CN103134726A - 沥青路面碾压分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沥青路面碾压分析仪，包括左支座、右支座、连接在左支座与右支座之间的两根导轨、设置在导轨上的移动平台和动力传动装置，两移动平台的左右两侧均固定有外卡板，两块外卡板之间且位于移动平台下方设有平板，平板上安装有碾压轮装置，移动平台的下方且位于外卡板的内侧固定有内卡板，两块内卡板之间设置有液压千斤顶，液压千斤顶设置在碾压轮装置的正上方，平板上安装有位移传感器。本发明可用于模拟施工现场压实状况，并具有模拟不同行驶速度车辆对路面的破坏作用，通过测量得到的车辙深度来评价沥青混合料的抗永久变形能力；对于冷再生沥青混合料，通过钻芯取样测试冷再生沥青混合料的早期强度。

Description

沥青路面碾压分析仪

技术领域

本发明涉及一种分析仪，尤其是涉及一种沥青路面碾压分析仪，其能模拟实际路面施工现场压实条件、用确定的压实次数来指导沥青路面施工现场所需压实次数，并通过模拟车辆荷载对路面破坏作用评价路面使用性能。

背景技术

如何在实验室模拟路面施工现场压实状况，如何模拟实际车辆荷载对路面的作用，如何根据实际路面使用性能进行配合比设计，如何在室内模拟冷再生沥青混合料的早期强度，以及如何才能表征冷再生沥青混合料的可压实性，这些都是道路工作者关心的问题。

国内外失败的工程实例告诉我们：沥青混凝土施工时若压实度不够，会造成孔隙率过大，孔隙率过大是造成沥青路面早期水损害的主要根源；若碾压次数过多会造成过碾压，导致粗集料被压碎破坏了混合料级配，势必会影响沥青路面的使用性能。通常压实度大小是采用施工现场钻取芯，用芯样的密度来计算压实度或者采用核子密度仪来测量路面的压实度。采用钻取芯控制压实度，钻芯后会在已铺筑好的路面上留下坑洞，坑洞要经过修补，但是由于修补坑洞时原沥青路面的温度已经下降到常温，很难与坑洞修补材料结合成一个整体，坑洞与原沥青路面的接触面就成了路面的薄弱环节，为病害的产生埋下了祸根；采用核子密度仪监控路面的压实度虽不需要钻芯，但由于核子密湿度仪可能会对人体产生危害，需要专人操作，另外测试过程中需要选取多个测量点，测试速度慢，测试数据变异性比较大。

评价路面的使用性能最有效可靠的办法就是采用环道试验，但是由于环道试验费用昂贵，导致其应用受限。为了更好的评价沥青路面的使用性能，我国先后引进了APA（沥青路面分析仪）和路面加速加载装置。对于APA则需要专用的试模，荷载作用于试件时，试件底部所受的力由试模承受，试模在受力过程中可以看作刚性体，这与实际路面受力过程中基层变形相差很大。对于加速加载装置，由于其价格昂贵，体积较大，操作复杂，做一次实验花费比较大，全国拥有该装置的单位屈指可数。

对于冷再生沥青混合料早期强度模拟，通常采用成型双层车辙板，在经过不同的养生时间、养生温度后，通过钻芯取样，用测芯样的强度表征冷再生沥青混合料的早期强度。在实际应用过程中水是可以渗入底基层的，采用双层车辙板钻芯取样这种方法并没有考虑底基层对基层的作用。

