CN102393335A - 贯入式路面浅层强度探测仪 - Google Patents

Abstract

贯入式路面浅层强度探测仪，它涉及一种路面强度探测仪，以解决现有技术无法探测混凝土路面浅层强度的问题。该探测仪包括基座、第一圆盘、第二圆盘、导向杆、冲击锤、贯入器、卡扣和三个固定杆，所述的基座包括圆筒、法兰、三个支撑板和三个肋板，圆筒的下端外壁面上均布固接有三个支撑板，圆筒的外壁面和每个支撑板之间固接有一个肋板，圆筒的上端面上固接有法兰，第一圆盘和法兰通过三个固定杆固定连接，第二圆盘的外圆周侧面与圆筒的内壁面固接，导向杆与第二圆盘滑动配合，导向杆与第一圆盘和冲击锤滑动配合，卡扣与导向杆可拆卸连接，导向杆的大直径端的下端设有一个凹槽，导向杆与贯入器滑动配合，本发明用于混凝土路面浅层强度探测。

Description

贯入式路面浅层强度探测仪

技术领域

本发明涉及一种路面强度探测仪。

背景技术

目前，路面浅层强度的现场探测方法有贝克曼梁弯沉仪、落锤式弯沉仪FWD、探地雷达法、超声波法、WINDSOR法、针贯入法(混凝土强度的贯入阻力法和测钉压入法)和回弹仪法等；实验室方法有CBR法、芯样抗压和劈裂试验法等。

弯沉法(贝克曼梁和FWD)是道路工程领域用于评定路面结构承载能力广泛使用的方法。总体而言，测得的弯沉值是路面表面以下所有结构层对荷载的综合反应。所以，它无法探测路面浅层强度。

探地雷达法是通过发射天线发射脉冲电磁波讯号；根据反射讯号到达滞后时间及目标物体平均反射波速，可以大致计算出探测目标的距离，多用于公路面层厚度测得和缺陷检测等，由于凝冰对路面浅层产生的损伤没有明显的界面，因此，它也不能探测路面浅层强度。超声波法与探地雷达法类似，也不能探测路面浅层强度。

回弹仪法测定的是自混凝土表面一定深度的混凝土强度综合值，它只能给一个总体的评价，它不能获得不同深度的混凝土强度值。

混凝土的针贯入法(混凝土强度的贯入阻力法和测钉压入法)依据ASTM给出的混凝土贯入深度与强度的对应关系，用贯入器贯入深度或测定压入深度来评价混凝土强度。但是，该方法存在以下不足：

(1)、需要现场预先固定测试提供反力的辅助装置，工艺很繁琐，操作不方便；

(2)、无法测定具体深度的混凝土强度；

(3)、无法控制贯入功，多是贯入功固定，贯入器贯入或压入的深度不能人为控制。

CBR法是将贯入器压入距地面2.5mm深混凝土内，它无法探测路面表层强度；芯样抗压和劈裂试验法对混凝土强度探测时，由于取芯样过程中，以及在实验室内芯样切割工程中，尤其是沥青混凝土浅层强度探测时，产生的扰动是不可忽视和难以避免，因此也不能进行路面浅层强度探测。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术无法探测混凝土路面浅层强度的问题，进而提供一种贯入式路面浅层强度探测仪。

本发明为解决上述问题而采取的技术方案是：本发明的贯入式路面浅层强度探测仪包括基座、第一圆盘、第二圆盘、导向杆、冲击锤、贯入器、卡扣和三个固定杆，所述的基座包括圆筒、法兰、三个支撑板和三个肋板，导向杆为阶梯式圆柱形导向杆，圆筒的下端外壁面上均布固接有三个支撑板，圆筒的外壁面和每个支撑板之间固接有一个肋板，圆筒的筒壁上位于三个支撑板中的相邻两个支撑板之间设有一个操作孔，圆筒的上端面上固接有法兰，圆筒和法兰同轴设置，第一圆盘位于法兰的正上方，第一圆盘和法兰通过三个固定杆固定连接，第二圆盘的外圆周侧面与圆筒的内壁面固接，圆筒和第二圆盘同轴设置，第二圆盘的上端面的中心处沿该第二圆盘的轴向设有第四通孔，第一圆盘的上端面的中心处沿该第一圆盘的轴向设有第一通孔，导向杆的大直径端设置在第二圆盘上的第四通孔内，导向杆与第二圆盘滑动配合，冲击锤的上端面上沿该冲击锤的轴向设有第五通孔，导向杆的小直径端依次穿出冲击锤上的第五通孔和第一圆盘上的第一通孔，导向杆分别与第一圆盘和冲击锤滑动配合，导向杆的大直径端的外径大于冲击锤上的第五通孔的孔径，卡扣位于冲击锤与第一圆盘之间，卡扣与导向杆的小直径端可拆卸连接，导向杆的大直径端的下端面中心处沿该导向杆的轴向设有一个凹槽，贯入器的上端置于凹槽内，导向杆与贯入器滑动配合。

