CN102879276B - 一体式沥青混合料性能检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种一体式沥青混合料性能检测装置，其通过可旋转式加载机构，将试件放在可旋转式加载机构的中心位置，当施加不同角度的力时，就可以通过荷载传感器、应变片的形变检测出试件的抗拉力、抗压力、抗拉剪与压剪的性能，通过调整左加载盘和右加载盘的旋转角度可以实现不同角度的试件性能检测，从而测定不同角度的荷载对于试件的影响。

Description

一体式沥青混合料性能检测装置

技术领域

本发明属于公路工程沥青路面的性能检测技术领域，特别是涉及一种沥青混合料抗拉、抗压以及多角度抗剪切性能的检测方法及装置。

背景技术

随着道路事业的不断发展，我国道路总里程数不断增加，质量等级也不断提高，沥青路面病害越来越受到重视。在一些交通量大的沥青路面，尤其是在夏季高温，更容易产生车辙、拥包、推移等病害，使路面强度降低。这些病害的产生不仅是因为外界环境因素的影响，还包括来自于车辆的荷载力。而这种力的方向不仅是垂直于路面方向，还包括平行于路面方向以及与路面成各种角度的方向。由此路面受到拉力、压力和各种角度的剪力作用。正是由于这些力的存在导致路面容易发生各种破坏。所以有必要提出一种方法来进行评价各个角度的作用力对于路面性能的影响。

目前对于路面性能的检测大多是利用三轴试验、Superpave剪切试验、同轴剪切试验、旋转剪切试验、单轴贯入式试验等分别检测路面的抗剪性能。

三轴试验：通过测定混合料的粘结力和内摩擦角来计算混合料的抗剪强度，但是这个试验操作复杂，应用较少。

Superpave剪切试验：主要进行恒高度重复剪切试验和恒高度频率扫描试验，试件被固定在两钢板之间，在试件的顶面和底面施加外力，但是这种试验仪价格昂贵，不适于推广。

同轴剪切试验：这种试验方法是把一中空圆柱体试件用环氧树脂粘贴在钢筒和钢柱之间，轴向荷载通过钢柱作用于中空圆柱体试件内壁，同时试件的外侧面受限，使试件产生剪切破坏，通过三维有限元建模，计算确定同轴剪切试验剪切强度系数，从而确定抗剪强度。该方法精度好但粒径大的骨料对试验结果有较大的影响，该方法应用较少。

旋转剪切试验：该试验是在旋转压实仪上安装一套系统，用于测定沥青混合料压实过程中的剪切应力，因设备价格昂贵，目前没有广泛应用。

单轴贯入式试验：试验仪的加载压头远小于试件，在加载过程中，充分考虑了侧向约束的影响，但是也无法测定试件多角度受力下的抗剪性能。

发明人在研发过程中发现，上述的几种检测试验均存在以下问题：其仅能测定试件的水平剪切性能和垂直剪切性能，而路面在实际情况下不仅受到水平和垂直力的作用，还受到了其它各个角度方向的力，而且不仅仅是压力或者拉力还有剪切力，而且，其功能单一，仅能够检测出一种性能，针对不同性能只能用不同仪器分别测试，因此需要一种简单、经济一体化的检测装置来评价沥青混合料抗拉、抗压以及各角度抗剪切力的特性。

发明内容

本发明为了克服现有技术中的沥青混合料性能检测过程中所存在的不足，提供了能够综合检测沥青混合料的抗拉、抗压以及抗剪切性能的一种一体式多功能的沥青混合料性能检测装置。

本发明的解决技术问题的技术方案是：该一体式沥青混合料性能检测装置是在底座通过紧固件固定有支架，通过下紧固机构安装有旋转式加载机构，旋转式加载机构的上端通过上紧固机构与固定在支架上的液压油缸联接，在上固定机构上设置有荷载传感器，荷载传感器与安装在待测试件侧面的应变片分别通过导线与数据采集单元的两个输入端相连，数据采集单元的输出端通过导线与计算机的输入端口相连，计算机的输出端口通过导线与液压控制器相连，液压控制器通过管道与液压油缸相联通。

上述的旋转式加载机构为：在左加载盘的右侧设置有右加载盘，构成一个圆盘，左加载盘与右加载盘之间设置有载物台，左加载盘和右加载盘的边缘加工有对下紧固机构和上紧固机构搭接的卡孔。