为此，设计一种不通过在现场钻芯取样就能准确的模拟施工现场压实状况，同时根据确定的压实次数指导路面现场施工，准确地模拟冷再生沥青混合料的早期强度，以及具有加速加载装置的某些功能，减少实验费用，方便操作的沥青路面碾压分析仪一直是行业亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种沥青路面碾压分析仪，其结构简单、设计合理且使用操作方便，可用于模拟施工现场压实状况，采用实验室确定的压实次数来确定施工现场所需的压实次数，并具有模拟不同行驶速度车辆对路面的破坏作用，通过测量得到的车辙深度大小来评价沥青混合料的抗永久变形能力；对于冷再生沥青混合料，在不同的养生条件下，通过钻芯取样测试冷再生沥青混合料的早期强度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种沥青路面碾压分析仪，其特征在于：包括左支座、右支座、连接在左支座与右支座之间的两根平行导轨、设置在导轨上的移动平台和用于带动移动平台在两根导轨上左右来回移动的动力传动装置，两根所述导轨前后对称设置，所述移动平台的左右两侧均固定有外卡板，两块所述外卡板之间且位于移动平台下方设置有能沿着外卡板前后调节位置的平板，所述平板上安装有碾压轮装置，所述移动平台的下方且位于外卡板的内侧固定有内卡板，两块所述内卡板之间设置有能沿着内卡板前后调节位置的液压千斤顶，所述液压千斤顶设置在所述碾压轮装置的正上方且对碾压轮装置施加压力，所述平板上安装有用于实时监测所述碾压轮装置位移量的位移传感器。

上述的沥青路面碾压分析仪，其特征在于：所述动力传动装置包括柴油机、第一连杆、第二连杆和连接耳，所述柴油机安装在位于右支座右侧的垫块上，所述柴油机的动力输出端与第一连杆的一端固定连接，所述第一连杆的另一端位于第二连杆的一端下方且通过第一短轴与第二连杆转动连接，所述第二连杆的另一端通过第二短轴与连接耳转动连接，所述连接耳固定在移动平台上。

上述的沥青路面碾压分析仪，其特征在于：所述碾压轮装置为轮胎碾压装置、行车轮胎装置或钢轮碾压装置，所述轮胎碾压装置由胶轮支架和安装在胶轮支架下部的胶轮组成，所述行车轮胎装置由行车轮胎支架和安装在行车轮胎支架下部的行车轮胎组成，所述钢轮碾压装置由钢轮支架和安装在钢轮支架下部的钢轮组成，所述钢轮的内部两侧分别安装有振动马达和支撑架，所述振动马达与支撑架之间设置有转动轴，所述转动轴的一端与振动马达的输出轴固定连接，所述转动轴的另一端与支撑架转动连接，所述转动轴上固定安装有偏心块，所述偏心块的数量为两个；所述平板的中部开有支架移动孔，所述胶轮支架、行车轮胎支架或钢轮支架的上端设置在支架移动孔内且通过液压千斤顶施加压力，所述位移传感器的下端与胶轮支架、行车轮胎支架或钢轮支架接触。

上述的沥青路面碾压分析仪，其特征在于：所述平板的左右两侧均固定有能够沿着外卡板滚动的滚轮，所述外卡板上设置有用于将平板固定的平板固定螺钉。

上述的沥青路面碾压分析仪，其特征在于：所述内卡板上设置有用于将液压千斤顶固定的千斤顶固定螺钉。

上述的沥青路面碾压分析仪，其特征在于：所述导轨通过导轨固定块连接在左支座与右支座之间，所述导轨固定块的数量为四个且四个导轨固定块对称设置，所述导轨的端部设置在导轨固定块的内部。

上述的沥青路面碾压分析仪，其特征在于：所述移动平台上且与导轨接触位置处设置有滑动轴承。

上述的沥青路面碾压分析仪，其特征在于：两根所述导轨之间的距离为75cm～85cm，所述导轨为直径是3cm～5cm、长度是240cm～260cm的实心钢管。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明结构简单、设计合理且使用操作方便。

2、本发明可用于模拟施工现场压实状况，通过调节液压千斤顶使液压千斤顶对轮胎碾压装置或钢轮碾压装置的压力大小与实际施工现场的吨位相匹配，通过调节柴油机使胶轮和钢轮的行走速度符合公路沥青路面的施工技术规范要求，并根据实际情况考虑是否开启钢轮的振动功能，路面碾压完成后记录胶轮和钢轮的行走速度和行走次数，以实验室确定的碾压速度和碾压次数来指导路面施工现场施工。

