CN102230868B - 温控式直剪仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温控式直剪仪，包括剪切盒、水平力加载装置、将试件置于恒定温度下的测试水箱、水温检测单元和测量机构，由下剪切盒和上剪切盒组成的剪切盒安装在测试水箱内，上剪切盒通过传力机构与测量机构相接，测试水箱水平放置在水平滑道上；上剪切盒与下剪切盒间的分界线与测量机构的中心轴线布设在同一水平面上，测量机构、传力机构、测试水箱和水平力加载装置由前至后布设在同一直线上；水平力加载装置通过推动测试水箱水平向前移动使得上剪切盒与下剪切盒之间发生相对移动以对试件施加水平剪切力。本发明设计合理、结构简单、投入成本低、安装方便且操作简便、使用效果好、测试结果准确，能简便实现弹塑性材料的剪切试验。

Description

温控式直剪仪

技术领域

本发明涉及一种抗剪强度测量装置，尤其是涉及一种温控式直剪仪。

背景技术

在沥青混合料中添加专用纤维材料所组成的纤维沥青材料，在沥青路面中得到越来越广泛的应用，这种专用纤维材料在沥青混合料中发挥着吸油、稳定和加筋的效果。目前，针对纤维材料在沥青混合料中的应用，相关的行业标准从吸油率、热稳定性等7项指标对其性能进行评价，但仍缺乏“加筋效果”这一项对纤维材料性能进行评价的关键性指标，相应地亦缺乏加筋效果这一评价指标的评价方法和相应的评价设备。

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，提供一种温控式直剪仪，其设计合理、结构简单、投入成本低、安装布设方便且使用操作简便、使用效果好、测试结果准确，能简便实现弹塑性材料的剪切试验。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种温控式直剪仪，其特征在于：包括供被测试纤维沥青试件安装的剪切盒、通过所述剪切盒对纤维沥青试件施加水平剪切力的水平力加载装置、测试过程中将纤维沥青试件始终置于恒定温度下的测试水箱、对测试水箱内部所装水的水温进行检测的水温检测单元和对纤维沥青试件上所承受的水平剪切力进行测量的测量机构，所述水平力加载装置和所述测量机构均安装在水平底板上，所述剪切盒安装在测试水箱内且装于所述剪切盒中的纤维沥青试件浸泡于测试水箱内所装水中；所述剪切盒包括固定安装在测试水箱内壁上的下剪切盒和布设在下剪切盒上方的上剪切盒，所述上剪切盒通过传力机构与所述测量机构相接；所述水平底板上设置有供所述测试水箱水平来回移动的水平滑道，所述测试水箱水平放置在所述水平滑道上；所述测量机构和所述水平力加载装置分别布设在测试水箱的前后部，所述测量机构、剪切盒和水平力加载装置均呈同轴布设，所述上剪切盒与下剪切盒之间的分界线与所述测量机构的中心轴线布设在同一水平面上，且所述测量机构、传力机构、测试水箱和所述水平力加载装置由前至后布设在同一直线上；所述水平力加载装置与测试水箱相接，且所述水平力加载装置通过推动测试水箱水平向前移动使得上剪切盒与下剪切盒之间发生相对移动以对纤维沥青试件施加水平剪切力。

上述温控式直剪仪，其特征是：所述测量机构为测力传感器或者由应力环和水平剪切位移测量单元配套组成的测力机构，所述水平剪切位移测量单元安装在应力环上，所述应力环通过所述传力机构与上剪切盒相接。

上述温控式直剪仪，其特征是：所述传力机构为呈竖直向布设的曲柄，所述曲柄的前后两端部分别与应力环和上剪切盒相接，且曲柄中部自测试水箱的前侧壁上跨过。

上述温控式直剪仪，其特征是：所述测试水箱的前侧壁上安装有对测试水箱的水平向前移动方向进行导向的导向机构，所述导向机构上设置有通过对曲柄进行限位达到防止测试水箱向前移动过程中发生左右摆动的限位通道，所述限位通道的结构和尺寸均与曲柄的结构和尺寸一致；所述应力环前后部分别设置有安装支架一和安装支架二，所述安装支架一和安装支架二呈对称布设；所述安装支架一通过安装支座安装在水平底板上，所述安装支架二上安装有测试过程中防止所述测力机构发生左右摆动与上下晃动的限位机构，且安装支座二通过所述限位机构支撑在水平底板上；所述限位机构和导向机构均与所述水平加载装置呈同轴布设。

上述温控式直剪仪，其特征是：所述导向机构包括安装在测试水箱前侧壁上的导向轮架、水平安装在导向轮架上的导向轮轴和两个分别安装在导向轮轴左右端部的导向轮，所述曲柄卡装在导向轮架上且两个导向轮位于曲柄下方，所述导向轮架包括两个呈对称布设的L形支架且两个所述L形支架通过导向轮轴安装为一体，两个所述L形支架内侧壁之间的间距与曲柄的横向宽度相同，两个所述L形支架形成所述限位通道且测试水箱通过两个导向轮沿曲柄水平向前移动。

