纯扭剪切试验在沥青混合料抗剪强度评价中的应用研究

发布时间：2019-10-28 12:59

【摘要】：沥青混合料高温抗剪强度不足是引起沥青路面产生车辙、推移、波浪和拥包等病害的重要原因。本文基于摩尔—库伦强度理论采用一种新的试验方法来评价沥青混合料的抗剪性能。本文首先指出了沥青混合料抗剪强度的重要性,总结了国内外现有评价沥青混合料抗剪强度的试验方法,详细介绍了纯扭剪切破坏试验的设备和方法。纯扭剪切试验采用正方形截面棱柱体沥青混合料试件,通过在试件两端施加纯扭矩使其发生扭转破坏,相应分析了高温条件下沥青混合料的扭转应力状态。纯扭剪切破坏试验能实现沥青混合料在纯剪切应力状态下的破坏,这种应力状态在摩尔—库伦平面上表现为一个圆心在原点的应力圆。本文采用纯扭剪切破坏试验、单轴压缩破坏试验和直接拉伸破坏试验三种试验方法,得到五种沥青混合料在不同加载条件下的破坏强度。根据摩尔—库伦强度理论,由其中任意两种试验都可以得到沥青混合料的抗剪强度参数,三种试验结果理论上可以互相验证。最后,对每种试验的数据进行分析处理并绘制力—位移曲线图,可以直观的看到试验结果的稳定性。沥青混合料纯扭剪切破坏试验和单轴压缩破坏试验操作简单,得到的数据结果比较稳定；相比之下直接拉伸试验结果的准确性比较难控制,这样利用纯扭剪切破坏试验和单轴压缩破坏试验两种试验结果得到的沥青混合料抗剪强度参数相对比较可靠。
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剪切试验仪

（２）邋Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ邋剪切试验（Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ邋ｓｈｅａｒ邋ｔｅｓｔ）逡逑Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ剪切试验机是在美国公路战略研究计划（ＳＨＲＰ计划）中发展设计的一种逡逑试验方法，主要用于浙青混合料的永久变形（如车辙）评价，也可以反映疲劳断裂特性。逡逑这种试验方法最大的优点是很好的消除了沥青混合料在剪切变形时发生的体积变化，能逡逑比较真实的反映浙青混合料的物理特性，符合客观实际。Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ剪切试验机是一套逡逑闭环反馈液压伺服系统，在可控温度条件下对浙青混合料施加轴向荷载和剪切荷载。由逡逑下列几个主要部分组成：测试环境室、测试控制系统、液压系统、环境室控制系统、测逡逑量传感器。测试环境室包括反力架和剪切台，也内置各种功能部件，如温控系统部件、逡逑压力控制系统部件、液压加载头以及输入输出传感器。剪切台在测试过程中用于保持试逡逑件，并对试样施加剪切荷载。在各种不同温度和约束条件下对圆形试样施加垂直和水平逡逑荷载，测试数据应用于预测道路性能的模型中。可以执行恒高度重复剪切测试（ＲＳＣＨ）、逡逑恒应力比重复剪切测试（ＲＳＣＳＲ）、简单重复剪切测试（ＳＳ）等。这种试验方法能较真逡逑实的反映浙青混合料抗剪性能在不同影响因素下的变化规律［２４］。但是这种试验方法的不逡逑足之处是沥青混合料试件和试验仪器上下接触面的边界条件会一定程度上影响试验结’逡逑果的准确性，另外Ｓｕｅｒａｖｅ剪切试验机造价比较高，要在工程应用上广泛推广是有一逡逑

剪切试验仪,旋转压实

（３）旋转剪切压实机（３ＴＭ邋（Ｇｙｒａｔｏｒｙ邋Ｔｅｓｔｉｎｇ邋Ｍａｃｈｉｎｅ）逡逑旋转剪切压实试验机是在二十世纪六十年代左右由美国工程兵部队研究发明的，最初逡逑是为了解决重型荷载下机场跑道的破坏问题。旋转剪切压实试验机实际上包含了浙青混逡逑合料成型压实机、剪切试验机和车辆荷载模拟机三种，他可以自动分析获取沥青混合料逡逑试件的筋青用量和设计密度。ＧＴＭ不同于马歇尔等经验方法，它利用了应力推理的方逡逑法来对游青混合料进行力学分析和设计，理论上更加严密。旋转剪切压实试验方法可以逡逑较准确地反映沥青路面混合料的受力情况，可以对材料的应变力学性质进行比较准确的逡逑预估，从而一定程度上防止沥青路面的早期破坏。旋转剪切压实试验试件的成型非常真逡逑实的地模拟了路面摊铺施工阶段沥青混合料所受到的嵌挤压实作用，另外还可根据路面逡逑所承受的实际车辆荷载情况设定竖向压力，也可以根据需要调整对试件的旋转角度。此逡逑方法能测定沥青混合料的抗剪强度、压实稳定度等多个指标。但是这种试验方法一样主逡逑要是依靠经验而行，而且与其他方法相比，这种方法为了提高浙青路面的抗车撤能力往逡逑往会使沥青用量偏低，造成浙青混合料施工和易性和路面抗疲劳和耐久性的不足。另外逡逑此试验仪器价格较高不便于推广应用。逡逑
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U414

【参考文献】