CN102768135B - 沥青混合料成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种沥青混合料成型方法，该方法在预热，原料注入速度，碾压速度等多个方面对现有的成形方法进行了改进，提高了制造沥青混合料试件的质量的使用寿命、同时提高了制造效率，降低了劳动强度。

Description

沥青混合料成型方法

技术领域

本发明涉及一种沥青混合料成型方法，特别涉及一种移动式沥青混合料轮碾成型方法。

背景技术

根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》要求，在进行沥青混合料车辙试验时，试件必须使用轮碾法来成型。

目前国内外使用沥青混合料轮碾成型机对沥青混合料进行成型，该方法仅适合于试验室使用。所以试件制作只好采取从施工现场将拌和好的混合料取回试验室，再把冷却的混合料重新加热制件的方法。这样由于重新加热造成沥青老化，并且由于制造方法简单，未考虑所制造的沥青混合料试件的试验特性，严重影响试验结果的准确性，且所制造的沥青混合料试件使用寿命很低，造成成本上升。

为了克服上述问题，本发明提供一种移动式沥青混合料轮碾成型方法。该方法在预热，原料注入速度，碾压速度等多个方面对现有的成形方法进行了改进，提高了制造沥青混合料试件的质量的使用寿命、同时提高了制造效率，降低了劳动强度。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种沥青混合料成型方法。该方法采用如下步骤：

步骤一：在烘箱中预热试模，并将试模从烘箱中取出，在试模上安装试模框架；

步骤二：在试模的底面和侧面上铺设纸张，用小铲将所需沥青混合料拌和后均匀地沿试模由边至中按顺序装入试模制作试件，试件上表面的中心高于四周，上表面形成凸圆弧形；

步骤三：取下试模框架，用预热的小型击实锤将试件由边至中压实，成凸圆弧形上表面，待混合料试件冷却至规定的压实温度时，在试件表面铺设牛皮纸；

步骤四：将试模设置在试模架的平台上，操纵减速机构的第一电机开关使试模对中在油缸的正下方，调整碾压轮位置，使试模、碾压轮和油缸中心对齐；

步骤五：起动向碾压轮施加压力的液压加载系统，操纵液压加载系统的换向阀放下碾压轮，待压紧后施加的载荷达到预设压力时，保持压力恒定，预定碾压次数；

步骤六：起动减速机构的第一电机，安装试模的试模架开始往复运动，先以每分钟5个往返的速度碾压2个往返，停止所述减速机构的第一电机，操纵所述液压加载系统的换向阀抬起碾压轮，将试模调头后，操纵换向阀放下碾压轮，加载与步骤五中相同压力，相同往返速度碾压2个往返；

步骤七：重复步骤六至将试件碾压至满足马歇尔标准密实度100±1％为止或达到预定碾压次数后停止；

步骤八：压实成型后卸载，揭去表面的纸张，在试件表面标明碾压方向，盛有压实试件的试模，置室温下冷却至少12小时后脱模，取下试件。

所述步骤一中的在烘箱中预热试模的方法为采取每分钟升高10度的升温速度将试模预热至100℃后，以100℃的温度放置在烘箱中1小时。

所述步骤二中以每分钟30cm³的速度将沥青混合料装入试模。

所述步骤二中试件上表面的中心高于四周2－5cm。

本发明的成型方法实现方法简单，可现场使用。使加工工艺简单，满足了设备功能要求。而且操作方便、工作效率高，工作人员的劳动强度大大降低。

附图说明

现在将参考附图通过示例描述本发明，其中：

图1是本发明移动式沥青混合料现场轮碾成型机的示意图；

图2是本发明减速机构的示意图；

图3是本发明液压加载系统的示意图；

图4是本发明轮碾支架组件的示意图。

其中：

车架，2-第一电机，3-减速机，4-链轮组件，41-小链轮，42-大链轮，43-传动链，5-转盘，6-连杆，7-液压加载系统，71-第二电机，72-油箱，73-溢流阀，74-换向阀，75-压力表，76-油管，77-油缸，78-油泵，8-轮碾支架组件，81-碾压轮，82-导轨，83-轴承，84-支架，9-车把，10-试模架总成。

具体实施方式

本发明提供一种移动式沥青混合料现场轮碾成型机。该移动式沥青混合料现场轮碾成型机的结构如图1所示。

该成型机包括车体，减速机构，试模架，液压加载系统和轮碾支架组件，所述车体包括车架1，车轮和车把，车把安装于车架一侧，车轮固定在车架下方，便于车架移动。车架为箱体结构，减速机构安装在车架箱体内。

