CN102749255B - 一种橡胶颗粒沥青路面除冰效果测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种橡胶颗粒沥青路面除冰效果测试装置，包括环形钢筋，多个钢筋杆，钢球，橡胶垫，第一钢板，连接杆，第二钢板，所述多个钢筋杆的一端与所述环形钢筋固定连接，另一端固定连接在第二钢板上，第一钢板与第二钢板平行，连接杆的一端固定在第二钢板的上表面，另一端固定在第一钢板的下表面，所述第一钢板设置在由所述多个钢筋杆围成的空间内部，橡胶垫固定在第一钢板的上表面上。
Description
技术领域
本发明涉及一种路面除冰效果测试装置，特别涉及一种橡胶颗粒沥青路面除冰效果测试装置。
背景技术
国内外沥青路面除冰的方法分为主动与被动两种。主动除冰的方法主要包括添加弹性材料型铺装技术、添加盐化物类铺装技术及热力融冰雪技术，被动除冰包括常见的撒布融雪剂、机械除冰、人工除冰等方法。本发明针对添加弹性材料的沥青路面主动除冰技术。国内外常见的弹性材料填充型除冰路面为橡胶颗粒沥青路面，此类路面除冰效果的评价方法主要有以下几种：冰层粘结强度试验、静载试验、仿车辙试验等，其中冰层粘结强度试验能够定量得出冰层与试件之间的粘结强度作为评价除冰性能的指标，其荷载作用方式也符合冰层的破坏模式，但其存在以下不足之处：①试验操作比较复杂，现场实施不便；②试验所需时间较长；③无纺布的存在改变了冰层的力学性能，不能反映真实情况。静载试验采用静载加载方式，在一定程度上模拟了车轮荷载对路面表面的冰层施加的压应力状态，但实际上，路面表面的冰层承受的是车辆荷载的动态重复作用，因此，该方法对实际状况的模拟性较差。仿车辙试验能够很好的模拟冰层在车轮反复碾压作用下的受力状况，且操作简单，试验结果直观，但由于采用仿车辙试验其测试面积比较小，在小区域内量测大量琐碎的面积区域及短小裂纹必然耗时，且受主观因素的影响比较大。此外，对于裂纹换算面积所用的影响因子取值也有待商榷。
发明内容
为克服上述不足，本发明提供一种橡胶颗粒沥青路面除冰效果测试装置，包括环形钢筋，多个钢筋杆，钢球，橡胶垫，第一钢板，连接杆，第二钢板，所述多个钢筋杆沿环形钢筋的周向均匀分布，所述多个钢筋杆的一端与所述环形钢筋固定连接，另一端固定连接在第二钢板的上表面上，并与第二钢板垂直，第一钢板与第二钢板平行同轴，所述第一钢板为圆形，所述第二钢板也为圆形，连接杆的一端固定在第二钢板的上表面圆心处，另一端固定在第一钢板的下表面圆心处，并与所述第一钢板和所述第二钢板垂直，所述第一钢板设置在由所述多个钢筋杆围成的空间内部，橡胶垫固定在第一钢板的上表面上。
所述多个钢筋杆优选为四根，长度为300mm，所述钢球的重量为280±10g，所述橡胶垫的厚度为2mm～4mm；所述连接杆的直径为14mm，所述连接杆的长度为100mm；所述第二钢板的直径为100±2mm。
本发明的装置能够很好的模拟轮胎对冰层的动态作用，试验仪器简便，成本低廉。该试验装置构造简单，加工方便且用材少,不需要油压千斤顶、电力系统的辅助,可用于室内橡胶颗粒沥青混合料设计中除冰效果的检验。
附图说明
现在将参考附图通过示例描述本发明，其中：
图1是本发明除冰效果测试装置示意图；
图2是本发明除冰效果测试的试件测试区域示意图。
其中：1-环形钢筋，2-多个钢筋杆，3-钢球，4-橡胶垫，5-第一钢板，6-连接杆，7-第二钢板。
具体实施方式
