专利名称：一种沥青混合料高温间接拉伸强度测定方法
技术领域：
本发明涉及道路工程间接拉伸强度测定领域，尤其是涉及一种适用于沥青混合料的高温 间接拉伸强度测定方法。
背景技术：
在道路工程中，沥青混合料的间接拉伸强度是公路路面结构设计的重要指标之一。现有 的沥青混合料间接拉伸强度测试手段主要包括(1)梁弯曲试验；(2)劈裂试验。《公路工程 沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)规定采用劈裂试验的方法测定沥青混合料的 间接拉伸强度，试验温度不得高于30。C。
近年来，高温间接拉伸强度作为一种准确的、简单性能测试指标，被用以评价沥青混合 料的高温抗车辙能力
因为梁弯曲试验和劈裂试验荷载施加方向与沥青混合料自重方向相同，且当试验温度大 于30。C时，沥青混合料高温间接拉伸强度较小，采用上述方法进行沥青混合料高温间接拉伸 强度测定，其结果容易受到试件本身重量的影响，用现有的方法进行沥青混合料高温间接拉 伸强度测定精度难以保证。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种新的试验方法和 仪器。在该方法中，试件为圆环形，对试件内壁施加均布径向压力使其拉伸变形和破坏(附 图l)。在径向压力作用下，试件沿半径方向在试件内壁产生相同拉应力，在拉应力作用下， 根据试样本身的不均匀性会在试件最薄弱处产生破裂面(附图2)。
测试原理如下根据弹性力学理论，内半径为a，外半径为b的圆环在外壁无约束，且
仅受内压力《。作用时，圆环内部径向正应力<formula>formula see original document page 3</formula>总是压应力，环向正应力<formula>formula see original document page 3</formula>总是拉应力,拉应力在圆环试件内壁最大。且|(^|>|<7,|。考虑到沥青混合 / (6 -a )
料间接拉伸强度远小于其抗压强度，因此圆环的破坏只可能是首先出现在内壁的拉伸破坏。
当&足够大时，圆环内壁拉应力o^达到材料的抗拉强度cr,，内壁出现裂纹；由于裂纹尖端
的应力集中，裂纹迅速扩展而使试样拉断破坏。因此可以认为，圆环拉断破坏吋的最大内压
力9。皿所对应的内壁环向拉应力 ^自就是试样的拉伸破坏强度A。
整个试验装置(见附图3)由试件成型与托放装置、加载装置和数据采集系统三部分组 成。试验主要流程包括首先将环状被测试件1放置在位于底座2与上盖板3之间的环状试件托盘7上，启动液压伺服系统17带动活塞19在液压油缸18内向上运动，同时通过与液压 油缸18连通的弹性封闭腔体为环状被测试件1提供试验所需液压环境，即在环状被测试件1 内壁施加径向且均匀的内压力。根据弹性力学知识，在环状被测试件l的外表面自由而其内
壁受均匀内压作用时，其所受的径向正应力Or始终为压应力，环向正应力O e始终为拉应力， 且拉应力o 0的最大值发生在环状被测试件1的内壁上。又由于道路工程材料的抗拉强度远小
于其抗压强度，因此环状被测试件1的破坏只可能首先出现在其内壁的拉伸破坏上，即环状
被测试件1的内壁最早因拉伸而被破坏。在试验过程中，实时通过压力传感器15与位移传感 器20对弹性封闭腔体内部液体压力与液压油缸18所用活塞19的位移进行检测，通过压力传 感器15与位移传感器20所采集的压力信号与位移信号，能准确反映出环状被测试件1在试 验过程中所受的内压变化以及因施力所造成的弹性封闭腔体内腔的容积变化情况。压力传感 器15与位移传感器20同时将所采集到的信号传至数据采集与处理系统16，数据采集与处理 系统16对所采集的数据相应进行分析处理同时相应控制液压伺服系统17动作。当环状被测
试件1的内压足够大，而其内壁所受的拉应力O 0达到材料的抗拉强度所能承受的拉应力Ot
时，内壁就会出现裂纹，通过此时即裂纹出现时所检测到的内压力《。，就可以计算出环状被
