一種半剛性基層瀝青路面反射裂縫的試驗裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種半剛性基層瀝青路面反射裂縫的試驗裝置，土基、底基層、半剛性基層、封層以及面層從下至上依次填筑鋼槽中，第一鋼板、第二鋼板豎直預(yù)埋于半剛性基層中，鋼管水平預(yù)埋在半剛性基層中，并從鋼槽中穿過，傳力桿穿過鋼管一端與第二鋼板焊接,另一端用螺母與中空液壓千斤頂相連，中空液壓千斤頂?shù)撞颗c鋼槽用螺栓連接，位移傳感器與傳力桿自由端水平接觸，裂縫計預(yù)埋在面層中。結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，尤其是能通過控制中空液壓千斤頂頂出速率來控制半剛性基層裂縫擴(kuò)展速度，可以模擬不同半剛性基層裂縫擴(kuò)展速度對瀝青路面反射裂縫演化規(guī)律的影響，使得室內(nèi)試驗精度更高、更可靠、更有效。
【專利說明】一種半剛性基層瀝青路面反射裂縫的試驗裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于公路半剛性基層浙青路面反射裂縫試驗的【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體涉及一種半剛性基層浙青路面反射裂縫的試驗裝置，它適用于一種模擬公路半剛性基層浙青路面反射裂縫產(chǎn)生、擴(kuò)展與演化的試驗。

【背景技術(shù)】
[0002]浙青混凝土路面半剛性基層是采用水泥、石灰、粉煤灰等無機(jī)結(jié)合力穩(wěn)定土或粒料，經(jīng)攤鋪、碾壓而成，主要用于路面基層，其剛度介于剛性材料(水泥混凝土)和柔性材料(浙青混合料)之間，因此通常稱之為半剛性基層。由于半剛性基層具有較好的板體特征和較高的強(qiáng)度，能夠有效提高浙青路面結(jié)構(gòu)的承載力，有利于荷載擴(kuò)散，降低路基土的垂直壓應(yīng)力，且工程造價低廉等優(yōu)點，目前是我國高等級公路中最主要的基層類型。
[0003]但半剛性基層材料有著本身某些缺陷和不足，特別是半剛性材料難以克服的溫縮和干縮特性，直接導(dǎo)致半剛性基層在鋪筑后幾年甚至幾個月出現(xiàn)裂縫，并逐步向路面面層結(jié)構(gòu)擴(kuò)展延伸，最終進(jìn)入面層，導(dǎo)致浙青面層產(chǎn)生反射裂縫。雨水從面層裂縫中下滲，進(jìn)入面層與基層中間積聚，降低浙青路面和半剛性基層間的粘結(jié)狀態(tài)，在動水壓作用下又容易誘發(fā)唧泥現(xiàn)象，從而加速了浙青路面結(jié)構(gòu)的損壞。
[0004]根據(jù)交通運(yùn)輸部發(fā)布了 2013年交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報，截至到2013年年末全國公路總里程達(dá)435.62萬公里，全國高速公路里程達(dá)10.44萬公里。到“十二五”末，我國高速公路總里程將達(dá)到12萬公里左右。
[0005]據(jù)不完全統(tǒng)計我國浙青路面中采用半剛性基層的比例超過80%，每年由于半剛性基層反射裂縫造成路面病害，縮短路面使用壽命，加大養(yǎng)護(hù)成本甚至大中修成本數(shù)以億計。工程界和學(xué)術(shù)界都一致認(rèn)為探討反射裂縫的形成、反射裂縫的擴(kuò)展及防治有著十分重要的意義。
[0006]但是半剛性基層裂縫產(chǎn)生是在荷載一溫度一濕度耦合作用下產(chǎn)生，產(chǎn)生時機(jī)及產(chǎn)生位置很難預(yù)測，使得研究人員難以觀測，因而必須發(fā)明一種全新試驗裝置來模擬半剛性基層裂縫產(chǎn)生誘發(fā)浙青路面發(fā)射裂縫產(chǎn)生與發(fā)展，實現(xiàn)對半剛性基層浙青混凝土路面反射裂縫及浙青混凝土抗裂性能的觀測和研究。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是在于提供了一種半剛性基層浙青路面反射裂縫的試驗裝置，結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，尤其是能通過控制中空液壓千斤頂頂出速率來控制半剛性基層裂縫擴(kuò)展速度，可以模擬不同半剛性基層裂縫擴(kuò)展速度對浙青路面反射裂縫演化規(guī)律的影響，使得室內(nèi)試驗精度更高、更可靠、更有效。