本发明的有益效果是：

(1)、本发明适用于沥青混凝土路面和水泥混凝土路面，能对路面浅层强度快速有效的探测，

(2)、探测沥青混凝土路面时，探测深度小于等于10cm；探测水泥混凝土路面时，探测深度小于等于2cm，

(3)、本发明还具有锤击功可调(通过卡扣的高度调整，调整击锤的高度，能调整锤击功大小)以及贯入器高度、截面尺寸、端部形状可选的特点，

(4)、采用本发明的探测仪，对贯入深度和强度(抗压强度和抗拉强度)拟合，进行回归分析，能对不同贯入深度的路面浅层强度进行评定，也能对实验试件进行浅层强度评定。

(5)、本发明结构简单，操作方便。

附图说明

图1是本发明的整体结构主视图，图2是本发明的基座和第二圆盘连接结构俯视图，图3是本发明的第一圆盘的结构俯视图，图4是本发明的冲击锤的结构俯视图，图5是本发明的具体实施方式四中给出的贯入器的结构主视图，图6是本发明的具体实施方式六中给出的贯入器的结构主视图，图7是图5的俯视图，图8是图6的俯视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图8说明本实施方式，本实施方式的贯入式路面浅层强度探测仪包括基座1、第一圆盘5、第二圆盘6、导向杆7、冲击锤8、贯入器10、卡扣9和三个固定杆4，所述的基座1包括圆筒1-1、法兰1-2、三个支撑板1-4和三个肋板1-5，导向杆7为阶梯式圆柱形导向杆，圆筒1-1的下端外壁面上均布固接有三个支撑板1-4，圆筒1-1的外壁面和每个支撑板1-4之间固接有一个肋板1-5，圆筒1-1的筒壁上位于三个支撑板1-4中的相邻两个支撑板1-4之间设有一个操作孔1-3，圆筒1-1的上端面上固接有法兰1-2，圆筒1-1和法兰1-2同轴设置，第一圆盘5位于法兰1-2的正上方，第一圆盘5和法兰1-2通过三个固定杆4固定连接，第二圆盘6的外圆周侧面与圆筒1-1的内壁面固接，圆筒1-1和第二圆盘6同轴设置，第二圆盘6的上端面的中心处沿该第二圆盘6的轴向设有第四通孔6-1，第一圆盘5的上端面的中心处沿该第一圆盘5的轴向设有第一通孔5-1，导向杆7的大直径端设置在第二圆盘6上的第四通孔6-1内，导向杆7与第二圆盘6滑动配合，冲击锤8的上端面上沿该冲击锤8的轴向设有第五通孔8-1，导向杆7的小直径端依次穿出冲击锤8上的第五通孔8-1和第一圆盘5上的第一通孔5-1，导向杆7分别与第一圆盘5与冲击锤8滑动配合，导向杆7的大直径端的外径大于冲击锤8上的第五通孔8-1的孔径，卡扣9位于冲击锤8与第一圆盘5之间，卡扣9与导向杆7的可拆卸连接，导向杆7的大直径端的下端面中心处沿该导向杆7的轴向设有一个凹槽7-1，贯入器10的上端置于凹槽7-1内，导向杆7与贯入器10滑动配合。