上述温控式直剪仪，其特征是：所述限位机构包括安装在水平底板上的限位支架、分别水平安装在限位支架上下两侧的上转轴和下转轴以及分别安装在上转轴和下转轴中部的上转轮和下转轮；所述上转轮和下转轮分别位于安装支架二上下两侧，所述上转轮和下转轮分别在安装支架二的上下部连续滚动且二者形成防止所述测力机构发生上下晃动的限位轮；所述限位支架上设置有通过对安装支架二进行限位达到测试过程中防止所述测力机构发生左右摆动的限位通道，所述限位通道的结构和尺寸均与安装支架二的结构和尺寸一致。

上述温控式直剪仪，其特征是：还包括推动球一，所述曲柄的后端部固定安装在上剪切盒上且其前端部与应力环之间通过球面配合推动的连接方式进行连接，所述曲柄的前端面上设置有供推动球一安装的球面凹槽一，所述应力环的后侧壁上对应设置有供推动球一安装的球面凹槽五，所述球面凹槽五的布设位置与球面凹槽一的布设位置正对且二者的机构均与推动球一的结构一致，所述推动球一卡装在曲柄和应力环之间；所述推动球一与所述水平加载装置呈同轴布设。

上述温控式直剪仪，其特征是：所述剪切盒还包括多个对上剪切盒和下剪切盒进行对位安装的对位杆件，所述对位杆件的高度大于上剪切盒的厚度，所述上剪切盒和下剪切盒上对应开有多个供所述对位杆件插装的竖直向插装孔。

上述温控式直剪仪，其特征是：所述测试水箱为自动恒温控制水箱，所述水平力加载装置为对纤维沥青试件进行等应变速率加载的加载设备，且所述水平力加载装置为手动加载装置或电动加载装置；所述手动加载装置包括安装在水平底板上的固定基座、安装在固定基座上的手轮和安装在固定基座上且由手轮带动进行前后移动的手动推动杆，所述手动推动杆与所述传力机构呈同轴布设且手动推动杆与测试水箱的后侧壁相接，所述手动推动杆与手轮之间通过传动机构一进行传动连接；所述电动加载装置包括驱动电机、对所述驱动电机进行驱动控制的电机控制器和由所述驱动电机带动进行前后移动的电动推动杆，所述电动驱动杆与所述传力机构呈同轴布设且电动驱动杆的后侧壁相接，所述电机控制器与所述驱动电机电连接，所述电动推动杆与所述驱动电机的动力输出轴之间通过传动机构二进行传动连接。

上述温控式直剪仪，其特征是：所述水平剪切位移测量单元为百分表，所述百分表安装在应力环内部；

所述手动推动杆的前端部与测试水箱的后侧壁之间通过球面配合推动的连接方式进行连接，所述手动推动杆的前端头上同轴设置有推动球三；所述电动推动杆的前端部与测试水箱的后侧壁之间通过球面配合推动的连接方式进行连接，所述电动推动杆的前端头上同轴设置有推动球四，所述测试水箱的后侧壁上对应设置有供推动球三或推动球四安装的球面凹槽三；

所述安装支架一通过安装轴安装在安装基座上，安装基座上固定安装在水平底板上；所述安装轴与所述水平加载装置呈同轴布设且其前后端部分别安装在安装基座和安装支架一上；所述安装轴的前端部固定安装在安装基座上，且其后端部与外夹板一之间通过球面配合推动的连接方式进行连接，所述安装轴的后端头上同轴设置有推动球二，所述外夹板一的前端面上对应设置有供推动球二安装的球面凹槽二。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、结构设计合理、加工制作及安装布设方便且投入成本低。

2、体积小、重量轻，且携带及搬运方便。

3、控制方便，本发明能简便实现剪切过程中的温度控制，将被测试的纤维沥青试件始终置于一个恒定温度的测试环境下。

4、实用价值高，填补了弹塑性材料剪切试验的设备空白且实现方便。

5、采用模块化设计，所用的水平力记载装置、测试水箱、曲柄、测力机构和安装基座等各组件之间拆装方便，且更换简便，能大幅度提高测试仪器的使用寿命。

6、设计合理且使用操作简便，能对纤维沥青中所添加纤维的加筋效果进行准确评价，通过水平力记载装置对测试水箱施加水平推动力，并结合传力曲柄与测量机构，简单、方便地实现通过等应变速率加载装置使得布设于测试水箱内的下剪切盒与上剪切盒之间对应产生剪切力并作用在被测试试件上，与此同时通过传力曲柄将作用在被测试试件上同步传递至测力机构上(具体是由应力环和百分表组成的常规测力机构)，并通过测力机构对所测得剪切力进行同步显示。

7、推广应用价值广，可有效推广至加细集料后的沥青混合料的力学性能评价。

综上所述，本发明设计合理、结构简单、投入成本低、安装布设方便且使用操作简便、使用效果好、测试结果准确，能简便实现弹塑性材料的剪切试验。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为本发明的立体结构示意图。