[0008]為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施:
一種模擬半剛性基層浙青路面反射裂縫的試驗裝置，包括鋼槽；鋼槽中從下至上依次填筑的土基、底基層、半剛性基層、封層以及路面面層結(jié)構(gòu)；預(yù)埋在半剛性基層中的鋼板、鋼管；傳力桿；中空液壓千斤頂；位移傳感器、裂縫計。其特征在于:土基、底基層、半剛性基層、封層以及面層從下至上依次填筑鋼槽中，第一鋼板、第二鋼板豎直預(yù)埋于半剛性基層中，鋼管水平預(yù)埋在半剛性基層中，并從鋼槽中穿過，傳力桿穿過鋼管一端與第二鋼板焊接，另一端用螺母與中空液壓千斤頂相連，中空液壓千斤頂?shù)撞颗c鋼槽用螺栓連接，位移傳感器與傳力桿自由端水平接觸，裂縫計預(yù)埋在面層中。
[0009]所述的傳力桿一端制作成螺紋，另一端與第二鋼板焊接。
[0010]所述的第二鋼板與鋼管間預(yù)留間距λ應(yīng)大于等于試驗預(yù)期半剛性基層裂縫寬度。
[0011]面層、封層、半剛性基層、底基層、土基用以在試驗室模擬公路路基~路面各結(jié)構(gòu)層。
[0012]預(yù)埋在半剛性基層中的兩塊鋼板，通過固定一塊預(yù)埋鋼板不動，改變另外一塊預(yù)埋鋼板的位置，從而使半剛性基層產(chǎn)生裂縫，并可以通過控制兩塊預(yù)埋鋼板間距和產(chǎn)生間距的速度來模擬半剛性基層溫宿和干縮裂縫以及裂縫產(chǎn)生的速度。
[0013]預(yù)埋在半剛性基層中的預(yù)埋鋼管，為普通鍍鋅鋼管，用于隔離傳力桿與半剛性基層，減少傳力桿與半剛性基層間的摩擦力。
[0014]中空液壓千斤頂，以鋼槽作為反力支撐，給傳力桿施加牽引力，從而帶動預(yù)埋鋼板，使半剛性基層產(chǎn)生裂縫。
[0015]位移傳感器測量傳力桿橫向位移，該位移即為半剛性基層裂縫的寬度。
[0016]裂縫計用于測量面層中裂縫的寬度。
[0017]綜上所述，通過中空液壓千斤頂、鋼槽組成了牽引力一反力系統(tǒng)，通過傳力桿將牽引力傳遞至鋼板，從而使得半剛性基層中產(chǎn)生裂縫，裂縫反射至面層中。運(yùn)用位移傳感器和裂縫計分別測量半剛性基層中裂縫實時寬度和面層中的反射裂縫實時寬度，從而實現(xiàn)了在室內(nèi)試驗室模擬半剛性基層裂縫及其誘發(fā)浙青路面發(fā)射裂縫產(chǎn)生與演化過程的模型試驗，實現(xiàn)對半剛性基層浙青混凝土路面反射裂縫及浙青混凝土抗裂性能的觀測和研究。
[0018]本發(fā)明適用于半剛性基層開裂誘發(fā)浙青路面發(fā)射裂縫產(chǎn)生、發(fā)展與演化室內(nèi)模型試驗及現(xiàn)場試驗，還適用于浙青路面抗裂性能的測試。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點是:試驗裝置簡單、操作容易，模擬試驗機(jī)理明確，方法可靠，特別是使得在室內(nèi)試驗室能實現(xiàn)半剛性基層裂縫而誘發(fā)浙青路面發(fā)射裂縫產(chǎn)生與演化的模型試驗。通過控制中空液壓千斤頂頂出速率來控制半剛性基層裂縫擴(kuò)展速度，從而實現(xiàn)了模擬不同半剛性基層裂縫擴(kuò)展速度對浙青路面反射裂縫演化規(guī)律的試驗研究。另外還可以將本試驗裝置推廣應(yīng)用于高速公路半剛性基層現(xiàn)場試驗長期性能監(jiān)測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為一種半剛性基層浙青路面反射裂縫的試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為一種半剛性基層浙青路面反射裂縫的試驗裝置的俯視圖；
圖3為一種半剛性基層浙青路面反射裂縫的試驗裝置中的A— A剖面圖；
圖4為一種半剛性基層浙青路面反射裂縫的試驗裝置中的B— B剖面圖；
圖5為一種第二鋼板Sb與傳力桿連接示意圖；
