CN100565206C - 双箱式路面材料收缩系数测定装置 - Google Patents

Abstract

一种双箱式路面材料收缩系数测定装置，在恒温箱一侧设制冷机、另一侧设可编程控制器和计算机，恒温箱上设安装有多路电磁阀门和与环境箱盖联接的环境箱，环境箱和恒温箱以及环境箱盖的夹层中设保温层，恒温箱上设恒温箱进水接头和恒温箱出水接头以及恒温箱温度传感器，在恒温箱内至少设1个支架，环境箱内设喷雾器、电热管、环境箱温度传感器、湿度传感器、蒸发器、风扇，在环境箱内侧壁还设装有弹簧的弹簧座，在每个支架一侧上端设位移传感器的位移传感器夹、另一侧上端设支架触头，在环境箱内底部设有与支架个数相对应的试件架。它具有设计合理、结构简单、使用方便、所测数据准确、自动化程度高等优点，可测试路面材料的收缩系数。

Description

双箱式路面材料收缩系数测定装置

技术领域

本发明属于道路或其它类似构筑物铺面铺筑、修复用机器、工具或辅助设备技术领域，具体涉及到测量路面材料收缩系数的装置。

背景技术

路面直接暴露在自然环境中，太阳辐射、气温的变化影响路面结构内部温度变化并引起路面各结构层材料热胀冷缩。对于沥青路面而言，路面的横向开裂主要由两种情况引起，一是沥青面层材料，温度变化对沥青路面的变化影响很大，特别是当温度急剧下降时，沥青路面会出现低温开裂，二是面层下的基层由于温度变化出现裂缝并反射到面层。对于水泥混凝土路面而言，当温度变化剧烈时会引起水泥混凝土板内部产生很大的温度应力并出现板块翘曲变形，使水泥混凝土板在承受车辆荷载时发生断板现象。除了路面材料在温度变化时带来的不利以外，对于水泥混凝土、水泥稳定碎石、二灰稳定碎石等材料，成型初期由于水分蒸发引起干燥收缩，同样会使路面开裂。材料的温度收缩变形和干燥收缩变形对路面材料的选择、组成设计以及路面结构组合设计有重要影响，通常温缩、干缩较小的材料有利于减少路面开裂现象，并有利于路面结构的稳定。路面材料温缩系数和干缩系数能够反映材料在温度变化和湿度变化时变形的大小。

目前，测定路面材料收缩系数的仪器设备主要有应变片式路面材料温缩系数测试仪、水平试件路面材料收缩变形测试仪、垂直试件路面材料收缩变形测试仪三种。

应变片式路面材料温缩系数测试仪，采用电阻应变片和相应的电路。其原理是：将电阻应变片粘贴在被测试件表面上并放入环境箱中后，接入惠斯通电桥中，当试件受力变形时，金属电阻丝承受拉伸或压缩变形的同时电阻也将发生变化，在一定应变范围内，电阻丝的电阻改变率ΔR/R与应变ε＝ΔL/L成正比，即：ΔR/R＝k_sΔL/L，电阻应变片将被测点的应变量转换为电阳变化率ΔR/R后，电阻应变仪测定应变片中电阻值的改变量并经放大处理，便可以换算出试件的应变值。这种测试仪器的主要缺点是路面材料多种多样，路面粗糙，粘贴应变片非常困难、繁琐，以至于有些材料无法粘贴，应变胶同样会影响测试结果，路面材料在实际的使用过程中通常含有水分，试验过程中需要研究不同含水量条件下的收缩系数，在这种情况下应变片的粘贴更加困难。应变片的长度小，粘贴时只能测定试件的局部应变，特别是当试件中含有较大粒径的石块时，测试结果难以反映真实情况。此外，目前电阻应变片的价格越来越贵，增加了实验费用。