如图2所示，减速机构包括第一电机（2），减速机（3），小链轮（41），大链轮（42），传动链43，转盘5。减速机为摆线针轮行星减速机，该减速机应用行星传动原理，采用摆线针齿啮合，减速比大，啮合部位采用滚动啮合，故传动效率可达90%以上，不仅采用了行星传动原理，其输入轴和输出轴在同一轴线上，而且该减速机与第一电机直联呈一体，具有结构紧凑，体积小，重量轻的特点。第一电机2的输出轴与减速机3的输入轴连接，减速机3输出至小链轮41，小链轮41经传动链43将转动传输至大链轮42，所述大链轮42与转盘5固定于同一轴上以驱动转盘5转动，该减速机构体积小、重量轻，输出扭矩大，采用两极减速。经试验证明，试模移动速度为每分钟往返4-6次为最佳，因此需要将第一电机的转速从1440转/分，经减速减至4-6转/分，减速比为1/240—1/360。本例中采用减速比为1/87的行星摆线针轮进行一级减速，减速比仍未达到要求，因此又采用减速比为1/3的链传动进行二级减速，总减速比为1/261。采用链传动作为二级减速是因为链轮传动兼有齿轮传动和带传动的特点，与齿轮传动相比，链传动的安装精度与制造精度要求低；链轮的承载力比齿轮大，齿面磨损较轻，且缓冲吸振能力强。链传动与带传动相比，链传动的传动比准确，传动效率高，链条对轴的作用小，结构紧凑，对环境适应性强。

试模架10设置在车架箱体上，该试模架底部设置滚轮，可在车架箱体上进行往复运动，试模设置在试模架上。连杆6一端固定在转盘5的边缘，另一端固定在试模架一端，转盘的旋转带动连杆6和试模架10做往复运动。链轮的输出带动转盘的转动，每旋转一周，试模架往复一次。

液压加载系统7用于通过油缸77使碾压轮向试件加载压力。如图3所示，该液压加载系统由第二电机71、油箱72，溢流阀73，换向阀74，压力表75，油管76，油缸77，油泵78组成。第二电机71用于驱动油泵78从油箱72中泵油，油箱72的输出油管与溢流阀73连接，并通过换向阀74与油缸77连接，其中压力表75设置在换向阀74与油缸77之间，用于测量油管中的油压。该液压加载系统为封闭式，溢流阀73按试件成型的压力要求调定。成型时碾压轮的线压力为300N/cm，碾压轮宽度为30cm，碾压轮调整总载荷为9KN。根据此要求，调定压力表压力。油缸77直径45mm，则压力表压力57.8kg/cm²。

油缸77的行程为80mm－120mm，优选为100mm，油缸行程的大小对液压加载系统存在要求，过大和过小的油缸行程都对液压加载系统的部件选择带来难度，过大给整体结构布置带来不便，造成体积过大。过小则不能满足不同厚度试件的成型要求，上述油缸行程既可保证液压加载系统的能够正常工作，而且可不需要对液压加载系统的各部件进行特殊的设置，节省工作量，并且该液压行程也恰好满足加工不同厚度需求的沥青混合料试件。工作时将盛有沥青混合料的试模置于试模架上，操纵换向阀74轻轻放下碾压轮，待达到调定载荷后，溢流阀工作，压力保持恒定。碾压完成后操纵换向阀74，抬起油缸和碾压轮，完成试件成型。

如图4所示，轮碾支架组件8固定在车架上，该轮碾支架组件包括碾压轮81，导轨82，轴承83，支架84，油缸77的一端固定在支架84上横梁上，油缸77缸筒上端两侧的转轴上套装碾压轮81，且油缸77缸筒上端两侧的转轴通过轴承83安装在导轨82中，所述导轨82一端固定在支架84的上横梁上，另一端垂直于上横梁向下延伸，碾压轮81通过转轴固定在油缸缸筒上，既可随油缸上下移动，又可绕固定在油缸缸筒上的转轴摆动。碾压轮采用与钢筒式压路机相似的圆弧形碾压轮，半径为400mm－600mm，优选为500mm，上述半径范围使得碾压轮适合用于可移动的成型机中，过大的碾压轮无法安装在移动式成型机中，过小的碾压轮则无法保证所加工沥青混合料试件能够满足使用需求。在结构上采用压轮机构，碾压轮为扇形件，保证碾压弧度不变，该碾压轮与液压加载系统的油缸缸筒相连，通过液压加载系统控制其抬起与放下，又在加载状态下碾压自如，该碾压轮的弧长为350mm,宽度为300mm。既保证了半径要求，又解决了液压加载问题，结构简单小巧，上述弧长确保碾压轮在围绕转轴摆动的过程中可使用整个弧长进行碾压，避免弧长过长导致的碾压轮过大，也避免了弧长过短导致的碾压不足，上述宽度能确保完全碾压整个试件。

采用如下方法制造沥青混合料试件：

步骤一：在烘箱中预热试模，采取每分钟升高10度的升温速度将试模预热至100℃后，以100℃的温度放置在烘箱中1小时，现有技术中一般直接将试模设置在100℃的烘箱中预热，但这种预热方式预热的试模易变形，使用寿命低，本发明采取的预热方法使得试模不易变形，且使用寿命提高70％，预热后将试模从烘箱中取出，在试模上安装试模框架；