圖6為一種傳力桿端部螺紋段P局部放大示意圖； 圖7為一種圖2中Q局部放大不意圖；
圖8為一種中空液壓千斤頂?shù)恼掌?br> [0021]圖中部位及所對應(yīng)的標(biāo)記:面層1、封層2、半剛性基層3、底基層4、土基5、鋼槽6、中空液壓千斤頂7 (浙江開拓EXPRRH-6010)、第一鋼板8a、第二鋼板8b、傳力桿9、鋼管10、螺栓11、螺母12、位移傳感器13 (米朗KTR-10mm)、裂縫計14 (北京基康BGK-4400)。

【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
根據(jù)圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8可知，一種半剛性基層浙青路面反射裂縫的試驗裝置，它由面層1、封層2、半剛性基層3、底基層4、土基5、鋼槽6、中空液壓千斤頂7、第一鋼板8a、第二鋼板Sb、傳力桿9、鋼管10、螺栓11、螺母12、位移傳感器13、裂縫計14組成。其特征在于:土基5、底基層4、半剛性基層3、封層2以及面層I從下至上依次填筑鋼槽6中，第一鋼板8a、第二鋼板Sb豎直預(yù)埋于半剛性基層3中，鋼管10水平預(yù)埋在半剛性基層3中，并從鋼槽6中穿過，傳力桿9穿過鋼管10 —端與第二鋼板(Sb)焊接另一端用螺母12與中空液壓千斤頂7相連，中空液壓千斤頂7底部與鋼槽6用螺栓11連接，位移傳感器13與傳力桿9自由端水平接觸，裂縫計14預(yù)埋在面層I中。
[0023]土基5、底基層4、半剛性基層3、封層2以及面層I從下至上按照《公路路基設(shè)計規(guī)范》(JTG D30-2004)和《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)中壓實度的要求依次填筑鋼槽6中用以模擬公路路基~浙青路面各結(jié)構(gòu)層。其連接關(guān)系是:土基5、底基層4、半剛性基層3、封層2以及面層I從下至上填筑在鋼槽6中，壓實度和平整度應(yīng)滿足中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路路基設(shè)計規(guī)范》(JTG D30-2004)和《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)的要求。
[0024]所述的面層I的材料為浙青混凝土、封層2的材料為浙青碎石、半剛性基層3和底基層4材料一般為水泥、石灰、粉煤灰等無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土或粒料，面層1、封層2、半剛性基層3、底基層4材料和厚度一般根據(jù)模擬路段實際路面材料與厚度取值，土基5在一般取50cm厚，壓實度大于96%，土基5頂部回彈模量應(yīng)大于40MPa。
[0025]第一鋼板8a預(yù)埋在半剛性基層3中，要求第一鋼板8a在半剛性基層3中豎直且固定不動。第二鋼板8b同樣預(yù)埋在半剛性基層3中，要求第二鋼板8b在半剛性基層3中豎直且在傳力桿9的外力作用下可以向相反方向運(yùn)動。這些連接的作用是:通過固定一塊第一鋼板8a不動，改變另外一塊第二鋼板Sb的位置，從而使半剛性基層3中產(chǎn)生裂縫，并可以通過控制兩塊第一鋼板8a和第二鋼板Sb的間距以及產(chǎn)生間距的速度來模擬半剛性基層3的溫縮和干縮裂縫以及裂縫產(chǎn)生的速率。
[0026]第二鋼板Sb與傳力桿9之間通過焊接連接。這些連接的作用是:第二鋼板Sb與傳力桿9之間通過焊接為剛性整體，能夠?qū)髁U9上的外力完全傳遞給鋼板Sb，從而使半剛性基層3中產(chǎn)生裂縫。
[0027]鋼管10為普通鍍鋅鋼管，預(yù)埋在半剛性基層3中，并從鋼槽6中穿過，傳力桿9從鋼管10中穿過。鋼管10的直徑應(yīng)大于傳力桿9的直徑20mm。這些連接的作用是:鋼管10用于隔離傳力桿9與半剛性基層3，消除傳力桿9與半剛性基層3間的摩擦力。
[0028]第二鋼板Sb與鋼管(10)間預(yù)留間距λ應(yīng)大于等于試驗預(yù)期半剛性基層裂縫寬度，以便保證試驗加載至半剛性基層3最大裂縫寬度時，第二鋼板Sb與鋼管10間不會有剛性接觸。