本实施方式的三个固定杆4沿法兰1-2的圆周方向均布设置，如此设置，保证探测仪探测路面稳定可靠。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的导向杆7的小直径端的外径D为30mm，大直径端的外径D1为80mm。如此设置，满足设计要求，为了防止出现应力集中造成上下部脱落，本导向杆经车床加工一体成型。冲击锤在下落的过程中将直接冲击在导向杆的台阶上，将冲击锤的冲击功向下传递。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的导向杆7小直径端的顶部外壁上沿导向杆7的轴向至上而下标有刻度H，该刻度H的量程范围为0～150mm。如此设置，能直接在导向杆上读出贯入器的贯入深度，便于测量。其它与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图1、图5和图7说明本实施方式，本实施方式所述的贯入器10由上至下依次由同轴设置并制成一体的第一圆柱体10-1、圆台10-2、第二圆柱体10-3和圆锥体10-4构成。如此设置，满足设计要求。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图5说明本实施方式，本实施方式所述的贯入器10的第二圆柱体10-3的直径D3为12mm、10mm、8mm或6mm，所述的圆锥体10-4的圆心角α为58～62°。如此设置，满足设计要求，适合不同路面的需要。其它与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图1、图6和图8说明本实施方式，本实施方式所述的贯入器10由上至下依次由同轴设置并制成一体的第一圆柱体10-1、圆台10-2、第二圆柱体10-3构成。如此设置，满足设计要求。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：结合图6说明本实施方式，本实施方式所述的贯入器10的第二圆柱体10-3的直径D3为12mm、10mm、8mm或6mm。如此设置，满足设计要求，适合不同路面的需要。其它与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述的冲击锤8为圆柱体，圆柱体冲击锤的外径D5为90mm～160mm。如此设置，满足设计要求。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式九：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述的圆柱体冲击锤8的外侧壁面上设有两个把手8-2，所述的两个把手8-2沿冲击锤8的轴向对称设置。如此设置，操作方便，满足设计要求。其它与具体实施方式八相同。

具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式的探测仪还包括三个螺栓2，每个支撑板1-4上设有一个螺纹孔1-6，每个螺栓2与相应的螺纹孔1-6螺纹连接。如此设置，当路面未处于水平状态时，通过螺栓对探测仪进行调平，操作简单方便，使探测仪整体处于竖直状态，保证冲击过程中冲击锤每次都竖直下落，避免冲击功的损失，避免测量数据出现误差。其它与具体实施方式一相同。

工作过程

选择待测的混凝土路面，将导向杆7的大直径端穿过第二圆盘6的第四通孔6-1内，选择一定重量的冲击锤8，冲击锤8上的第五通孔8-1穿入导向杆7的小直径端，将导向杆5穿过第一圆盘5的第一通孔5-1内，将第一圆盘5和第二圆盘6通过固定杆4连接固定，并固定卡扣9，随后利用水准器对探测仪进行调平，使探测仪处于竖直状态，确保冲击锤8竖直下落，避免冲击功的损失。最后选择一定规格的贯入器10装进导向杆7大直径端的下端面的凹槽7-1内，并保证贯入器10处于竖直状态，确保冲击锤8向下冲击贯入器10，贯入器10只承受竖直方向力的作用，探测仪安装和调节完成后，开始冲击作业，本发明将一定规格的贯入器8打入混凝土路面中，根据贯入的难易程度来确定混凝土路面的强度，在贯入器8贯入路面混凝土的过程中，由于受到混凝土的阻力，混凝土的强度越大，贯入的阻力就越大，相应的贯入的深度就越浅，因此，在一定的贯入深度、锤重、冲击高度和贯入器尺寸的条件下，通过建立冲击次数与混凝土路面浅层强度之间的关系，实现路面强度的评定。

Claims (10)