上述的上紧固机构为：安装在荷载传动机构的荷载输出轴上的上固定座上设置有上限位杆，上限位杆上设置有与左加载盘或右加载盘的卡孔搭接的上限位突起。

上述下紧固机构为：安装底座上的下固定座上设置有下限位杆，下限位杆上设置有与左加载盘或右加载盘的卡孔搭接的下限位突起。

上述卡孔沿左加载盘和右加载盘的边缘均布排列在同一圆周上。

上述的左加载盘的右端为阶梯形，右加载盘的左端为阶梯形与左加载盘的右端相对应。

本发明的一体式沥青混合料性能检测装置是将试件放在可旋转式加载机构的中心位置，当施加不同角度的力时，就可以通过荷载传感器、应变片的形变检测出试件的抗拉力、抗压力、抗拉剪与压剪的性能，通过调整左加载盘和右加载盘的旋转角度可以实现不同角度的试件性能检测，从而测定不同角度的荷载对于试件的影响。

附图说明

图1为本发明的装置结构示意图。

图2为图1中的下紧固机构的结构示意图。

图3为图2的左视图。

图4为图1中旋转式加载机构的结构示意图。

图5为图1中上紧固机构结构示意图。

图6为图5的左视图。

具体实施方式

现结合附图和实施例对本发明进行进一步说明，但是本发明不仅限于下述的实施方式。

实施例1

参见图1，本实施例中的一体式沥青混合料性能检测装置由底座1、下紧固机构2、旋转式加载机构3、应变片4、上紧固机构5、荷载传感器6、支架7、液压油缸8、液压控制器9、计算机10、数据采集单元11联接构成。

在底座1上用螺纹紧固件固定联接有下紧固机构2，参见图2和3，下紧固机构2是由下固定座2-1、下限位杆2-2和下限位突起2-3联接构成，下固定座2-1通过螺纹紧固件固定在底座1上，下固定座2-1的上端呈弧形，下固定座2-1的两侧用螺栓各固定安装有1个下限位杆2-2，两个下限位杆2-2的上部内侧设置有下限位突起2-3，扭动螺栓可以调节下限位杆2-2的松紧。在下固定座2-1的弧形端上设置有旋转式加载机构3。

图4给出了旋转式加载机构3的结构示意图，参见图4，在图4中，本实施例的旋转式加载机构3是由左加载盘3-1、载物台3-2、胶圈3-3、右加载盘3-4联接构成，左加载盘3-1的右端为阶梯形，右加载盘3-4的左端为阶梯形与左加载盘3-1的右端相对应，左加载盘3-1与右加载盘3-4对称设置通过胶圈3-3联接，在圆盘的中心位置左加载盘3-1与右加载盘3-4之间安装有载物台3-2，左加载盘3-1与右加载盘3-4的外缘成圆弧形，拼接构成一个圆盘，左加载盘3-1的底端外沿安装在下固定座2-1的上端，紧密贴合在一起，保证左加载盘3-1受力均衡，在左加载盘3-1和右加载盘3-4的盘面边缘处均布加工有一圈卡孔，卡孔的圆心位于同一圆周上。下限位突起2-3正好卡在左加载盘3-1的卡孔内，拧紧下限位杆2-2上的螺栓紧固下限位杆2-2，将左加载盘3-1固定在底座1上。上紧固机构5的结构与下紧固机构2的结构相同。

图5、6给出了上紧固机构5的结构示意图，参见图5和图6，在图5、6中，本实施例的上紧固机构5由上固定座5-1、上限位杆5-2、上限位突起5-3联接构成，上固定座5-1的底端呈弧形，与右加载盘3-4的外沿吻合，上固定座5-1通过螺栓与上限位杆5-2联接，上限位杆5-2的末端加工有上限位突起5-3，上限位突起5-3卡在右加载盘3-4的卡孔内，紧固上限位杆5-2，将右加载盘3-4固定。

在上紧固机构5的上方设置有液压油缸8，液压油缸8通过螺纹紧固件固定在矩形支架上，液压油缸8的伸缩杆与上紧固机构5的顶部通过联接件联接，将荷载通过上紧固机构5传递到右加载盘3-4上。液压油缸8通过管道与液压控制器9相联通，液压控制器9通过导线与计算机10的一个端口相连，接收计算机10发出的液压控制信号，通过电磁阀门的开合来控制液压油缸。在上紧固机构5上还安装有荷载传感器6，荷载传感器6通过导线与数据采集单元11的一个输入端口相连，数据采集单元11的另一个输入端口通过导线与粘贴在沥青混合料试件前侧面上的应变片4相连，接收荷载传感器6与应变片4传送的信号，数据采集单元11的输出端通过导线与计算机10相连。荷载传感器6将接收到荷载传动机构7的力信号转换成电信号输出到数据采集单元11，数据采集单元11将输入的电信号专换成数字信号输出到计算机10。当沥青混合料试件在压力或扭剪力作用下产生形变时应变片4将位移信号转换成电信号传输到数据采集单元11，数据采集单元11将输入的电信号专换成数字信号信号输出到计算机10。