水平试件路面材料收缩变形测试仪，将成型好的长方形试件横向放置在金属试件底座上，试件的一端固定在金属试件底座上，在试件的另一端设置千分表或电子位移传感器，将试件、金属试件底座以及传感器一起放入环境箱中，当环境温度发生变化或试件失水后，试件整体收缩或伸长会引起千分表触头移动，通过位移传感器或千分表测得试件的变形量。这种方法最大的缺点是金属试件底座会受环境温度变化而变形，对测试结果影响较大。

垂直试件路面材料收缩变形测试仪，将成型好的长方形试件竖直放置在环境箱内，在环境箱中利用支架在试件上端设置千分表或电子位移传感器，当环境温度发生变化或试件失水后，试件整体收缩或伸长会引起千分表触头移动，通过位移传感器或千分表测得试件的变形量。这种路面材料收缩变形参数测试仪的缺点是传感器支架因温度变化而变形，对测试数据影响很大。为此，有人对上述路面材料收缩变形参数测试仪进行了改进，将位移传感器或千分表设置在环境箱箱壁上，并申请了中国专利，专利号为200510022724.7、发明名称为《路面材料收缩变形测试仪》。该路面材料收缩变形测试仪的主要缺点是温度、湿度变化后环境箱自身的变形对测量结果影响较大，另外，试件竖直放置并不稳定，而试验过程中环境箱处于工作状态，难免产生不同程度的振动影响试件的稳定，而试件的微小晃动对测试结果影响较大。此外，养生龄期较短的试件强度较低，竖直放置时，由于试件自重较大，底部会出现局部掉渣现象，影响试验结果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述路面材料收缩变形测试仪的缺点，提供一种设计合理、结构简单、使用方便、所测数据准确、自动化程度高的双箱式路面材料收缩系数测定装置。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：在恒温箱的一侧设制冷机、另一侧设可编程控制器和通过导线与可编程控制器相连接的计算机，恒温箱上设安装有多路电磁阀门和与环境箱盖联接的环境箱，环境箱和恒温箱以及环境箱盖的夹层中设保温层，恒温箱上设与多路电磁阀门相联通的恒温箱进水接头和恒温箱出水接头以及通过导线与可编程控制器相连接的恒温箱温度传感器，在恒温箱内至少设有1个支架，环境箱内侧壁上设通过管道与多路电磁阀门相联通的喷雾器，在环境箱内侧壁上设通过导线与可编程控制器相连接的电热管、环境箱温度传感器、湿度传感器、风扇，在环境箱内侧壁还设装有弹簧的弹簧座以及通过管道与制冷机相联通的蒸发器，在每个支架的一侧上端设装有通过导线与可编程控制器相连接的位移传感器的位移传感器夹、另一侧上端设支架触头，位移传感器的端部伸入到环境箱内，在环境箱内底部设置有与支架个数相对应的试件架。

本发明的试件架为：在每个底座上设置滚轮或轮子，在每2个滚轮或至少3个轮子上设置1个支撑框架。

本发明的支撑框架至少有2个。本发明的滚轮至少有4个或轮子至少有6个。

本发明的支撑框架为矩形框。

本发明采用了环境箱和恒温箱，并采用了计算机对环境箱内的温度和湿度进行自动控制，以及对恒温箱的温度进行自动控制，试件放置在环境箱内，并放在下面装有滚轮组的支撑框架上。试件横向水平放置，由于采用水平放置的方式，即使在试验过程中环境箱有轻微的振动，试件仍然稳定，特别对龄期较短的试件，不会出现局部不会出现掉渣现象，避免了试件自身损坏对测试结果的影响。安装位移传感器的支架横梁设置在恒温箱内，不受外界环境的影响，避免了测试过程中支架热胀冷缩变形过大影响到测试精度的弊端。本发明具有设计合理、结构简单、使用方便、所测数据准确、自动化程度高等优点，可用于测试路面材料的收缩系数。