图4为本发明自动恒温控制水箱的电路原理框图。

图5为采用本发明测试得出的不同纤维用量对纤维沥青加筋效果的影响结果示意图。

图6为采用本发明测试得出的不同试验温度对纤维沥青加筋效果的影响结果示意图。

图7为采用本发明测试得出的不同纤维种类对纤维沥青加筋效果的影响结果示意图。

附图标记说明：

1-水平底板；            2-纤维沥青试件；      3-测试水箱；

3-1-球面凹槽三；        3-2-加热装置；        3-3-恒温控制器；

3-4-参数设置单元；      3-5-显示单元；        3-6-热电偶；

4-1-应力环；            4-2-百分表；          4-22-推动球一；

5-曲柄；                6-1-导向轮架；        6-2-导向轮轴；

6-3-导向轮；            7-球面凹槽一；        8-安装支架一；

8-1-内夹板一；          8-2-外夹板一；        9-安装支架二；

9-1-内夹板二；          9-2-外夹板二；        10-安装支座；

11-1-限位支架；         11-2-上转轴；         11-3-下转轴；

11-4-上转轮；           11-5-下转轮；         12-安装基座；

13-安装轴；             14-连接螺栓；         15-紧固螺栓一；

16-顶盖；               17-对正螺钉；         18-1-固定基座；

18-2-手轮；             18-3-手动推动杆；     19-1-轨道；

19-2-滚珠；             21-1-下剪切盒；       21-2-上剪切盒；

22-紧固螺栓二。

具体实施方式

如图1、图2及图3所示，本发明包括供被测试纤维沥青试件2安装的剪切盒、通过所述剪切盒对纤维沥青试件2施加水平剪切力的水平力加载装置、测试过程中将纤维沥青试件2始终置于恒定温度下的测试水箱3、对测试水箱3内部所装水的水温进行检测的水温检测单元和对纤维沥青试件2上所承受的水平剪切力进行测量的测量机构，所述水平力加载装置和所述测量机构均安装在水平底板1上，所述剪切盒安装在测试水箱3内且装于所述剪切盒中的纤维沥青试件2浸泡于测试水箱3内所装水中；所述剪切盒包括固定安装在测试水箱3内壁上的下剪切盒21-1和布设在下剪切盒21-1上方的上剪切盒21-2，所述上剪切盒21-2通过传力机构与所述测量机构相接。所述水平底板1上设置有供所述测试水箱3水平来回移动的水平滑道，所述测试水箱3水平放置在所述水平滑道上。所述测量机构和所述水平力加载装置分别布设在测试水箱3的前后部，所述测量机构、剪切盒和水平力加载装置均呈同轴布设，所述上剪切盒21-2与下剪切盒21-1之间的分界线与所述测量机构的中心轴线布设在同一水平面上，且所述测量机构、传力机构、测试水箱3和所述水平力加载装置由前至后布设在同一直线上。所述水平力加载装置与测试水箱3相接，且所述水平力加载装置通过推动测试水箱3水平向前移动使得上剪切盒21-2与下剪切盒21-1之间发生相对移动以对纤维沥青试件2施加水平剪切力。

实际使用时，所述测量机构为测力传感器或者由应力环4-1和水平剪切位移测量单元配套组成的测力机构，所述水平剪切位移测量单元安装在应力环4-1上，所述应力环4-1通过所述传力机构与上剪切盒21-2相接。本实施例中，所述水平剪切位移测量单元为百分表4-2，所述百分表4-2安装在应力环4-1内部。实际安装时，所述应力环4-1呈水平布设，所述百分表4-2水平安装在应力环4-1的正中部。实际测试时，也可以选用千分表等其它位移测量元件。

实际测试过程中，所述测试水箱3能有效确保被测试纤维沥青试件2的试验温度，通过固定安装于下剪切盒21-1和通过传力机构与所述测力机构相接的上剪切盒21-2，同时结合通过推动测试水箱3带动下剪切盒21-1同步移动的水平力加载装置能简单、方便地实现被测试纤维沥青试件2上的水平剪切力加载、传递和测量，同时加载在纤维沥青试件2上的水平剪切力调整控制方便，且力的施加方便稳定，因而能有效保证剪切强度测试试验结果的准确性。

本实施例中，所述传力机构为呈竖直向布设的曲柄5，所述曲柄5的前后两端部分别与应力环4-1和上剪切盒21-2相接，且曲柄5中部自测试水箱3的前侧壁上跨过。所述曲柄5的形状为

形，所述曲柄5的横截面为矩形。

所述测试水箱3的前侧壁上安装有对测试水箱3的水平向前移动方向进行导向的导向机构，所述导向机构上设置有通过对曲柄5进行限位达到防止测试水箱3向前移动过程中发生左右摆动的限位通道，所述限位通道的结构和尺寸均与曲柄5的结构和尺寸一致。

本实施例中，所述导向机构包括安装在测试水箱3前侧壁上的导向轮架6-1、水平安装在导向轮架6-1上的导向轮轴6-2和两个分别安装在导向轮轴6-2左右端部的导向轮6-3，所述曲柄5卡装在导向轮架6-1上且两个导向轮6-3位于曲柄5下方。所述导向轮架6-1包括两个呈对称布设的L形支架且两个所述L形支架通过导向轮轴6-2安装为一体，两个所述L形支架内侧壁之间的间距与曲柄5的横向宽度相同，两个所述L形支架形成所述限位通道且测试水箱3通过两个导向轮6-3沿曲柄5水平向前移动。实际向前移动过程中，所述导向轮6-3在曲柄5中部的下表面上不断向前滚动。实际测试过程中，所述导向机构通过对曲柄5在左右两个方向上进行限位，达到对测试水箱3和所述剪切盒的剪切方向进行限位的目的，以确保测量结果的准确性，并且使用操作非常简便。