本发明提供一种橡胶颗粒沥青路面除冰效果测试装置。参见图1，该测试装置包括环形钢筋（1），多个钢筋杆（2），钢球（3），橡胶垫（4），第一钢板（5），连接杆（6），第二钢板（7），所述多个钢筋杆（2）沿环形钢筋（1）的周向均匀分布，所述多个钢筋杆（2）的一端与所述环形钢筋（1）固定连接，另一端固定连接在第二钢板（7）的上表面上，并与第二钢板垂直，第一钢板（5）与第二钢板（7）平行同轴，所述第一钢板（5）为圆形，所述第二钢板（7）也为圆形，连接杆（6）的一端固定在第二钢板（7）的上表面圆心处，另一端固定在第一钢板（5）的下表面圆心处，并与所述第一钢板（5）和所述第二钢板（7）垂直，所述第一钢板（5）设置在由所述多个钢筋杆围成的空间内部，橡胶垫（4）固定在第一钢板（5）的上表面上。其中环形钢筋与钢筋杆构成的支架用以控制钢球3的下落高度，控制钢球3的下落高度为200mm。橡胶垫4、第一钢板5及连接杆6将钢球3自由落体产生的冲击力进行缓冲并传递至第二钢板7，由第二钢板7传至接触面，产生冲击压强。钢球3的重量为280±10g；橡胶垫4的厚度为2～4mm；连接杆6的直径及长度分别为14mm及100mm，以保证其具有合适的线刚度，刚度过大影响对冲击力的缓冲效果，刚度小则在冲击力的作用下易变形，影响试验操作及结果；第二钢板7的直径为100±2mm。钢球3下落高度与重量、橡胶垫4的厚度、连接杆6的直径与长度及第二钢板7的直径均影响冲击压强的大小，通过调整以上部件的尺寸参数可调整冲击压强的大小，模拟不同载重车辆对冰层的作用。本装置选择以上尺寸参数能够使其产生的冲击压强在我国主要车型轮胎实际接地压强的范围0.7MPa～1.1MPa内，且钢球3自由落体产生的冲击力与轮胎对路面的作用力有相同的变化特征，橡胶垫4及连接杆6的存在使得该装置能够更好的模拟轮胎对路面的动态作用，因此，与现有测试装置相比，本装置可提高对实际状况的模拟效果，提高试验精度。
本发明的测试装置中不使用冰层与试件之间的无纺布，这与路面实际结冰的情况相同，因此试验结果更科学。此外，本发明的测试装置不需要如日本及国内其它评价方法中所示的油压千斤顶、电力系统及其它设备的辅助，整个试验系统结构组成简单，因此，操作十分简便，且测试时间短。
对于橡胶颗粒沥青路面的除冰效果测试结果应选取合适的评价指标，该评价指标应能够反映接触面与冰层开裂程度之
间的关系，本发明中以破损率作为评价指标，其定义为：冰层开裂的最大长度与试验装置第二钢板7直径的比值。同时出现
多个冰层开裂发散点时，以最长贯通裂缝作为冰层开裂的最大
长度。破损率按式②计算。式中，Dr为破损率，Lcmx为冰层开裂最大长度(mm)，D0为试验装置的底板也就是第二钢板7的直径（mm）。
Dr＝Lcmx/D0 式②
本发明中橡胶颗粒沥青路面除冰效果的测试按如下步骤进行：
（1）制作长30cm，宽30cm，高5cm的沥青路面试件，在室温中将所述沥青路面试件放置24h后脱模，以确保试件内部形成均匀、稳定结构；
（2）在步骤（1）中制作的试件上冻结一层厚度均匀的冰层，冰层表面水平，厚度3～5mm，形成时间不少于2h。冰层厚度是影响试验评价指标的关键因素，太薄或者太厚均会影响本试验方法的有效性，即难以区分不同橡胶颗粒含量沥青路面的除冰效果，本发明采用的3～5mm的厚度即与正常情况较为接近，同时也能较好的区分不同橡胶颗粒含量沥青路面的除冰效果。本发明采用的冰层形成时间不少于2h可确保冰层与试件之间粘结牢固，冰层均匀稳定，冰层形成时间过短会导致粘接不牢固，不稳定，形成时间过长则会影响测试效果，导致测试效果不准确。
（3）如图2所示，在试件上划分多个测试区域，将橡胶颗粒沥青路面除冰效果测试装置置于试件上某一测试区域的冰层上；
