方向6，夾具與芯樣粘結(jié)處7，剛性三角塊8，滾珠9，夾具10。
具體實(shí)施例方式1.目的與適用范圍
本方法適用于測定水泥混凝土材料與浙青混凝土材料之間的抗剪切強(qiáng)度。試驗(yàn)溫度和 加載速率可根據(jù)有關(guān)規(guī)定和需要選用，如無特殊規(guī)定，加載速率為4mm/mirT4. 5mm/min。本方法適用于直徑101. 6mm士 1mm，高20mm士 Imm的水泥混凝土圓柱體試件與直徑 101. 6mm士 1mm，高60mm士 Imm的浙青混凝土圓柱體試件之間抗剪強(qiáng)度的測試。2.儀具與材料
(1)剪切測試儀，由下列部分組成
①傳動系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)控制的荷載施加速度為4mm/min 4.5mm/min ；
②傳感系統(tǒng)，包括兩個測力傳感器。測力傳感器精度應(yīng)小于0.1%；
③數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和顯示設(shè)備。(2)卡尺。(3)標(biāo)準(zhǔn)溫度計，分度為0. 1 °C。(4)保溫箱。3.方法與步驟
(1)準(zhǔn)備工作
①浙青混凝土試塊的制備。按照《公路工程浙青及浙青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ052— 2000)相關(guān)試驗(yàn)方法成型高度為60mm的馬歇爾試件，雙面擊實(shí)各75次，試塊數(shù)目不少于3
②浙青混凝土試塊的制備。在馬歇爾試模內(nèi)成型高度為20mm的水泥混凝土圓柱 體試件，并養(yǎng)生3個月后備用，試塊數(shù)目不少于3個。③用游標(biāo)卡尺測試各試塊的高度，如浙青混凝土試塊高度不符合60mm士 Imm或水 泥混凝土試塊高度不符合20mm士 1mm，此試件作廢。將高度合格的試件兩端擦拭干凈，保持 干燥，在表面涂刷防水粘結(jié)層后，將浙青混凝土試塊與水泥混凝土試塊粘結(jié)在一起制成試 件，在常溫空氣中放置48h后備用。(2)試驗(yàn)步驟
①將試件固定于剪切測試儀的試驗(yàn)槽內(nèi)；
②將保溫箱內(nèi)溫度調(diào)節(jié)至要求的試驗(yàn)溫度，把剪切測試儀和試件一起放置于保溫箱內(nèi) 至少Ih ；
③達(dá)到恒溫時間后，設(shè)置合適的剪切速率。啟動電機(jī)，根據(jù)采集剪切荷載變化趨勢，采 集兩個荷載傳感器的應(yīng)力，繪制應(yīng)力與時間的曲線，獲取材料的抗剪切度。a.在與施加荷載4垂直的方向上通過設(shè)置一個傾斜角度α為5° ^30°的斜面即 剛性三角塊8，水平測力裝置5，位于剛性三角塊8的后面，加載試件1、固定試件3位于夾 具10內(nèi)，將垂直施加在加載試件1上的荷載轉(zhuǎn)化為水平施加的力，實(shí)現(xiàn)剪切界面2上正壓 力的施加，
b.在上述斜面上通過設(shè)置滾珠9，消除斜面上的摩擦力對測試結(jié)果的影響，
c.基于上述測試方法，通過計算獲取界面的粘結(jié)力e和摩擦角力汁算公式如下 F1 - C+F2(tan α'+tan φ)
式中F1-施加垂直荷載，
F2-材料的水平應(yīng)力，即讀數(shù)中的水平荷載， —斜面的傾斜角度，為5° ^30°， c 一材料的粘結(jié)力，
一材料的內(nèi)摩擦角。4.報告
同一試樣平行試驗(yàn)三次，當(dāng)三次測定值的離散系數(shù)在10%以內(nèi)時，取其平均值作為試 驗(yàn)結(jié)果，否則，增加試樣數(shù)量進(jìn)行試驗(yàn)，直至滿足要求。
權(quán)利要求
一種層間抗剪應(yīng)力狀態(tài)測試方法，其特征在于該測試方法包括如下步驟a. 在與施加荷載(4)垂直的方向上通過設(shè)置一個傾斜角度為5°~30°的斜面即剛性三角塊(8)，水平測力裝置(5)，位于剛性三角塊(8)的后面，加載試件(1)、固定試件(3)位于夾具(10)內(nèi)，將垂直施加在加載試件(1)上的荷載轉(zhuǎn)化為水平施加的力，實(shí)現(xiàn)剪切界面(2)上正壓力的施加，b.在上述斜面上通過設(shè)置滾珠(9)，消除斜面上的摩擦力對測試結(jié)果的影響，c.基于上述測試方法，通過計算獲取界面的粘結(jié)力和摩擦角，計算公式如下式中 F1 施加垂直荷載， F2 材料的水平應(yīng)力，即讀數(shù)中的水平荷載， 斜面的傾斜角度，為5°~30°， 材料的粘結(jié)力， 材料的內(nèi)摩擦角。301616dest_path_image001.jpg,494700dest_path_image002.jpg,633557dest_path_image003.jpg,279302dest_path_image004.jpg,529018dest_path_image001.jpg,514291dest_path_image002.jpg,387832dest_path_image005.jpg
全文摘要
層間抗剪應(yīng)力狀態(tài)測試方法是一種用于評價水泥混凝土橋面與瀝青鋪裝層之間抗剪強(qiáng)度的方法，可在一次實(shí)驗(yàn)中，同時獲得界面的粘結(jié)力C和摩擦角；提供水泥混凝土橋面與瀝青鋪裝層之間抗剪強(qiáng)度的合理測試方法，該測試方法包括如下步驟a.在與施加荷載(4)垂直的方向上通過設(shè)置一個傾斜角度為5°~30°的斜面即剛性三角塊(8)，水平測力裝置(5)，位于剛性三角塊(8)的后面，加載試件(1)、固定試件(3)位于夾具(10)內(nèi)，將垂直施加在加載試件(1)上的荷載轉(zhuǎn)化為水平施加的力，實(shí)現(xiàn)剪切界面(2)上正壓力的施加，b.在上述斜面上通過設(shè)置滾珠(9)，消除斜面上的摩擦力對測試結(jié)果的影響，c.基于上述測試方法，通過計算獲取界面的粘結(jié)力和摩擦角，計算公式如下。
文檔編號G01N3/24GK101995357SQ20101052848
公開日2011年3月30日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者侯中新, 趙永利 申請人:東南大學(xué)