在检测时，用环氧树脂将成型的沥青混合料试件固定在载物台3-2上，并将应变片4粘贴在沥青混合料试件的前侧面，松开上紧固机构5和下紧固机构2的螺栓，旋转左加载盘3-1和右加载盘3-4，调整位于左加载盘3-1与右加载盘3-4之间的载物台3-2水平，即沥青混合料试件与水平方向的夹角β为0°，拧紧螺栓，液压控制器9接收计算机10发出的操作信号，电磁阀门打开，液压油缸8的活塞杆在竖直方向开始向下运动，传递压力给右加载盘3-4上，右加载盘3-4向下施加压力到载物台3-2上，沥青混合料试件受到与其垂直方向的压力挤压后产生形变，应变片4将沥青混合料试件形变的位移信号转换成电信号发送到数据采集单元11，同时，荷载传感器6接收到施加在沥青混合料试件上的应力信号转换成电信号传输给数据采集单元11，数据采集单元11接收的电信号转换成数字信号输出到计算机10，计算机10再将输入的数字信号进行数据处理计算并显示出沥青混合料试件的抗压性能。同理，再松动上紧固机构5与下紧固机构2的螺栓，调整左加载盘3-1和右加载盘3-4在其他的卡孔上固定，则可以检测出相对应的试件与水平方向的夹角β方向的斜压作用时的抗剪切性能。当β为90°，试件与水平方向垂直时，即可测得沥青混合料试件在受到水平压力作用时的抗剪切性能。

当左加载盘3-1和右加载盘3-4作用在试件上的是拉力时，能够检测出在相应的下相应方向的拉力作用下沥青混合料试件的抗拉性能。

实施例2

在本实施例中，左加载盘3-1的右侧两端设置有卡勾，右加载盘3-4的左侧两端设置有卡环，左加载盘3-1和右加载盘3-4之间通过卡勾与卡环联接，构成一个圆盘。左加载盘3-1和右加载盘3-4的盘面沿着边缘还可以设置成同一圆周上的卡槽，下限位突起2-3正好卡在左加载盘3-1的卡槽中，上限位突起5-3正好卡在右加载盘3-4的卡槽中，拧紧螺栓即可将左加载盘3-1和右加载盘3-4卡紧，防止其在受到压力时转动，确保检测结果可靠。其它的部件及其联接关系与实施例1相同。

Claims (3)

1.一种一体式沥青混合料性能检测装置，在底座(1)上通过紧固件固定有支架(7)、通过下紧固机构(2)安装有旋转式加载机构(3)，旋转式加载机构(3)的上端通过上紧固机构(5)与固定在支架(7)上的液压油缸(8)联接，在上固定机构(5)上设置有荷载传感器(6)，荷载传感器(6)与安装在待测试件侧面的应变片(4)分别通过导线与数据采集单元(11)的两个输入端相连，数据采集单元(11)的输出端通过导线与计算机(10)的输入端口相连，计算机(10)的输出端口通过导线与液压控制器(9)相连，液压控制器(9)通过管道与液压油缸(8)相联通；其特征在于：所述的旋转式加载机构(3)为：在左加载盘(3-1)的右侧设置有右加载盘(3-4)，左加载盘(3-1)的右端为阶梯形，右加载盘(3-4)的左端与左加载盘(3-1)的右端相对应，构成一个圆盘，在左加载盘(3-1)与右加载盘(3-4)之间设置有载物台(3-2)，载物台(3-2)的上、下底面分别与左加载盘(3-1)、右加载盘(3-4)连结，载物台(3-2)的左、右侧面分别与左加载盘(3-1)、右加载盘(3-4)之间留有间隙，左加载盘(3-1)和右加载盘(3-4)的边缘加工有对下紧固机构(2)和上紧固机构(5)搭接的卡孔；

上述卡孔沿左加载盘(3-1)和右加载盘(3-4)的边缘均布排列在同一圆周上。

2.根据权利要求1所述的一体式沥青混合料性能检测装置，其特征在于所述的上紧固机构(5)为：安装在荷载传动机构的荷载输出轴上的上固定座(5-1)上设置有上限位杆(5-2)，上限位杆(5-2)上设置有与左加载盘(3-1)或右加载盘(3-4)的卡孔搭接的上限位突起(5-3)。

3.根据权利要求1所述的一体式沥青混合料性能检测装置，其特征在于所述下紧固机构(2)为：安装底座(1)上的下固定座(2-1)上设置有下限位杆(2-2)，下限位杆(2-2)上设置有与左加载盘(3-1)或右加载盘(3-4)的卡孔搭接的下限位突起(2-3)。