本实施例中，实际安装过程中，所述导向轮架6-1通过多个紧固螺栓一15固定在测试水箱3的前侧壁上。

实际安装时，所述应力环4-1的前后部分别设置有安装支架一8和安装支架二9，所述安装支架一8和安装支架二9呈对称布设。所述安装支架一8通过安装支座10安装在水平底板1上，所述安装支架二9上安装有测试过程中防止所述测力机构发生左右摆动与上下晃动的限位机构，且安装支座二9通过所述限位机构支撑在水平底板1上。

本实施例中，所述限位机构包括安装在水平底板1上的限位支架11-1、分别水平安装在限位支架11-1上下两侧的上转轴11-2和下转轴11-3以及分别安装在上转轴11-2和下转轴11-3中部的上转轮11-4和下转轮11-5。所述上转轮11-4和下转轮11-5分别位于安装支架二9的上下两侧，所述上转轮11-4和下转轮11-5分别在安装支架二9的上下部连续滚动，且上转轮11-4和下转轮11-5形成防止所述测力机构(即应力环4-1和百分表4-2)发生上下晃动的限位轮。所述限位支架11-1上设置有通过对安装支架二9进行限位达到测试过程中防止所述测力机构发生左右摆动的限位通道，所述限位通道的结构和尺寸均与安装支架二9的结构和尺寸一致。

所述限位机构和导向机构均与所述水平加载装置呈同轴布设。实际使用过程中，通过所述限位机构能确保所述测力机构受力平衡，并且通过曲柄5能有效保证剪切力的准确传递，并相应进一步保证了测试结果的准确性。实际使用过程中，通过所述限位机构的限位作用并结合所述导向机构的导向作用，能使得上剪切盒21-2和下剪切盒21-1之间作用在纤维沥青试件2上的水平剪切力，简便且准确地通过曲柄5传递至所述测力机构。

为加工制作及使用方便，本实施例中，所述安装支架一8和安装支架二9的结构均相同，所述安装支架一8包括分别夹靠在应力环4-1侧壁内外两侧的内夹板一8-1和外夹板一8-2，所述内夹板一8-1和外夹板一8-2均呈竖直向布设且二者呈平行布设。所述安装支架二9包括分别夹靠在应力环4-1侧壁内外两侧的内夹板二9-1和外夹板二9-2，所述内夹板二9-1和外夹板二9-2均呈竖直向布设且二者呈平行布设。所述内夹板一8-1与外夹板一8-2之间以及内夹板二9-1与外夹板二9-2均通过连接件进行紧固连接，且内夹板一8-1、外夹板一8-2、内夹板二9-1和外夹板二9-2均为矩形板。所述限位支架11-1包括两个均呈竖直向布设的限位板，两个所述限位板呈平行布设且二者对称布设在安装支架二9的左右两侧。

本实施例中，所述连接件为连接螺栓14，并且所述连接螺栓14布设在应力环4-1的上下两侧。实际安装时，所述内夹板一8-1与外夹板一8-2通过多个连接螺栓14紧固安装为一体，并紧固卡装在应力环4-1前部。同理，所述内夹板二9-1和外夹板二9-2通过多个连接螺栓14紧固安装为一体，并紧固卡装在应力环4-1后部。

综上，所述安装支座10安装在外夹板一8-2下部，所述外夹板二9-2的上下部卡装在上转轮11-4和下转轮11-5之间，且外夹板二9-2的左右部卡装在两个限位板之间，所述外夹板二9-2的竖向高度与上转轮11-4和下转轮11-5之间的间距一致且其横向宽度与两个限位板内侧壁之间的间距一致。实际测试过程中，所述限位机构通过对外夹板二9-2在上下左右四个方向上进行限位，达到对所述测力机构进行限位的目的，以确保测量结果的准确性，并且使用操作非常简便。

实际使用过程中，所述水平力加载装置为对纤维沥青试件2进行等应变速率加载的加载设备，且所述水平力加载装置为手动加载装置或电动加载装置。本实施例中，采用手动加载装置进行加载。所述手动加载装置包括安装在水平底板1上的固定基座18-1、安装在固定基座18-1上的手轮18-2和安装在固定基座18-1上且由手轮18-2带动进行前后移动的手动推动杆18-3，所述手动推动杆18-3与所述传力机构呈同轴布设且手动推动杆18-3与测试水箱3的后侧壁相接，所述手动推动杆18-3与手轮18-2之间通过传动机构一进行传动连接。实际加载时，所述传动机构一将手轮18-2的旋转运动转换为手动推动杆18-3的水平直线运动。

本实施例中，采用手动加载装置进行实际加载时，所述手动推动杆18-3的前端部与测试水箱3的后侧壁之间通过球面配合推动的连接方式进行连接，所述手动推动杆18-3的前端头上同轴设置有推动球三18-31，所述测试水箱3的后侧壁上对应设置有供推动球三18-31安装的球面凹槽三3-1。也就是说，所述手动推动杆18-3的前端头与测试水箱3的后侧壁相接触，且手动推动杆18-3的前端头顶靠在测试水箱3的后侧壁上。

