本发明属于沥青路面动态模量验证技术领域，具体涉及沥青混合料间接拉伸模量与单轴压缩模量关系确定方法。
背景技术：
我国施行的《沥青路面施工技术规范》主要采用钻芯取样的方法检测压实度、路面结构层厚度、沥青层混合料的高温稳定性等技术指标，采用贝克曼梁(弯沉)、落锤弯沉仪(弯沉)、渗水系数、平整度仪等无损检测技术评价路面结构总体强度、透水性、平整度等技术指标，这一点和世界多数国家现行的标准和方法一样，对路面芯样进行室内试验评测，仍是目前最主要的应用技术手段，以路面芯样为检验标本的试验方法是材料参数验收的主要方法。
根据《公路沥青路面设计规范》(jtgd50-2017)中相关要求，沥青路面面层所用沥青混合料的动态模量参数是路面结构设计与性能验算的重要参数。其参数数据来源于室内单轴压缩试验，采用标准的试件尺寸，切割成型后的标准试件至少为150mm，而在工程实际当中，一个典型的沥青面层的取芯厚度达不到单轴压缩试验所需要的150mm高的试件，以单轴压缩动态模量作为设计参数无法进行对设计的符合性检验。近年来，国内外大部分研究者均意识到单轴压缩试验在测定沥青混合料动态模量评价方面的局限性，探索采用其他可用的验收方法。
目前，室内动态模量测试开展得较为普遍的方法主要是间接拉伸试验方法、单轴压缩试验方法和四点弯曲试验方法。针对路面芯样检测而言，只有间接拉伸模式较为满足实际芯样的尺度要求，然而由于验收参数数据来源于室内单轴压缩试验，所得的间接拉伸模量结果无法直接进行参数符合性检验。综述实际需求和目前技术手段，通过间接拉伸试验得到间接拉伸模量后，建立间接拉伸模量与单轴压缩模量之间关系，为模量参数验收提供一种试验方法。
技术实现要素：
本发明的目的是建立沥青混合料间接拉伸模量与单轴压缩模量关系确定方法，将其转化后与设计所使用的单轴压缩模量对比，从而能够分析现场模量与设计模量的符合程度，解决单轴压缩试验测定的沥青混合料动态模量用于路面质量评价存在缺陷和不足的情况，为将路面芯样作为检验标本的材料参数验收提供一种有效的技术手段。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
沥青混合料间接拉伸模量与单轴压缩模量关系确定方法，包括以下步骤：
步骤1，通过钻芯和双面锯切割加工成圆柱体试件，确保试件材质均匀，几何尺寸满足精度要求；试件采用旋转压实成型，并采用液压试验机进行单轴压缩动态模量试验；
步骤2，将步骤1中沥青混合料动态模量试验后的试件沿径向切为上下两部分，且两部分试件厚度为30-75mm；由于单轴压缩动态模量试验温度为20℃，其试件基本不会产生不可恢复的永久变形，因此，其试验过后的试验可用来进行间接拉伸动态模量试验，并对同一试件的两种模量测试结果进行对比分析，具有较好的代表性和一致性；
步骤3，将步骤2切断后的两部分试件放入液压试验机内，经过3-6h后至试件温度为设定试验温度，将试件从液压试验机中取出，然后从机外将位移引伸计安装到试件上；将安装好的试件放在液压试验机的间接拉伸试验夹具的下部加载条上，调整试件的位置，使试件端面上两条十字交叉的记号线与下部加载条上的标记线重合，且试件端面上位于竖向的记号线与下部加载条的中心线重合，防止位移引伸计偏离水平和竖直位置；
步骤4，步骤3试件安装好后，关闭液压试验机的门体，静置一段时间使试件温度恢复为设定试验温度；
步骤5，步骤4的试件温度恢复到设定试验温度后，首先施加作用力使试件移动，当试件与间接拉伸试验夹具的上部加载条接触后，持续施加作用力一段时间后立即停止施加，然后观察四个位移引伸计，判断位移引伸计是否达到稳定，当位移引伸计稳定后，将液压试验机内的四个位移引伸计清零，然后开始加载试验；
步骤6，在试样的设定试验温度下，对试件施加不同的频率：从25-0.1hz由高频到低频依次施加频率，且任意两个频率之间设置间隔时间，使试件的累计变形得到恢复，通过四个位移引伸计实时监测试件变形的恢复情况，当位移引伸计反映的变形恢复稳定后，再进行下一个频率的试验；
步骤7，从低到高依次调整试件的设定试验温度，然后对每一个设定试验温度从25-0.1hz由高频到低频依次施加频率；
步骤8，试验采用位移控制模式，控制试件水平最大位移为直径的0.005％±2μm；
步骤9，采用每个设定试验温度下的最后五个荷载脉冲所得结果的平均值作为依据，根据水平和竖直变形，分析计算试件间接拉伸动态模量和泊松比；
步骤10，将步骤1得到的单轴压缩动态模量与步骤9得到的间接拉伸动态模量进行对比分析，得到单轴压缩动态模量与间接拉伸动态模量的关系式。
步骤1通过钻芯和双面锯切割加工成圆柱体试件，且试件直径为100mm或150mm。
步骤6所述的间隔时间为3-10min。