（4）将钢球3从由环形钢筋1与钢筋杆2构成的支架顶面迅速落下20次，时间控制在90s内，以减小冰层性质受时间及温度的影响增加试验结果的不确定因素；由于钢球落下次数提高会延长试验时间，而减少落下次数会降低本方法评价不同橡胶颗粒含量沥青路面除冰效果的区分度，因此优选确定钢球3落下20次，时间控制在90s内。
（5）迅速测量测试区域内冰层的最大开裂长度并记录；
（6）逐一对其它测试区域进行步骤（4）～（5）；
（7）按式Dr＝Lcmx/D0分别计算各测区冰层的破损率，以各测试区域破损率的平均值作为该试件除冰性能的评价指标。
橡胶颗粒沥青路面除冰性能是较普通沥青路面而言的，因此，只有比较这两种沥青路面的破损率指标才有意义。本方法中破损率的大小受橡胶颗粒掺量的影响较大，数值越大说明除冰性能越好。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）能够很好的模拟轮胎对冰层的动态作用，试验结果更具科学性。本装置中采用钢球自由落体产生的冲击力来模拟车辆轮胎对冰层的作用力，二者具有相同的变化规律，即先增大后减小且变化周期短，而且本装置中在钢球与钢板的接触面之间增加厚度为2～4mm的橡胶垫，一方面可以将刚性冲击转变为与轮胎接地相似的柔性冲击，改善了模拟效果；另一方面，可以更好的将冲击压强控制在车辆轮载产生的接地压强范围内，因此试验结果更具科学性。
（2）试验操作简单，快捷省时。为降低时间因素对试验结果的影响，本发明中从试验装置及评价指标两方面考虑提高试验效率，一是采用支架形式控制钢球下落高度而非管型装置，操作简便，能够缩短钢球重复落下所用的时间；二是采用最大裂缝长度作为评价指标中的关键因素，测量工作量小。五个测区全部完成所需的时间可控制在10min左右。
（3）试验仪器简便，成本低廉。本试验装置构造简单，加工方便且用材少，与现有方法相比成本甚微。
（4）节能环保。与现有技术相比，本装置不需要油压千斤顶、电力系统的辅助，实现零能源消耗。
（5）适用范围广。本发明的试验装置轻巧灵便，不仅可用于室内橡胶颗粒沥青混合料设计中除冰效果的检验，用于室外道路的现场评价其操作也非常简便。
Claims (5)
1.一种橡胶颗粒沥青路面除冰效果测试装置，包括环形钢筋（1），多个钢筋杆（2），重量值为280±10g的钢球（3），橡胶垫（4），第一钢板（5），连接杆（6），第二钢板（7），所述多个钢筋杆（2）沿环形钢筋（1）的周向均匀分布，所述多个钢筋杆（2）的一端与所述环形钢筋（1）固定连接，另一端固定连接在第二钢板（7）的上表面上，并与第二钢板垂直，第一钢板（5）与第二钢板（7）平行同轴，所述第一钢板（5）为圆形，所述第二钢板（7）也为圆形，连接杆（6）的一端固定在第二钢板（7）的上表面圆心处，另一端固定在第一钢板（5）的下表面圆心处，并与所述第一钢板（5）和所述第二钢板（7）垂直，所述第一钢板（5）设置在由所述多个钢筋杆围成的空间内部，橡胶垫（4）固定在第一钢板（5）的上表面上。
2.如权利要求1所述的橡胶颗粒沥青路面除冰效果测试装置，其特征在于所述多个钢筋杆（2）优选为四根，所述多个钢筋杆（2）的长度为300mm。
3.如权利要求1所述的橡胶颗粒沥青路面除冰效果测试装置，其特征在于所述橡胶垫（4）的厚度为2mm～4mm。
4.如权利要求1所述的橡胶颗粒沥青路面除冰效果测试装置，其特征在于所述连接杆（6）的直径为14mm，所述连接杆（6）的长度为100mm。
5.如权利要求1所述的橡胶颗粒沥青路面除冰效果测试装置，其特征在于所述第二钢板（7）的直径为100±2mm。
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