实际使用过程中，还可以采用所述电动加载装置进行水平加载。所述电动加载装置包括驱动电机、对所述驱动电机进行驱动控制的电机控制器和由所述驱动电机带动进行前后移动的电动推动杆，所述电动驱动杆与所述传力机构呈同轴布设且电动驱动杆的后侧壁相接，所述电机控制器与所述驱动电机电连接，所述电动推动杆与所述驱动电机的动力输出轴之间通过传动机构二进行传动连接。实际加载时，所述传动机构二将驱动电机动力输出轴的旋转运动转换为电动推动杆的水平直线运动。相应地，采用电动加载装置进行加载时，所述电动推动杆的前端部与测试水箱3的后侧壁之间通过球面配合推动的连接方式进行连接，所述电动推动杆的前端头上同轴设置有推动球四，所述测试水箱3的后侧壁上对应设置有供所述推动球四安装的球面凹槽三3-1。

本实施例中，所述测试水箱3为自动恒温控制水箱，通过自动恒温控制水箱将纤维沥青试件2的剪切强度测试温度始终控制在同一温度条件下。

结合图4，所述自动恒温控制水箱包括箱体、安装在所述箱体底部的加热装置3-2、对加热装置3-2进行控制的恒温控制器3-3以及分别与所述恒温控制器3-3相接的参数设置单元3-4和显示单元3-5，所述加热装置3-2和所述水温检测单元均与恒温控制器3-3电连接。本实施例中，所述水温检测单元为热电偶3-6。

本实施例中，布设在水平底板1上且供测试水箱3水平移动的水平滑道包括两个平行布设的轨道19-1和均匀布设在各轨道19-1上的多个滚珠19-2，所述测试水箱3的箱体底部对应设置有多个与滚珠19-2结构相对应的滚动槽，多个所述滚动槽呈均匀布设，且多个所述滚动槽的布设位置与多个滚珠19-2的布设位置相对应。

所述剪切盒还包括多个对上剪切盒21-2和下剪切盒21-1进行对位安装的对位杆件，所述对位杆件的高度大于上剪切盒21-2的厚度，所述上剪切盒21-2和下剪切盒21-1上对应开有多个供所述对位杆件插装的竖直向插装孔。本实施例中，所述对位杆件和所述插装孔的数量均为两个，且两个所述插装孔分别布设在上剪切盒21-2和下剪切盒21-1的两个顶角上。所述对位杆件具体为对正螺钉17。

本实施例中，所述上剪切盒21-2和下剪切盒21-1均为方形剪切盒，且上剪切盒21-2和下剪切盒21-1的长度、宽度和高度均相同，上剪切盒21-2和下剪切盒21-1之间通过对正螺钉17进行连接。所述纤维沥青试件2为圆柱形试件，所述上剪切盒21-2和下剪切盒21-1内部对应开有供所述圆柱形试件安装的圆柱形剪切腔，且上剪切盒21-2和下剪切盒21-1内部所开设剪切腔的结构和尺寸均相同。两个所述对正螺钉17布设在所述上剪切盒21-2和下剪切盒21-1的一条对角线上。

同时，所述上剪切盒21-2上部开有用于装入纤维沥青试件2的试件装入口且所述试件装入口上设置有顶盖16。本实施例中，实际进行安装时，所述顶盖16通过多个紧固螺栓一15固定在上剪切盒21-2上部且所述紧固螺栓一15的数量为两个，所述下剪切盒21-1通过多个紧固螺栓二22固定在测试水箱3上。

实际安装时，本发明还包括推动球一4-22，所述曲柄5的后端部固定安装在上剪切盒21-2上且其前端部与应力环4-1之间通过球面配合推动的连接方式进行连接，所述曲柄5的前端面上设置有供推动球一4-22安装的球面凹槽一7，所述应力环4-1的后侧壁上对应设置有供推动球一4-22安装的球面凹槽五，所述球面凹槽五的布设位置与球面凹槽一7的布设位置正对且二者的机构均与推动球一4-22的结构一致，所述推动球一4-22卡装在曲柄5和应力环4-1之间；所述推动球一4-22与所述水平加载装置呈同轴布设。本实施例中，所述推动球一4-22为钢球，所述球面凹槽五具体开设在应力环4-1自安装支架二9伸出的凸起部分上。因而，所述曲柄5的前端部通过推动球一4-22顶靠在应力环4-1的后侧壁上。

实际进行剪切强度测试时，由于曲柄5前端部与应力环4-1之间通过球面配合推动的连接方式进行连接，此种连接方式能有效保证水平剪切力传递至测力机构上的力传递方向，同时此连接方式为相对的活动链接，力的传递更加方便，使用寿命长，连接方便，并且能有效保证通过曲柄5传递过来的水平剪切力完全传递到测力机构上，以保证所述测力机构测试结果的准确性(即所述测力机构所测得剪切力数值与纤维沥青试件2上所承受的剪切力大小完全一致)。

实际对测力机构进行安装时，所述安装支架一8通过安装轴13安装在安装基座12上，安装基座12上固定安装在水平底板1上。所述安装轴13与所述水平加载装置呈同轴布设且其前后端部分别安装在安装基座12和安装支架一8上，所述安装轴13的后端部具体安装在外夹板一8-2的前端面上且其前端部固定安装在安装基座12上，安装轴13的后端部与外夹板一8-2之间通过球面配合推动的连接方式进行连接，所述安装轴13的后端头上同轴设置有推动球二13-1，所述外夹板一8-2的前端面上对应设置有供推动球二13-1安装的球面凹槽二。本实施例中，所述安装基座12与安装轴13呈同轴布设，所述安装轴13与所述水平加载装置呈同轴布设。也就是说，所述安装轴13的后端部顶靠在外夹板一8-2的前端面上。