步骤二：在试模的底面和侧面上铺设纸张，用小铲将所需沥青混合料搅拌后以每分钟装入30cm³的速度均匀地沿试模由边至中按顺序装入试模制作试件，在现有技术中对将沥青混合料装入试模中的装入速率并无要求，但现有技术中的方法制造的沥青混合料试件中无可避免的存在气泡，易形成应力集中，导致沥青混合料试件易开裂，使用寿命低，申请人在制造试件的过程中发现，混合料的注入速率对试件的使用寿命具有很大的影响，本发明采用的注入速率很好的避免了在试件中产生气泡，避免了应力集中，使试件的使用寿命提高了90％，试件的中心高于四周2-5mm，上表面形成凸圆弧形，如果试件中部高于四周过高会使压实试件后的试件厚度过大或过于致密，如果试件中部高于四周过低会使压实试件时整个试件厚度过小，压实后的试件致密度不足，制造的试件不符合要求；

步骤三：取下试模框架，用预热的小型击实锤将试件由边至中压实，成凸圆弧形上表面，待混合料试件冷却至规定的压实温度时，在试件表面铺设牛皮纸；

步骤四：将试模设置在试模架的平台上，操纵减速机构的第一电机开关使试模对中在油缸的正下方，调整碾压轮位置，使试模、碾压轮和油缸中心对齐；

步骤五：起动向碾压轮施加压力的液压加载系统，操纵液压加载系统的换向阀放下碾压轮，待压紧后施加的载荷达到预设压力时，保持压力恒定，预定碾压次数；

步骤六：起动减速机构的第一电机，安装试模的试模架开始往复运动，先以每分钟5个往返的速度碾压2个往返，停止所述减速机构的第一电机，操纵所述液压加载系统的换向阀抬起碾压轮，将试模调头后，操纵换向阀放下碾压轮，加载与步骤五中相同压力，相同往返速度碾压2个往返，申请人在使用中发现，在加工试件的过程中碾压往返速度对试件的质量和使用寿命有很大影响，现有技术中并未对往返速度提出要求，本发明采用上述碾压往返速度可确保所加工试件的致密性，减少其中气泡的形成，减少应力集中，提高试件的使用寿命；

步骤七：重复步骤六至将试件碾压至满足马歇尔标准密实度100±1％为止或达到预定碾压次数后停止；试件正式压实之前可经试压确定碾压次数，一般12个往返左右可达要求，对特殊沥青混合料，试验前应确定碾压次数，使压实的混合料密度满足马歇尔试验击实密度；

步骤八：压实成型后卸载，揭去表面的纸张，在试件表面标明碾压方向，盛有压实试件的试模，置室温下冷却至少12小时后脱模，取下试件。

本发明的成型方法实现方法简单，可现场使用。使加工工艺简单，满足了设备功能要求。而且操作方便、工作效率高，工作人员的劳动强度大大降低。提高了制造沥青混合料试件的质量的使用寿命、同时提高了制造效率，降低了劳动强度。

Claims (2)

1.一种沥青混合料成型方法，采用如下步骤实施：

步骤一：在烘箱中预热试模，并将试模从烘箱中取出，在试模上安装试模框架；

步骤二：在试模的底面和侧面上铺设纸张，用小铲将所需沥青混合料拌和后均匀地沿试模由边至中按顺序以每分钟30cm³的速度装入试模制作试件，试件上表面的中心高于四周2－5cm，上表面形成凸圆弧形；

步骤三：取下试模框架，用预热的小型击实锤将试件由边至中压实，成凸圆弧形上表面，待混合料试件冷却至规定的压实温度时，在试件表面铺设牛皮纸；

步骤四：将试模设置在试模架的平台上，操纵减速机构的第一电机开关使试模对中在油缸的正下方，调整碾压轮位置，使试模、碾压轮和油缸中心对齐；

所述油缸的一端固定在轮碾支架组件中的支架上横梁上，所述轮碾支架组件固定在车架上，油缸的缸筒上端两侧安装有转轴，两转轴上套装所述碾压轮，且油缸缸筒上端两侧的转轴通过轴承安装在导轨中，所述导轨一端固定在支架上横梁上，另一端垂直于上横梁向下延伸；

步骤五：起动向碾压轮施加压力的液压加载系统，操纵液压加载系统的换向阀放下碾压轮，待压紧后施加的载荷达到预设压力时，保持压力恒定，预定碾压次数；

步骤六：起动减速机构的第一电机，安装试模的试模架开始往复运动，先以每分钟5个往返的速度碾压2个往返，停止所述减速机构的第一电机，操纵所述液压加载系统的换向阀抬起碾压轮，将试模调头后，操纵换向阀放下碾压轮，加载与步骤五中相同压力，相同往返速度碾压2个往返；

步骤七：重复步骤六至将试件碾压至满足马歇尔标准密实度100±1％为止或达到预定碾压次数后停止；

步骤八：压实成型后卸载，揭去表面的纸张，在试件表面标明碾压方向，盛有压实试件的试模，置室温下冷却至少12小时后脱模，取下试件。

2.如权利要求1所述的沥青混合料成型方法，其特征在于所述步骤一中的在烘箱中预热试模的方法为采取每分钟升高10度的升温速度将试模预热至100℃后，以100℃的温度放置在烘箱中1小时。