一种中间段法获取弹性模量试验工装及其试验方法与流程

本发明涉及道路工程，特别是涉及一种中间段法获取弹性模量试验工装及其试验方法。

背景技术：

1、无机结合料稳定材料通常被用于沥青路面结构的基层，其弹性模量是进行沥青路面结构设计的核心技术指标之一。在以往的工程实际中，通常采用顶面法获取无机结合料稳定材料的弹性模量，但由于在进行顶面法试验时，试件端面存在摩阻效应和端面效应等，从而导致试验获得的弹性模量值偏小，同时，试件切割后的芯样对比试验也证实试件端面的材料均匀性较试件中心处要差，正是基于以上原因，《公路沥青路面设计规范》(jtg d50-2017)的附录e提出使用中间段法试验获得无机结合料稳定材料的弹性模量值。在无机结合料稳定材料中间段法弹性模量试验中，需靠人工在同一时刻读取并记录3个百分表的位移数据和试验压力机的压力数据，然而试验规程明确规定，中间段法计算试件弹性模量的压力数据以破坏荷载的30％时为最终压力数据，同时提取该时刻3个百分表的位移数据，这就意味着，为了获得最终的计算结果，需要时刻不停的记录与压力数据相对应的位移数据，虽然试验过程中的加载速率为较慢的1mm/min，但人工采集获得的位移数据较难与同一时刻的压力数据对应，并且技术人员的劳动强度较大。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种中间段法获取弹性模量试验工装及其试验方法，利用了检测工装，检测工装的下检测环上设有标距触头，上检测环上则设有测量头与标距触头抵接的位移传感器，位移传感器上设有位移传感器接线端子，将位移传感器接线端子与数据采集仪连接后，即可同时监测多个位移传感器的位移数值，解决了人工采集获得的位移数据较难与同一时刻的压力数据对应，并且技术人员的劳动强度较大的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明公开了一种中间段法获取弹性模量试验工装，包括检测工装，所述检测工装包括上检测环和下检测环，所述上检测环和所述下检测环用于上下分布的同轴套设在竖向设置的标准圆柱形试件上，所述上检测环和所述下检测环上均设有用于锁止在所述圆柱形试件上的锁止机构，所述下检测环上设置有若干沿其圆周排布的导向立柱和标距触头，所述导向立柱的轴线与所述下检测环的轴线平行，所述上检测环滑动在所述导向立柱上，所述上检测环上设有若干与所述标距触头一一对应的位移传感器，所述位移传感器的测量头用以与其相对应的所述标距触头抵接，所述位移传感器上设有用于与数据采集仪连接的位移传感器接线端子。

3、优选地，所述标距触头为平头螺栓，所述平头螺栓的螺杆螺纹连接在所述下检测环上，所述平头螺栓的螺帽面向所述位移传感器。

4、优选地，所述导向立柱为导向螺柱，所述上检测环和所述下检测环上均设有供所述导向螺柱穿过的导向通孔，所述导向螺柱上螺栓连接有分设在所述导向通孔两侧的调节螺母。

5、优选地，所述上检测环上设有供位移传感器安装的传感器安装座。

6、优选地，所述锁止机构包括梅花手柄锁止螺栓和供所述梅花手柄锁止螺栓安装的手柄锁止螺纹孔，所述下检测环的外环壁和所述上检测环的外环壁上均设有若干周向排布的所述手柄锁止螺纹孔。