实际测试之前，需进行的准备工作如下：首先，根据预先设计的测试温度，对测试水箱3的内部水温进行控制调整并将测试水箱3的内部水温调整至预设温度，以确保纤维沥青试件2始终在规定的温度条件下进行试验；试验之前，先将安装基座12、测力机构、曲柄5、测试水箱3和水平加载装置由前至后依次安装在水平底板1上，并将测试水箱3放置在水平滑道上，同时将下剪切盒21-1固定安装在测试水箱3内，且安装过程中，应确保安装基座12、测力机构、曲柄5、测试水箱3、下剪切盒21-1和水平加载装置安装在由前至后安装在同一轴线上，即所述测力机构安装在安装基座12的正后方，所述曲柄5安装在测力机构的正后方，所述剪切盒安装在曲柄5的正后方，且测试水箱3位于所述测力机构的正后方，所述水平加载装置安装在所述测试水箱3的正后方；之后，再将上剪切盒21-2通过水平放置在下剪切盒21-1上方且对上剪切盒21-2进行安装时，通过对正螺钉17对上剪切盒21-2的安装位置进行对位调整；随后，再将预先制作好的纤维沥青试件2安装在由下剪切盒21-1和上剪切盒21-2组成的剪切盒内；然后，对水平加载装置和测力机构(具体是应力环4-1和百分表4-2)的安装高度进行调整，使得水平加载装置中手动推动杆18-3和应力环4-1的中心轴线均与上剪切盒21-2和下剪切盒21-1之间的分界线处于同一水平线上；最后，转动手轮18-2，并通过手动推动杆18-3推动测试水箱3沿水平滑道水平向前移动，且测试水箱3向前移动过程中，带动安装在其内的剪切盒和后端部固定在上剪切盒21-2上的曲柄5同步水平向前移动，直至曲柄5前端面上的球面凹槽一7刚好接触应力环4-1时停止转动，之后便可进行剪切强度测试。且停止转动之前将钢球卡装在球面凹槽一7与球面凹槽五之间，所述钢球与所述水平加载装置呈同轴布设，具体是与所述水平加载装置中的手动推动杆18-3呈同轴布设。

采用本发明进行剪切强度测试时，先去掉固定上剪切盒21-2和下剪切盒21-1的对正螺钉17，并通过两个紧固螺栓一15将顶盖16紧固在上剪切盒21-2上部；之后，通过水平加载装置等应变的加力(手轮18-2的转速为5秒/转)，且水平加载装置加载过程中，通过手动推动杆18-3将水平向前推动力传递至测试水箱3并推动测试水箱3水平向前做直线运动；测试水箱3水平向前移动过程中，由于下剪切盒21-1固定安装在测试水箱3的内壁上，因而下剪切盒21-1随测试水箱3同步向前移动，而上剪切盒21-2由于通过曲柄5和钢球与应力环4-1间接接触，因而在应力环4-1的作用下，上剪切盒21-2与下剪切盒21-1之间产生相对运动，并相应在纤维沥青试件2的中部(即上剪切盒21-2与下剪切盒21-1之间的分界处)产生剪切作用直至纤维沥青试件2断裂。所述水平加载装置加载过程中，手动推动杆18-3每转一圈记录一组百分表4-2的读数，并相应求出纤维沥青试件2断裂之前的剪切过程中百分表4-2读数的最大值，将求出的百分表4-2读数最大值乘以应力环4-1的校正系数便获得相应的剪应力值。因而，实际测试过程中，百分表4-2的数值反映了剪切力的大小，应同步记录测试过程中百分表4-2上显示的最大值。

本实施例中，采用本发明进行以下三类试验：

第一类测试：采用本发明且按照上述使用方法，在恒定加载速度(手轮18-2的转速为5秒/转)和相同温度条件下，对多个纤维沥青试件2分别进行剪切强度测试试验。本类测试中，所用多个纤维沥青试件2中所加纤维材料的种类相同，但各纤维沥青试件2中所加纤维材料的掺量不同，其测试结果详见图5。此时，多个纤维沥青试件2所加的纤维材料均为木质素纤维，且测试温度均为20℃，即测试水箱3内的水温始终为20℃。图5中，横坐标为纤维沥青试件2中纤维材料的掺量，纵坐标为纤维沥青试件2的抗剪强度值(即测试得出的剪切过程中百分表4-2读数的最大值)。

从图5可看出：在相同的试验温度条件下，且所添加纤维材料的种类相同时，纤维材料的掺量越多，百分表4-2的读数越大，表示纤维沥青的抗剪能力越强，也就是说，纤维材料对纤维沥青的加筋效果越明显。但纤维掺量不可过多，必须控制在一定范围内。

第二类测试：采用本发明且按照上述使用方法，在恒定加载速度(手轮18-2的转速为5秒/转)条件下，对多个纤维沥青试件2分别进行剪切强度测试试验。本类测试中，所用多个纤维沥青试件2中所加纤维材料的种类和掺量均相同，但对各纤维沥青试件2进行测试时的试验温度不同，其测试结果详见图6。此时，多个纤维沥青试件2所加的纤维材料均为木质素纤维且掺加量均为6.8wt％。图6中，横坐标为对纤维沥青试件2进行测试时的试验温度，纵坐标为测试得出的剪切过程中百分表4-2读数的最大值，上一条测试曲线为掺加6.8wt％木质素纤维的纤维沥青试件2的测试曲线，下一条测试曲线为未掺加纤维材料的纯沥青试件的测试曲线。