步骤8所述的控制试件水平最大位移为直径的0.005％±2μm，当试件直径为100mm时，控制水平位移为5±2μm；当试件直径150mm时，控制水平位移为7±2μm。
步骤3所述的设定试验温度为低温试验温度时，设定试验温度在大于等于-10℃到小于等于5℃区间内；步骤3所述的设定试验温度为高温试验温度时，设定试验温度大于等于20℃到小于等于35℃区间内。
当步骤4所述的设定试验温度为低温试验温度时，温度恢复时间为25-40min；当步骤4所述的设定试验温度为高温试验温度时，温度恢复时间为5-10min。
本发明的有益效果为：
本发明在建立了沥青混合料间接拉伸模量和单轴压缩模量的对应关系后，即可利用现场取芯芯样进行间接拉伸模量测试，经转化后与设计所使用的单轴压缩模量对比，从而能够分析现场模量与设计模量的符合程度，在工程领域沥青路面动态模量验收工作当中，本操作方法具有一致性与有效性，简化了试验过程，大大降低了试验费用，具有广泛的应用空间和极大的应用潜力。
附图说明
图1为实施例1的lac-25混合料单轴压缩动态模量与间接拉伸动态模量关系；
图2为实施例2的lac-20混合料单轴压缩动态模量与间接拉伸动态模量关系；
图3为本发明间接拉伸试验装置示意图；
1-传感器安装框架，2-传感器调节器，3-固定夹，4-传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
沥青混合料间接拉伸模量与单轴压缩模量关系确定方法，包括以下步骤：
步骤1，通过钻芯和双面锯切割加工基质沥青lac-25沥青混合料，成圆柱体试件，试件直径为150mm，确保试件材质均匀，几何尺寸满足精度要求；试件采用旋转压实成型，并采用dts-30伺服液压试验机进行单轴压缩动态模量试验；
步骤2，将步骤1中沥青混合料动态模量试验后的试件沿径向切为上下两部分，且两部分试件厚度分别为40和65mm；由于单轴压缩动态模量试验温度为20℃，其试件基本不会产生不可恢复的永久变形，因此，其试验过后的试验可用来进行间接拉伸动态模量试验，并对同一试件的两种模量测试结果进行对比分析，具有较好的代表性和一致性；
步骤3，将步骤2切断后的两部分试件放入液压试验机内，液压试验机具有环境保温功能，控温范围-30-100℃，控温准确度0.5℃，经过2.5h后至试件温度为设定试验温度，且为-10℃，将试件从液压试验机中取出，然后从机外将位移引伸计安装到试件上；将安装好的试件放在液压试验机的间接拉伸试验夹具的下部加载条上，调整试件的位置，使试件端面上两条十字交叉的记号线与下部加载条上的标记线重合，且试件端面上位于竖向的记号线与下部加载条的中心线重合，防止位移引伸计偏离水平和竖直位置，如图3所示间接拉伸试验装置，该装置包括矩形的传感器安装框架1，在传感器安装框架1的两个长杆上分别安装有两个固定夹3，且位于同一长杆上的两个固定夹3对称设置，在传感器安装框架1的两个短杆上均安装有传感器调节器2，以用来控制内侧的传感器4与试件解除；
步骤4，步骤3试件安装好后，关闭液压试验机的门体，静置一段时间使试件温度恢复为设定试验温度，即-10℃；对于低温试验，温度为-10℃和5℃时，温度恢复时间为30min；对于高温试验，温度为20℃和35℃时，温度恢复时间为10min；
步骤5，步骤4的试件温度恢复到设定试验温度后，首先施加作用力使试件移动，当试件与间接拉伸试验夹具的上部加载条接触后，持续施加作用力10s后停止施加，然后观察四个位移引伸计，判断位移引伸计是否达到稳定，当位移引伸计稳定后，将液压试验机内的四个位移引伸计清零，然后开始加载试验；
步骤6，在试样的设定试验温度-10℃下，对试件施加不同的频率：从25hz、10hz、5hz、1hz、0.5hz和0.1hz由高频到低频依次施加频率，25hz与10hz两个频率之间的间隔时间为5min，10hz与5hz两个频率之间的间隔时间为5min，5hz与1hz两个频率之间的间隔时间为4min，1hz与0.5hz两个频率之间的间隔时间为4min，0.5hz与0.1hz两个频率之间的间隔时间为3min，当相邻两个频率之间的间隔时间计时结束后，并且四个位移引伸计反映的变形恢复稳定后，再进行下一个频率的试验；
步骤7，调整试件的设定试验温度，设定试验温度是从5℃、20℃和35℃由低温到高温依次施加，然后对每一个设定试验温度，依次从25hz、10hz、5hz、1hz、0.5hz和0.1hz由高频到低频依次施加频率；
步骤8，试验采用位移控制模式，控制试件水平最大位移为直径的0.005％，对于本实施例直径为150mm的试件，控制水平位移为7μm；