测试件1的抗拉强度。加载系统最大荷载IOT，加载速率为l~50mm/min无级变速，在整个 实验过程中设置在上盖板3外侧、底座2上方的恒温箱23将试验温度维持在恒定温度上，实 践中可以根据不同需要将温度在31°C-60°C之间相应进行选择调整。
本发明所述的环形试件，采用静压法成型试件，也可从轮碾机、旋转击实或马歇尔击实 成型试件上用钻芯机钻取并切割成型。也可从沥青路面工程现场钻取试样后两端修整成型。
本发明的优点是较之现有测试方法，所施加荷载方向与试件自重方向垂直，可以克服 试件自重对测试结果的影响；且在测试过程中,环状试件的每个断面的受力情况都相同，因此 在本测试中，从环状试件内壁对试件进行均匀施力，试件自动从最薄弱的断面破坏，这使得 沥青混合料的非均匀性得到了考虑，与其它的测试方法相比具有明显的优越性。
具体实施例方式
实施实例
选用石灰岩集料，克拉玛依90号沥青。采用AC-13级配中值。采用静压法成型试件， 制成的试件尺寸为内半径a-25mm,外半径b=75mm,高h-50mm。每个试件采用1678克集 料，油石比分别采用3.5%、 4.5%、 5.5%， 6.5%。
试件尺寸&=25，， b^75mm，产25mm代入o 9的表达式，即可得到圆环内壁最大拉应
力的表达式o产1.25^。将试件置于60。C恒温水浴箱中1小时，分别取出，放置在位于底座 与上盖板之间的环状试件托盘上，恒温箱温度设置为60°C，油缸加载速率为50mm/min，测 得最大内压力^_ ，分别计算出60°C下不同油石比AC-13沥青混合料抗拉强度如表1所示。表一 不同油石比下AC-13沥青混合料抗拉强度
油石比抗拉强度(kPa)
3.5%56. 34
4.5%53. 28
5.5%45. 76
6.5%30.2
图1为环状被测试件的受力状态示意图。
图2为环状被测试件平视的受力状态示意图。 图3为本发明的结构示意图。 附图标记说明
l一环状被测试件；
4一活动盖板；
7—试件托盘；
10—环形橡胶塞二；
13—三向接头；
16—数据采集与处理系统；
19—活塞；
22—顶板支架；
2—底座；
5—支撑柱；
8—螺钉；
11—橡胶膜；
14一液压管；
17—液压伺服系统;
20~位移传感器；
23—恒温箱。
3—上盖板； 6—螺栓；
9一环形橡胶塞一; 12—0型圈； 15—压力传感器； 18—液压油缸； 21—支撑杆；
权利要求
1.一种沥青混合料高温间接拉伸强度测定方法，其特征在于高温条件下，沥青混合料试件为圆环形，对试件内壁施加均布径向压力使圆环形试件拉伸变形和破坏。
2. 按照权利要求1所述的测定方法，其特征在于所述环形试件，可采用静压法成型试 件，也可从轮碾机、旋转击实或马歇尔击实成型试件上用钻芯机钻取并切割成型。也可从沥 青路面工程现场钻取试样后两端修整成型。
3. 按照权利要求1所述的测定方法，其特征在于所述高温条件为31°C-60°C。
4. 按照权利要求1所述的测定方法，其特征在于沥青混合料指石油沥青、乳化沥青或 泡沫沥青等与集料的混合物。
全文摘要
本发明公开了一种沥青混合料高温间接拉伸强度测定方法，目的在于提出一种测定过程中可以克服试件自重对测试结果影响；且考虑沥青混合料非均匀性的测定方法。本发明所述的测定方法中，沥青混合料试件为圆环形，在试件内壁施加均布径向压力。在径向压力作用下，沿半径方向在试件内壁产生拉应力，在拉应力作用下，在试件最薄弱处产生破裂面。本发明所述的测定方法中的环形试件，可采用静压法成型试件，也可从轮碾机、旋转击实或马歇尔击实成型试件上用钻芯机钻取并切割成型。也可从沥青路面工程现场钻取试样后两端修整成型。本发明所述的测定方法中的试验装置由试件成型与托放装置、加载装置和数据采集系统组成。
文档编号G01N3/10GK101629886SQ20091002088
公开日2010年1月20日 申请日期2009年1月13日 优先权日2009年1月13日
发明者李晓军, 樊怀仁, 王晓华, 王贵荣 申请人:西安科技大学