附图说明

图1是本发明实施例1的主视图。

图2是图1的A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

在图1、2中，本实施例的双箱式路面材料收缩系数测定装置由环境箱1、风扇2、环境箱盖3、喷雾器4、电热管5、保温层6、环境箱温度传感器7、湿度传感器8、弹簧座9、位移传感器10、位移传感器夹11、恒温箱进水接头12、恒温箱温度传感器13、恒温箱出水接头14、计算机15、可编程控制器16、弹簧17、底座18、滚轮19、支撑框架20、支架21、恒温箱22、制冷机23、支架触头24、蒸发器26、多路电磁阀门27联接构成。

在恒温箱22的左侧设置有制冷机23、右侧设置有可编程控制器16和计算机15，可编程控制器16通过导线与计算机15相连接，可编程控制器16的型号为的型号为DVP14SST2，为市场销售商品，恒温箱22的上端面用螺纹紧固联接件固定联接有环境箱1，环境箱1的左侧外用螺纹紧固联接件固定联接有多路电磁阀门27。恒温箱22的右侧上通过螺纹联接安装有恒温箱进水接头12、下通过螺纹联接安装有恒温箱出水接头14、恒温箱进水接头12与恒温箱出水接头14之间通过螺纹联接安装有恒温箱温度传感器13，恒温箱出水接头14、恒温箱进水接头12通过导管与多路电磁阀门27相联通，恒温箱温度传感器13通过导线与可编程控制器16相连接。在恒温箱22内用螺纹紧固联接件固定联接有5个支架21，进水从恒温箱进水接头12进入恒温箱22内，恒温箱22内的水从恒温箱出水接头14流出，恒温箱温度传感器13将所采集到恒温箱22内的温度信号转换成电信号输出到可编程控制器16，可编程控制器16将输入的电信号进行放大转换成数字信号输出到计算机15，计算机15按事先设定的程序计算出恒温箱22内的温度并输出控制信号到可编程控制器16，可编程控制器16控制多路电磁阀门27打开或关闭，控制进水接头12通过多路电磁阀门27与出水接头14相联通或关闭，实现恒温箱22内的水温达到恒温，使得恒温箱22内的支架21为恒温。

在环境箱1的上端盖有环境箱盖3，环境箱1和恒温箱22以及环境箱盖3的夹层中安装有保温层6。环境箱1内的顶部用螺纹紧固联接件固定联接安装有两个喷雾器4，喷雾器4通过导管与多路电磁阀门27相联通，喷雾器4用于向环境箱1内喷水雾，使环境箱1内保持一定的湿度。在环境箱1内的后侧壁上用螺纹紧固联接件固定联接有电热管5和蒸发器26，电热管5通过导线与可编程控制器16相连接，电热管5用于对环境箱1内加热，蒸发器26通过导管与制冷机23相联通，蒸发器26和制冷机23用于对环境箱1内提供低温环境。在环境箱1内的左侧壁上用螺纹紧固联接件固定联接有风扇2，风扇2通过导线与可编程控制器16相连接。在环境箱1内的右侧壁上用螺纹紧固联接件固定联接有环境箱温度传感器7和湿度传感器8，环境箱温度传感器7和湿度传感器8通过导线与可编程控制器16相连接，环境箱温度传感器7用于采集境箱1内的温度信号，湿度传感器8用于采集境箱1内的湿度信号，环境箱温度传感器7将所采集境箱1内的温度信号转换成电信号输出到可编程控制器16，湿度传感器8将所采集境箱1内的湿度信号转换成电信号输出到可编程控制器16，可编程控制器16将输入的电信号进行放大转换成数字信号输出到计算机15，计算机15按照事先设定的程序对环境箱1内的温度和湿度进行控制，实现环境箱1内温度、湿度的恒定或在一定范围内按照设定值变化。当环境箱1内需要模拟高温环境时，计算机15按环境箱温度传感器7采集的环境箱1内的温度信号以及事先设定的程序计算出环境箱1内的温度并输出控制信号到可编程控制器16，可编程控制器16控制电热管5与电源接通或断开。当环境箱1内需要模拟低温环境时，计算机15按环境箱温度传感器7采集的环境箱1内的温度信号以及事先设定的程序计算出环境箱1内的温度并输出控制信号到可编程控制器16，可编程控制器16控制制冷机23与电源接通或断开。当环境箱1内需要模拟一定的湿度时，计算机15按事先设定的程序计算出环境箱1内的湿度并输出控制信号到可编程控制器16，可编程控制器16控制多路电磁阀门27打开或关闭，喷雾器4向环境箱1内喷水或关闭。在环境箱1内右侧壁湿度传感器8下用螺纹紧固联接件固定联接有弹簧座9，弹簧座9上安装有弹簧17，在每个支架21的右侧上端通过螺纹联接安装有位移传感器夹11，位移传感器夹11上通过螺纹联接安装有位移传感器10，位移传感器10的端部伸入到环境箱1并插入弹簧17内，位移传感器10通过导线与可编程控制器16相连接，在每个支架21的左侧上端通过螺纹联接安装有支架触头24。在环境箱1内底部用螺纹紧固联接件固定联接有5个试件架。