从图6可看出：在纤维沥青混合料中所掺加纤维材料的种类和掺量不变时，试验温度越高，纯沥青与纤维沥青的抗剪强度值越小，即纯沥青与纤维沥青的抗剪能力越弱，随着温度进一步升高，纯沥青与纤维沥青抗剪能力趋于相同；反之，纤维沥青试件2的抗剪强度值越高，“加筋”效果体现的越明显，纯沥青与纤维沥青的抗剪能力差距越大。

第三类测试：采用本发明且按照上述使用方法，在恒定加载速度(手轮18-2的转速为5秒/转)和相同温度条件下，对多个纤维沥青试件2分别进行剪切强度测试试验。且本类测试中，所用多个纤维沥青试件2中所加纤维材料的掺量均相同，但各纤维沥青试件2中所加纤维材料的种类均不同，其测试结果详见图7。此时，多个纤维沥青试件2所加纤维材料的掺量均为6wt％，且测试温度均为20℃，即测试水箱3内的水温始终为20℃。图7中，横坐标为对纤维沥青试件2中所加纤维材料的种类，纵坐标为测试得出的纤维沥青试件2的抗剪强度值。本实施例中，分别对纯沥青试件、掺加有木质素纤维材料的纤维沥青试件2、掺加有聚酯纤维材料的纤维沥青试件2、掺加有矿物纤维材料的纤维沥青试件2和掺加有复合纤维材料的纤维沥青试件2五个试件进行测试。

从图7可看出：在同一实验温度与同一纤维掺量条件下，不同纤维材料在沥青混合料中的抗剪能力有明显的差异，说明纤维类型不同，其在沥青混合料中发挥的加筋效果有一定的区别，其中聚酯纤维相对表现出的抗剪能力最显著。从对沥青的“加筋”效果(抗剪强度)这一指标来看，复合纤维一般是木质素纤维的4倍之多；聚酯纤维与矿物纤维相对于纯沥青的百分表读数最大值较大；矿物纤维还稍强于聚酯纤维。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种温控式直剪仪，其特征在于：包括供被测试纤维沥青试件（2）安装的剪切盒、通过所述剪切盒对纤维沥青试件（2）施加水平剪切力的水平力加载装置、测试过程中将纤维沥青试件（2）始终置于恒定温度下的测试水箱（3）、对测试水箱（3）内部所装水的水温进行检测的水温检测单元和对纤维沥青试件（2）上所承受的水平剪切力进行测量的测量机构，所述水平力加载装置和所述测量机构均安装在水平底板（1）上，所述剪切盒安装在测试水箱（3）内且装于所述剪切盒中的纤维沥青试件（2）浸泡于测试水箱（3）内所装水中；所述剪切盒包括固定安装在测试水箱（3）内壁上的下剪切盒（21-1）和布设在下剪切盒（21-1）上方的上剪切盒（21-2），所述上剪切盒（21-2）通过传力机构与所述测量机构相接；所述水平底板（1）上设置有供所述测试水箱（3）水平来回移动的水平滑道，所述测试水箱（3）水平放置在所述水平滑道上；所述测量机构和所述水平力加载装置分别布设在测试水箱（3）的前后部，所述测量机构、剪切盒和水平力加载装置均呈同轴布设，所述上剪切盒（21-2）与下剪切盒（21-1）之间的分界线与所述测量机构的中心轴线布设在同一水平面上，且所述测量机构、传力机构、测试水箱（3）和所述水平力加载装置由前至后布设在同一直线上；所述水平力加载装置与测试水箱（3）相接，且所述水平力加载装置通过推动测试水箱（3）水平向前移动使得上剪切盒（21-2）与下剪切盒（21-1）之间发生相对移动以对纤维沥青试件（2）施加水平剪切力；所述测量机构为测力传感器或者由应力环（4-1）和水平剪切位移测量单元配套组成的测力机构，所述水平剪切位移测量单元安装在应力环（4-1）上，所述应力环（4-1）通过所述传力机构与上剪切盒（21-2）相接；所述传力机构为呈竖直向布设的曲柄（5），所述曲柄（5）的前后两端部分别与应力环（4-1）和上剪切盒（21-2）相接，且曲柄（5）中部自测试水箱（3）的前侧壁上跨过；所述测试水箱（3）的前侧壁上安装有对测试水箱（3）的水平向前移动方向进行导向的导向机构，所述导向机构上设置有通过对曲柄（5）进行限位达到防止测试水箱（3）向前移动过程中发生左右摆动的限位通道，所述限位通道的结构和尺寸均与曲柄（5）的结构和尺寸一致；所述应力环（4-1）前后部分别设置有安装支架一（8）和安装支架二（9），所述安装支架一（8）和安装支架二（9）呈对称布设；所述安装支架一（8）通过安装支座（10）安装在水平底板（1）上，所述安装支架二（9）上安装有测试过程中防止所述测力机构发生左右摆动与上下晃动的限位机构，且安装支座二（9）通过所述限位机构支撑在水平底板（1）上；所述限位机构和导向机构均与所述水平加载装置呈同轴布设；所述导向机构包括安装在测试水箱（3）前侧壁上的导向轮架（6-1）、水平安装在导向轮架（6-1）上的导向轮轴（6-2）和两个分别安装在导向轮轴（6-2）左右端部的导向轮（6-3），所述曲柄（5）卡装在导向轮架（6-1）上且两个导向轮（6-3）位于曲柄（5）下方，所述导向轮架（6-1）包括两个呈对称布设的L形支架且两个所述L形支架通过导向轮轴（6-2）安装为一体，两个所述L形支架内侧壁之间的间距与曲柄（5）的横向宽度相同，两个所述L形支架形成所述限位通道且测试水箱（3）通过两个导向轮（6-3）沿曲柄（5）水平向前移动；所述限位机构包括安装在水平底板（1）上的限位支架（11-1）、分别水平安装在限位支架（11-1）上下两侧的上转轴（11-2）和下转轴（11-3）以及分别安装在上转轴（11-2）和下转轴（11-3）中部的上转轮（11-4）和下转轮（11-5）；所述上转轮（11-4）和下转轮（11-5）分别位于安装支架二（9）上下两侧，所述上转轮（11-4）和下转轮（11-5）分别在安装支架二（9）的上下部连续滚动且二者形成防止所述测力机构发生上下晃动的限位轮；所述限位支架（11-1）上设置有通过对安装支架二（9）进行限位达到测试过程中防止所述测力机构发生左右摆动的限位通道，所述限位通道的结构和尺寸均与安装支架二（9）的结构和尺寸一致。