7、优选地，还包括调平工装，所述调平工装包括上调平环、下调平环以及设有调平地脚的调平底座，所述调平底座上设有能够安放非标准试件的圆形试件安放区，所述非标准试件为两底面不平齐的圆柱状试件，所述调平底座上设有围设在所述试件安放区四周的调平螺柱，所述调平螺柱竖向设置，所述上调平环和所述下调平环上均设有供所述调平螺柱穿过的调节通孔，所述调平螺柱上螺纹连接有上调平螺母和下调平螺母，所述上调平螺母位于所述上调平环的调节通孔下侧，所述下调平螺母分设在所述下调平环的导向通孔的上下两侧，所述上调平环和所述下调平环用于上下分布的套设在所述非标准试件上，所述上调平环和所述下调平环上均设有用于锁止在所述圆柱形试件上的锁紧机构，所述上调平环的内壁与所述非标准试件的周身贴合，所述上调平环的顶面高于所述非标准试件的上底面，以使所述上调平环的内壁和所述非标准试件的上底面形成用于浇平所述非标准试件的上底面的浇筑凹槽。

8、优选地，所述锁紧机构包括梅花手柄锁紧螺栓和供所述梅花手柄锁紧螺栓安装的手柄锁紧螺纹孔，所述下调平环的外环壁和所述上调平环的外环壁上均设有若干周向排布的所述手柄锁紧螺纹孔。

9、优选地，所述调平底座上设有供所述调平螺柱插入的底座通孔，所述调平螺柱上螺栓连接有位于所述底座通孔上方的定位螺母。

10、还公开了一种中间段法获取弹性模量试验方法，采用了上述的中间段法获取弹性模量试验工装，包括以下步骤：

11、s1、将检测工装安装在标准圆柱形试件上，调整上检测环和下检测环之间高度间距调至预设高距；

12、s2、将安装有检测工装的标准圆柱形试件放置在压力试验机的压力机底座和试件加载板之间，将位移传感器接线端子、压力试验机的压力传感器与数据采集仪连接；

13、s3、降下试件加载板，使试件加载板与标准圆柱形试件的上底面接触，以恒定速度进行加载，加载过程中，数据采集仪同步采集压力传感器的压力pi和多个位移传感器位移wi数据，形成由时间、压力数据和位移数据构成的数据库，直到标准试件产生破坏，试验停止，并标记此时的荷载为破坏荷载；

14、s4、以破坏荷载的30％作为最终的压力荷载p，于数据库中搜索与压力荷载p相对应的所有位移数据wi，并以位移数据wi的平均值作为求取中间段法无机结合料稳定材料弹性模量的最终位移，其弹性模量计算公式如下：

15、

16、式中，w1、w2....wn--分别为n个位移传感器的位移，mm；

17、--n个位移传感器位移的平均值，mm；

18、fr--破坏荷载，n；e--弹性模量，mpa；

19、d--试件的直径，mm；l--预设高距，mm；

20、ε--加载达到0.3fr时试件的纵向压应变。

21、优选地，在步骤s1之前还包括步骤s0：对非标准试件的上底面和下底面进行修平得到标准圆柱形试件，非标准试件为两底面不平齐的圆柱状试件，修平方式采用双面锯对非标准试件的两底面进行磨削的方式或采用调平工装对浇注凹槽进行材料填充的方式。

22、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

23、1.本发明中间段法获取弹性模量试验工装中，包括检测工装，检测工装主要由上检测环和下检测环组成，下检测环上设有标距触头，上检测环上则设有测量头与标距触头抵接的位移传感器，位移传感器上设有位移传感器接线端子，将位移传感器接线端子与数据采集仪连接后，即可同时监测多个位移传感器的位移数值，解决了人工采集获得的位移数据较难与同一时刻的压力数据对应，并且技术人员的劳动强度较大的问题，可实现试验过程中试验数据的自动采集，极大地提高了试验效率和试验精度，并可极大地减轻试验人员的工作强度。

24、2.本发明中间段法获取弹性模量试验方法中，利用了检测工装，在压力实验机对标准圆柱形试件进行加载时，数据采集仪可同步采集多个位移传感器的位移数据，配合着压力传感器的压力数据，可形成由时间、压力数据和位移数据构成的数据库，并根据该数据库和计算公式，可完成其弹性模量的求解，可实现试验过程中试验数据的自动采集，极大地提高了试验效率和试验精度，并可极大地减轻试验人员的工作强度。