本实施例的1个试件架由1个底座18、8个滚轮19、4个支撑框架20构成。底座18用螺纹紧固联接件固定联接在环境箱1内的底部，每个滚轮19用轴固定联接在底座18上，每2个滚轮19上放置1个支撑框架20，支撑框架20为矩形框，支撑框架20可在滚轮19上自由滚动。在试验时支撑框架20的上表面放置试件25，试件25为沥青混凝土试件，也可以为水泥混凝土试件，试件25制成长方体形。这种结构的试件架，试验时，试件25水平放置在支撑框架20上，试件25的右端顶在位移传感器10的端部、左端顶在支架触头24的端部，水平放置试件25稳定，在试验过程中的轻微振动，试件25保持水平稳定，特别对龄期较短的试件25，局部不会出现掉渣现象，避免了试件25自身损坏对测试结果的影响，支撑框架20为矩形框架结构，支撑框架20的温度变化对试件25的收缩系数无影响。试件25在温度、湿度变化条件下，发生形变，位移传感器10将所采集到试件25的形变位移信号转换成电信号输出到可编程控制器16，可编程控制器16将输入的电信号进行放大转换成数字信号输出到计算机15，计算机15按事先设定的程序计算出试件25在各种环境下的收缩系数。本实施例的路面材料收缩系数测定装置，在环境箱1内可同时放置同一种路面材料不同配比的5个试件25进行路面材料收缩系数的测定，也可同时放置同一种路面材料相同配比的5个试件25进行路面材料收缩系数的测定，还可同时放置不同路面材料相同配比的5个试件25进行路面材料收缩系数的测定，大大提高了功效，与现有的路面材料收缩系数测定装置相比，功效提高5倍，不受外界环境的影响，有效地避免了外界环境温度变化引起支架21热胀冷缩变形过大对收缩系数测试精度影响的弊端。

实施例2

在本实施例中，1个试件架由1个底座18、6个滚轮19、3个支撑框架20构成。底座18用螺纹紧固联接件固定联接在环境箱1内的底部，每个滚轮19用轴固定联接在底座18上，每2个滚轮19上放置1个支撑框架20，支撑框架20为矩形框架结构。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。

实施例3

在本实施例中，1个试件架由1个底座18、4个滚轮19、2个支撑框架20构成。底座18用螺纹紧固联接件固定联接在环境箱1内的底部，每个滚轮19用轴固定联接在底座18上，每2个滚轮19上放置1个支撑框架20，支撑框架20为矩形框架结构。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。

实施例4

在以上实施例1～3中，底座18用螺纹紧固联接件固定联接在环境箱1内的底部，也可不安装底座28，在每个支撑框架20上安装有3个轮子，轮子可在底座18上滚动，支撑框架20为矩形框架结构，在试验时支撑框架20的上表面放置试件25。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。