3、本发明可模拟不同行驶速度车辆对路面的破坏作用，通过测量位移传感器测量车辙深度随行驶时间的变化规律，得到的车辙深度大小来评价沥青混合料的抗永久变形能力，评价路面的使用性能。

4、本发明对于冷再生沥青混合料，在不同的养生条件下，通过钻芯取样测芯样的劈裂强度等力学指标随养生时间的变化规律，更加真实的模拟了实际路面状况，进而较准确地评价冷再生沥青混合料的早期强度。

下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明平板上安装钢轮碾压装置时的结构示意图。

图2为本发明移动平台、外卡板、内卡板、平板和位移传感器的连接关系示意图。

图3为本发明移动平台的结构示意图。

图4为本发明行车轮胎装置的结构示意图。

图5为本发明轮胎碾压装置的结构示意图。

图6为本发明行车轮胎的内部结构示意图。

图7为本发明钢轮、转动轴、偏心块和振动马达的连接关系示意图。

附图标记说明:

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明包括左支座2-1、右支座2-2、连接在左支座2-1与右支座2-2之间的两根平行导轨1、设置在导轨1上的移动平台3和用于带动移动平台3在两根导轨1上左右来回移动的动力传动装置，两根所述导轨1前后对称设置，所述移动平台3的左右两侧均固定有外卡板12，两块所述外卡板12之间且位于移动平台3下方设置有能沿着外卡板12前后调节位置的平板19，所述平板19上安装有碾压轮装置，所述移动平台3的下方且位于外卡板12的内侧固定有内卡板10，两块所述内卡板10之间设置有能沿着内卡板10前后调节位置的液压千斤顶8，所述液压千斤顶8设置在所述碾压轮装置的正上方且对碾压轮装置施加压力，所述平板19上安装有用于实时监测所述碾压轮装置位移量的位移传感器9。

如图1所示，所述动力传动装置包括柴油机14、第一连杆15、第二连杆5和连接耳6，所述柴油机14安装在位于右支座2-2右侧的垫块4上，所述柴油机14的动力输出端与第一连杆15的一端固定连接，所述第一连杆15的另一端位于第二连杆5的一端下方且通过第一短轴7与第二连杆5转动连接，所述第二连杆5的另一端通过第二短轴16与连接耳6转动连接，所述连接耳6固定在移动平台3上。使用时，可通过控制柴油机14以提供不同马力，最大可模拟30km/h的行车速度。

如图1、图4、图5、图6和图7所示，所述碾压轮装置为轮胎碾压装置、行车轮胎装置或钢轮碾压装置，所述轮胎碾压装置由胶轮支架22和安装在胶轮支架22下部的胶轮21组成；所述行车轮胎装置由行车轮胎支架24和安装在行车轮胎支架24下部的行车轮胎23组成，所述钢轮碾压装置由钢轮支架18和安装在钢轮支架18下部的钢轮17组成，所述钢轮17的内部两侧分别安装有振动马达17-3和支撑架17-4，所述振动马达17-3与支撑架17-4之间设置有转动轴17-1，所述转动轴17-1的一端与振动马达17-3的输出轴固定连接，所述转动轴17-1的另一端与支撑架17-4转动连接，所述转动轴17-1上固定安装有偏心块17-2，所述偏心块17-2的数量为两个；所述平板19的中部开有支架移动孔20，所述胶轮支架22、行车轮胎支架24或钢轮支架18的上端设置在支架移动孔20内且通过液压千斤顶8施加压力，所述位移传感器9的下端与胶轮支架22、行车轮胎支架24或钢轮支架18接触。