[0029]用螺栓11將中空液壓千斤頂7與鋼槽6連接，傳力桿9穿過中空液壓千斤頂7與螺母12采用螺紋連接。這些連接的作用是:這樣連接可以使鋼槽6作為反力支撐，通過中空液壓千斤頂7施加牽引力，通過螺母12及傳力桿9傳遞給鋼板Sb，從而使半剛性基層3
中產(chǎn)生裂縫。
[0030]位移傳感器13與傳力桿9自由端點接觸，方向水平放置。這些連接的作用是:通過位移傳感器測量傳力桿9的水平位移，該水平位移值等于第一鋼板8a與第二鋼板Sb之間的間距，也就是試驗中半剛性基層3的裂縫寬度。
[0031]裂縫計14(北京基康BGK-4400)水平埋設(shè)在面層I中。埋設(shè)時一般應(yīng)將裂縫計14中線與第一鋼板8a中線重合。裂縫計14 (北京基康BGK-4400)靈敏度彡0.025%F*S，精度(±0.1%F*S，工作溫度-20°C?80°C，量程 25mm。
[0032]綜上所述，本發(fā)明通過鋼槽6、中空液壓千斤頂7組成了牽引力一反力系統(tǒng)，通過傳力桿9將牽引力傳遞至鋼板8a，從而使得半剛性基層3中產(chǎn)生裂縫，裂縫反射至面層I中。運(yùn)用位移傳感器13、裂縫計14分別測量半剛性基層3中實時裂縫寬度和面層I中反射裂縫實時寬度，從而實現(xiàn)了在室內(nèi)試驗室模擬半剛性基層裂縫及其誘發(fā)浙青路面發(fā)射裂縫產(chǎn)生與演化過程的模型試驗，實現(xiàn)對半剛性基層浙青混凝土路面反射裂縫及浙青混凝土抗裂性能的觀測和研究。
[0033]一種試驗裝置能模擬半剛性基層裂縫產(chǎn)生從而誘發(fā)浙青路面發(fā)射裂縫產(chǎn)生與發(fā)展的試驗裝置，它使得在室內(nèi)試驗室能實現(xiàn)半剛性基層裂縫而誘發(fā)浙青路面發(fā)射裂縫產(chǎn)生與演化的模型試驗，本發(fā)明填補(bǔ)了國內(nèi)半剛性基浙青路面反射裂縫模擬試驗裝置的空白，對研究半剛性基層浙青路面發(fā)射裂縫演化規(guī)律及防治發(fā)射裂縫有著重要意義。其結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，尤其是能通過控制中空液壓千斤頂頂出速率來控制半剛性基層裂縫擴(kuò)展速度，可以模擬不同半剛性基層裂縫擴(kuò)展速度對浙青路面反射裂縫演化規(guī)律的影響，使得室內(nèi)試驗精度更高、更可靠、更有效。
【權(quán)利要求】
1.一種半剛性基層浙青路面反射裂縫的試驗裝置，該試驗裝置由面層(I)、封層(2)、半剛性基層(3)、底基層(4)、土基(5)、鋼槽(6)、中空液壓千斤頂(7)、第一鋼板(8a)、第二鋼板(Sb)、傳力桿(9)、鋼管(10)、螺栓(11)、螺母(12)、位移傳感器(13)、裂縫計(14)組成，其特征在于:土基(5)、底基層(4)、半剛性基層(3)、封層(2)以及面層(I)從下至上依次填筑鋼槽(6)中，第一鋼板(8a)、第二鋼板(Sb)豎直預(yù)埋于半剛性基層(3)中，鋼管(10)水平預(yù)埋在半剛性基層(3)中，并從鋼槽(6)中穿過，傳力桿(9)穿過鋼管(10)—端與第二鋼板(8b)焊接，另一端用螺母(12)與中空液壓千斤頂(7)相連，中空液壓千斤頂(7)底部與鋼槽(6)用螺栓(11)連接，位移傳感器(13)與傳力桿(9)自由端水平接觸，裂縫計(14)預(yù)埋在面層(I)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半剛性基層浙青路面反射裂縫的試驗裝置，其特征在于:所述的傳力桿(9) 一端制作成螺紋，另一端與第二鋼板(Sb)焊接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種半剛性基層浙青路面反射裂縫的試驗裝置，其特征在于:第二鋼板(8b)與鋼管(10)間預(yù)留間距λ大于等于試驗預(yù)期半剛性基層裂縫寬度。
【文檔編號】G01N3/00GK104458398SQ201410690614
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】付偉 申請人:中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司