1.贯入式路面浅层强度探测仪，其特征在于：该探测仪包括基座(1)、第一圆盘(5)、第二圆盘(6)、导向杆(7)、冲击锤(8)、贯入器(10)、卡扣(9)和三个固定杆(4)，所述的基座(1)包括圆筒(1-1)、法兰(1-2)、三个支撑板(1-4)和三个肋板(1-5)，导向杆(7)为阶梯式圆柱形导向杆，圆筒(1-1)的下端外壁面上均布固接有三个支撑板(1-4)，圆筒(1-1)的外壁面和每个支撑板(1-4)之间固接有一个肋板(1-5)，圆筒(1-1)的筒壁上位于三个支撑板(1-4)中的相邻两个支撑板(1-4)之间设有一个操作孔(1-3)，圆筒(1-1)的上端面上固接有法兰(1-2)，圆筒(1-1)和法兰(1-2)同轴设置，第一圆盘(5)位于法兰(1-2)的正上方，第一圆盘(5)和法兰(1-2)通过三个固定杆(4)固定连接，第二圆盘(6)的外圆周侧面与圆筒(1-1)的内壁面固接，圆筒(1-1)和第二圆盘(6)同轴设置，第二圆盘(6)的上端面的中心处沿该第二圆盘(6)的轴向设有第四通孔(6-1)，第一圆盘(5)的上端面的中心处沿该第一圆盘(5)的轴向设有第一通孔(5-1)，导向杆(7)的大直径端设置在第二圆盘(6)上的第四通孔(6-1)内，导向杆(7)与第二圆盘(6)滑动配合，冲击锤(8)的上端面上沿该冲击锤(8)的轴向设有第五通孔(8-1)，导向杆(7)的小直径端依次穿出冲击锤(8)上的第五通孔(8-1)和第一圆盘(5)上的第一通孔(5-1)，导向杆(7)分别与第一圆盘(5)和冲击锤(8)滑动配合，导向杆(7)的大直径端的外径大于冲击锤(8)上的第五通孔(8-1)的孔径，卡扣(9)位于冲击锤(8)与第一圆盘(5)之间，卡扣(9)与导向杆(7)的小直径端可拆卸连接，导向杆(7)的大直径端的下端面中心处沿该导向杆(7)的轴向设有一个凹槽(7-1)，贯入器(10)的上端置于凹槽(7-1)内，导向杆(7)与贯入器(10)滑动配合。

2.根据权利要求1所述的贯入式路面浅层强度探测仪，其特征在于：所述的导向杆(7)的小直径端的外径(D)为30mm，大直径端的外径(D1)为80mm。

3.根据权利要求2所述的贯入式路面浅层强度探测仪，其特征在于：导向杆(7)小直径端的顶部外壁上沿导向杆(7)的轴向至上而下标有刻度(H)，该刻度(H)的量程范围为0～150mm。

4.根据权利要求1所述的贯入式路面浅层强度探测仪，其特征在于：所述的贯入器(10)由上至下依次由同轴设置并制成一体的第一圆柱体(10-1)、圆台(10-2)、第二圆柱体(10-3)和圆锥体(10-4)构成。

5.根据权利要求4所述的贯入式路面浅层强度探测仪，其特征在于：所述的贯入器(10)的第二圆柱体(10-3)的直径(D3)为12mm、10mm、8mm或6mm，所述的圆锥体(10-4)的圆心角(α)为58～62°。

6.根据权利要求1所述的贯入式路面浅层强度探测仪，其特征在于：所述的贯入器(10)由上至下依次由同轴设置并制成一体的第一圆柱体(10-1)、圆台(10-2)和第二圆柱体(10-3)构成。

7.根据权利要求6所述的贯入式路面浅层强度探测仪，其特征在于：所述的贯入器(10)的第二圆柱体(10-3)的直径(D3)为12mm、10mm、8mm或6mm。

8.根据权利要求1所述的贯入式路面浅层强度探测仪，其特征在于：所述的冲击锤(8)为圆柱体，圆柱体冲击锤的外径(D5)为90～160mm。

9.根据权利要求8所述的贯入式路面浅层强度探测仪，其特征在于：所述的圆柱体冲击锤(8)的外侧壁面上设有两个把手(8-2)，所述的两个把手(8-2)沿冲击锤(8)的轴向对称设置。

10.根据权利要求1所述的贯入式路面浅层强度探测仪，其特征在于：该探测仪还包括三个螺栓(2)，每个支撑板(1-4)上设有一个螺纹孔(1-6)，每个螺栓(2)与相应的螺纹孔(1-6)螺纹连接。

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