如图1和图2所示，所述平板19的左右两侧均固定有能够沿着外卡板12滚动的滚轮25，所述外卡板12上设置有用于将平板19固定的平板固定螺钉13。

如图2所示，所述内卡板10上设置有用于将液压千斤顶8固定的千斤顶固定螺钉11。

如图1所示，所述导轨1通过导轨固定块1-1连接在左支座2-1与右支座2-2之间，所述导轨固定块1-1的数量为四个且四个导轨固定块1-1对称设置，所述导轨1的端部设置在导轨固定块1-1的内部。

如图3所示，所述移动平台3上且与导轨1接触位置处设置有滑动轴承3-1，使移动平台3快速、方便地沿导轨1运行。

本实施例中，两根所述导轨1之间的距离为75cm～85cm，所述导轨1为直径是3cm～5cm、长度是240cm～260cm的实心钢管。

本发明可用于模拟施工现场压实状况、模拟不同行驶速度车辆对路面的破坏作用和测试冷再生沥青混合料的早期强度，具体的：

当本发明用于模拟施工现场压实状况时，具体过程为：1）将铺筑路面基层所需的混合料摊铺在导轨1下方，并根据不同类型的基层，依据公路沥青路面施工技术规范，选择使用轮胎碾压装置，并将轮胎碾压装置设置在平板19的中部的支架移动孔20上，支架移动孔20内可设置有滑动轴承，保证轮胎碾压装置或钢轮碾压装置上下活动顺畅，接触紧密；然后将位移传感器9固定在平板19上，使其下端与胶轮支架22相接触，同时调节液压千斤顶8，使其正对轮胎碾压装置，并通过千斤顶固定螺钉11将其固定。2）调节液压千斤顶8的液压大小，保证其对基层具有一定的初压力，满足规范要求；启动柴油机14，并调节至合适速率，此时柴油机14通过第一连杆15和第二连杆5带动移动平台3在导轨1上左右来回移动，待碾压几遍后关闭柴油机14，关闭液压千斤顶8；然后调整液压千斤顶8、平板19和轮胎碾压装置，保证轮迹重叠1/3～1/2，重复上述操作，直至碾压完毕。3）待初次碾压完毕后，根据基层类型及公路沥青路面施工技术规范，选择使用钢轮碾压装置，重复步骤2）的碾压过程，进行复压和终压，同时可根据规范要求，决定是否开启钢轮17内部的振动马达17-3，以实现不同振幅的振动碾压；在初压、复压和终压过程中，均通过位移传感器9检查碾压轮装置的竖向位移量，以表征路面基层的可压实性。4）在碾压好的基层上洒布粘层油，将铺筑路面面层所需混合料摊铺在上述碾压好的基层上方，根据面层的沥青混合料种类，依据公路沥青路面施工技术规范，在初压、复压和终压三个过程中，选择碾压遍数及碾压轮装置，重复步骤1）、2）和3），直至面层铺筑完毕；在初压，复压和终压过程中，同样通过位移传感器9检查碾压轮装置的竖向位移量，表征路面面层的可压实性；在面层的碾压过程中，可根据规范要求，决定是否开启钢轮17内部的振动马达17-3。根据实际情况决定是否铺筑上面层，此时成型的路面能够近似模拟实际路面结构。

当本发明用于模拟不同行驶速度车辆对路面的破坏作用时，具体过程为：1）将行车轮胎装置设置在支架移动孔20上，然后将位移传感器9固定在平板19上，使其下端与行车轮胎支架24相接触，同时调节液压千斤顶8，使其正对行车轮胎装置，并通过千斤顶固定螺钉11将其固定。2）开启液压千斤顶8，并调节液压千斤顶8的液压大小，保证其具有一定的压力，满足规范要求；启动柴油机14，并调节至合适速率，如20km/h，通过位移传感器9检测行车轮胎支架24的竖向位移量，表征路面的抗车辙能力，还可以测试不同行车速率对路面结构的影响，用以评价沥青路面的抗永久变形能力。