实施例5

在以上实施例1～3中，底座18用螺纹紧固联接件固定联接在环境箱1内的底部，也可不安装底座28，在每个支撑框架20上安装有4个轮子，轮子可在底座18上滚动，支撑框架20为矩形框架结构，在试验时支撑框架20的上表面放置试件25。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。

本发明工作过程如下：

打开环境箱盖3，将已成型的长方体试件25平稳地放在承载框架20的上表面，调节支架触头24，使试件25两端分别与支架触头24和位移传感器10紧密地接触，试件25在弹簧17的作用下可以自由活动并与支架触头24紧密接触。由计算机15通过可编程控制器16控制多路电磁阀门27，将水经多路电磁阀门27、恒温箱进水接头12向恒温箱22内注水至淹没支架21的横梁，由计算机15设定环境箱1内的温度、湿度变化范围和变化速率并通过可编程控制器16进行控制，启动制冷机23、电热管5和喷雾器4，以满足设定要求。

开始试验，由于环境箱1中温度、湿度发生变化，试件25将膨胀伸长或收缩，受弹簧17的作用，试件25的左端将始终与支架触头24紧密接触，右端则始终与位移传感器10的活动头保持接触，试验过程中环境箱温度传感器7、湿度传感器8、位移传感器10、恒温箱温度传感器13将采集的数据转换成电信号输出到可编程控制器16，可编程控制器16对输入的电信号进行放大转换成数字信号输出到计算机15，计算机15按照事先设定的程序通过可编程控制器16对环境箱1内的温度和湿度和恒温箱22内的温度进行控制，位移传感器10将试验过程中采集试件25的变形量转换成电信号输出到可编程控制器16，可编程控制器16将输入的电信号进行放大转换成数字信号输出到计算机15，计算机15按照事先设定的程序，按照试件变形量与试件原始长度之比计算出试件25的收缩系数。

Claims (4)

1、一种双箱式路面材料收缩系数测定装置，其特征在于：在恒温箱(22)的一侧设制冷机(23)、另一侧设可编程控制器(16)和通过导线与可编程控制器(16)相连接的计算机(15)，恒温箱(22)上设安装有多路电磁阀门(27)和与环境箱盖(3)联接的环境箱(1)，环境箱(1)和恒温箱(22)以及环境箱盖(3)的夹层中设保温层(6)，恒温箱(22)上设与多路电磁阀门(27)相联通的恒温箱进水接头(12)和恒温箱出水接头(14)以及通过导线与可编程控制器(16)相连接的恒温箱温度传感器(13)，在恒温箱(22)内至少设有1个支架(21)，环境箱(1)内侧壁上设通过管道与多路电磁阀门(27)相联通的喷雾器(4)，在环境箱(1)内侧壁上设通过导线与可编程控制器(16)相连接的电热管(5)、环境箱温度传感器(7)、湿度传感器(8)、风扇(2)，在环境箱(1)内侧壁还设装有弹簧(17)的弹簧座(9)以及通过管道与制冷机(23)相联通的蒸发器(26)，在每个支架(21)的一侧上端设装有通过导线与可编程控制器(16)相连接的位移传感器(10)的位移传感器夹(11)、另一侧上端设支架触头(24)，支架触头(24)和位移传感器(10)均伸入到环境箱(1)内，在环境箱(1)内底部设置有与支架(21)个数相对应的试件架，放在试件架的支撑框架(20)上的试件(25)的两端分别与支架触头(24)和位移传感器(10)紧密接触。

2、按照权利要求1所述的双箱式路面材料收缩系数测定装置，其特征在于所说的试件架为：在每个底座(18)上设置滚轮(19)或轮子，在每2个滚轮(19)或至少3个轮子上设置1个支撑框架(20)。

3、按照权利要求2所述的双箱式路面材料收缩系数测定装置，其特征在于：所说的支撑框架(20)至少有2个；所说的滚轮(19)至少有4个或轮子至少有6个。

4、按照权利要求2或3所述的双箱式路面材料收缩系数测定装置，其特征在于：所说的支撑框架(20)为矩形框。

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