步骤9，采用最后5个荷载脉冲所得结果的平均值作为依据，根据水平和竖直变形，分析计算试件间接拉伸动态模量和泊松比，间接拉伸动态模量试验结果如表1所示；
步骤10，将步骤1得到的单轴压缩动态模量以及步骤9得到的间接拉伸动态模量进行对比分析，得到单轴压缩动态模量y与间接拉伸动态模量x的关系式为：
y＝2.5747x-2551.6
其中，y为单轴压缩动态模量，x为间接拉伸动态模量；如图1所示，其中r2是拟合优度，值为0.8325，值越大，表明拟合效果越好；
步骤11，在沥青路面设计模量验收当中，首先将取出的芯样按照步骤1～9进行间接拉伸试验，将计算得到的间接拉伸模量代入步骤10得到的拟合方程当中，确定单轴压缩模量，与设计值进行对比。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，实施例2中采用sbs改性沥青lac-20沥青混合料，混合料单轴压缩动态模量与间接拉伸动态模量关系如图2所示，步骤10得到的单轴压缩动态模量y与间接拉伸动态模量x的关系式为：y＝0.9434x 5741.8，其中r2＝0.7933，间接拉伸动态模量试验结果如表2所示。
表1间接拉伸动态模量试验结果
表2间接拉伸动态模量试验结果
1.一种沥青混合料间接拉伸模量与单轴压缩模量关系确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，通过钻芯和双面锯切割加工成圆柱体试件，确保试件材质均匀，几何尺寸满足精度要求；试件采用旋转压实成型，并采用液压试验机进行单轴压缩动态模量试验；
步骤2，将步骤1中沥青混合料动态模量试验后的试件沿径向切为上下两部分，且两部分试件厚度为30-75mm；
步骤3，将步骤2切断后的两部分试件放入液压试验机内，经过3-6h后至试件温度为设定试验温度，将试件从液压试验机中取出，然后从机外将位移引伸计安装到试件上；将安装好的试件放在液压试验机的间接拉伸试验夹具的下部加载条上，调整试件的位置，使试件端面上两条十字交叉的记号线与下部加载条上的标记线重合，且试件端面上位于竖向的记号线与下部加载条的中心线重合，防止位移引伸计偏离水平和竖直位置；
步骤4，步骤3试件安装好后，关闭液压试验机的门体，静置一段时间使试件温度恢复为设定试验温度；
步骤5，步骤4的试件温度恢复到设定试验温度后，首先施加作用力使试件移动，当试件与间接拉伸试验夹具的上部加载条接触后，持续施加作用力一段时间后立即停止施加，然后观察四个位移引伸计，判断位移引伸计是否达到稳定，当位移引伸计稳定后，将液压试验机内的四个位移引伸计清零，然后开始加载试验；
步骤6，在试样的设定试验温度下，对试件施加不同的频率：从25-0.1hz由高频到低频依次施加频率，且任意两个频率之间设置间隔时间，使试件的累计变形得到恢复，通过四个位移引伸计实时监测试件变形的恢复情况，当位移引伸计反映的变形恢复稳定后，再进行下一个频率的试验；
步骤7，从低到高依次调整试件的设定试验温度，然后对每一个设定试验温度从25-0.1hz由高频到低频依次施加频率；
步骤8，试验采用位移控制模式，控制试件水平最大位移为直径的0.005％±2μm；
步骤9，采用每个设定试验温度下的最后五个荷载脉冲所得结果的平均值作为依据，根据水平和竖直变形，分析计算试件间接拉伸动态模量和泊松比；
步骤10，将步骤1得到的单轴压缩动态模量与步骤9得到的间接拉伸动态模量进行对比分析，得到单轴压缩动态模量与间接拉伸动态模量的关系式。
2.根据权利要求1所述的沥青混合料间接拉伸模量与单轴压缩模量关系确定方法，其特征在于：步骤1通过钻芯和双面锯切割加工成圆柱体试件，且试件直径为100mm或150mm。
3.根据权利要求1所述的沥青混合料间接拉伸模量与单轴压缩模量关系确定方法，其特征在于：步骤6所述的间隔时间为3-10min。
4.根据权利要求1所述的沥青混合料间接拉伸模量与单轴压缩模量关系确定方法，其特征在于：步骤8所述的控制试件水平最大位移为直径的0.005％±2μm，当试件直径为100mm时，控制水平位移为5±2μm；当试件直径150mm时，控制水平位移为7±2μm。
5.根据权利要求1所述的沥青混合料间接拉伸模量与单轴压缩模量关系确定方法，其特征在于：步骤3所述的设定试验温度为低温试验温度时，设定试验温度在大于等于-10℃到小于等于5℃区间内；步骤3所述的设定试验温度为高温试验温度时，设定试验温度大于等于20℃到小于等于35℃区间内。
6.根据权利要求1所述的沥青混合料间接拉伸模量与单轴压缩模量关系确定方法，其特征在于：当步骤4所述的设定试验温度为低温试验温度时，温度恢复时间为25-40min；当步骤4所述的设定试验温度为高温试验温度时，温度恢复时间为5-10min。
技术总结