2.按照权利要求1所述的温控式直剪仪，其特征在于：还包括推动球一（4-22），所述曲柄（5）的后端部固定安装在上剪切盒（21-2）上且其前端部与应力环（4-1）之间通过球面配合推动的连接方式进行连接，所述曲柄（5）的前端面上设置有供推动球一（4-22）安装的球面凹槽一（7），所述应力环（4-1）的后侧壁上对应设置有供推动球一（4-22）安装的球面凹槽五，所述球面凹槽五的布设位置与球面凹槽一（7）的布设位置正对且二者的机构均与推动球一（4-22）的结构一致，所述推动球一（4-22）卡装在曲柄（5）和应力环（4-1）之间；所述推动球一（4-22）与所述水平加载装置呈同轴布设。

3.按照权利要求1所述的温控式直剪仪，其特征在于：所述剪切盒还包括多个对上剪切盒（21-2）和下剪切盒（21-1）进行对位安装的对位杆件，所述对位杆件的高度大于上剪切盒（21-2）的厚度，所述上剪切盒（21-2）和下剪切盒（21-1）上对应开有多个供所述对位杆件插装的竖直向插装孔。

4.按照权利要求1所述的温控式直剪仪，其特征在于：所述测试水箱（3）为自动恒温控制水箱，所述水平力加载装置为对纤维沥青试件（2）进行等应变速率加载的加载设备，且所述水平力加载装置为手动加载装置或电动加载装置；所述手动加载装置包括安装在水平底板（1）上的固定基座（18-1）、安装在固定基座（18-1）上的手轮（18-2）和安装在固定基座（18-1）上且由手轮（18-2）带动进行前后移动的手动推动杆（18-3），所述手动推动杆（18-3）与所述传力机构呈同轴布设且手动推动杆（18-3）与测试水箱（3）的后侧壁相接，所述手动推动杆（18-3）与手轮（18-2）之间通过传动机构一进行传动连接；所述电动加载装置包括驱动电机、对所述驱动电机进行驱动控制的电机控制器和由所述驱动电机带动进行前后移动的电动推动杆，所述电动驱动杆与所述传力机构呈同轴布设且电动驱动杆的后侧壁相接，所述电机控制器与所述驱动电机电连接，所述电动推动杆与所述驱动电机的动力输出轴之间通过传动机构二进行传动连接。

5.按照权利要求4所述的温控式直剪仪，其特征在于：所述水平剪切位移测量单元为百分表（4-2），所述百分表（4-2）安装在应力环（4-1）内部；

所述手动推动杆（18-3）的前端部与测试水箱（3）的后侧壁之间通过球面配合推动的连接方式进行连接，所述手动推动杆（18-3）的前端头上同轴设置有推动球三（18-31）；所述电动推动杆的前端部与测试水箱（3）的后侧壁之间通过球面配合推动的连接方式进行连接，所述电动推动杆的前端头上同轴设置有推动球四，所述测试水箱（3）的后侧壁上对应设置有供推动球三（18-31）或推动球四安装的球面凹槽三（3-1）；

所述安装支架一（8）通过安装轴（13）安装在安装基座（12）上，安装基座（12）上固定安装在水平底板（1）上；所述安装轴（13）与所述水平加载装置呈同轴布设且其前后端部分别安装在安装基座（12）和安装支架一（8）上；所述安装轴（13）的前端部固定安装在安装基座（12）上，且其后端部与外夹板一（8-2）之间通过球面配合推动的连接方式进行连接，所述安装轴（13）的后端头上同轴设置有推动球二（13-1），所述外夹板一（8-2）的前端面上对应设置有供推动球二（13-1）安装的球面凹槽二。

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