当本发明用于测试冷再生沥青混合料的早期强度时，具体过程为：1）将铺筑路面基层所需的混合料摊铺在导轨1下方，并根据不同类型的基层，依据公路沥青路面施工技术规范，选择使用轮胎碾压装置，并将轮胎碾压装置设置在平板19的中部的支架移动孔20上，支架移动孔20内可设置有滑动轴承，保证轮胎碾压装置或钢轮碾压装置上下活动顺畅，接触紧密；然后将位移传感器9固定在平板19上，使其下端与胶轮支架22相接触，同时调节液压千斤顶8，使其正对轮胎碾压装置，并通过千斤顶固定螺钉11将其固定。2）调节液压千斤顶8的液压大小，保证其对基层具有一定的初压力，满足规范要求；启动柴油机14，并调节至合适速率，此时柴油机14通过第一连杆15和第二连杆5带动移动平台3在导轨1上左右来回移动，待碾压几遍后关闭柴油机14，关闭液压千斤顶8；然后调整液压千斤顶8、平板19和轮胎碾压装置，保证轮迹重叠1/3～1/2，重复上述操作，直至碾压完毕。4）将冷再生沥青混合料摊铺在先前铺筑好的基层上方，重复步骤1）、2）和3），待冷再生基层（下面层）铺筑完毕后，在自然条件下进行养生，七天后进行钻芯取样，测试是否达到规范要求。本实验更加贴近实际情况，能更好模拟自然条件下，冷再生混合料基层（下面层）的早期强度，节省铺筑试验路段的费用，操作简单方便。

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换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种沥青路面碾压分析仪，其特征在于：包括左支座（2-1）、右支座（2-2）、连接在左支座（2-1）与右支座（2-2）之间的两根平行导轨（1）、设置在导轨（1）上的移动平台（3）和用于带动移动平台（3）在两根导轨（1）上左右来回移动的动力传动装置，两根所述导轨（1）前后对称设置，所述移动平台（3）的左右两侧均固定有外卡板（12），两块所述外卡板（12）之间且位于移动平台（3）下方设置有能沿着外卡板（12）前后调节位置的平板（19），所述平板（19）上安装有碾压轮装置，所述移动平台（3）的下方且位于外卡板（12）的内侧固定有内卡板（10），两块所述内卡板（10）之间设置有能沿着内卡板（10）前后调节位置的液压千斤顶（8），所述液压千斤顶（8）设置在所述碾压轮装置的正上方且对碾压轮装置施加压力，所述平板（19）上安装有用于实时监测所述碾压轮装置位移量的位移传感器（9）。

2.按照权利要求1所述的沥青路面碾压分析仪，其特征在于：所述动力传动装置包括柴油机（14）、第一连杆（15）、第二连杆（5）和连接耳（6），所述柴油机（14）安装在位于右支座（2-2）右侧的垫块（4）上，所述柴油机（14）的动力输出端与第一连杆（15）的一端固定连接，所述第一连杆（15）的另一端位于第二连杆（5）的一端下方且通过第一短轴（7）与第二连杆（5）转动连接，所述第二连杆（5）的另一端通过第二短轴（16）与连接耳（6）转动连接，所述连接耳（6）固定在移动平台（3）上。

3.按照权利要求1或2所述的沥青路面碾压分析仪，其特征在于：所述碾压轮装置为轮胎碾压装置、行车轮胎装置或钢轮碾压装置，所述轮胎碾压装置由胶轮支架（22）和安装在胶轮支架（22）下部的胶轮（21）组成，所述行车轮胎装置由行车轮胎支架（24）和安装在行车轮胎支架（24）下部的行车轮胎（23）组成，所述钢轮碾压装置由钢轮支架（18）和安装在钢轮支架（18）下部的钢轮（17）组成，所述钢轮（17）的内部两侧分别安装有振动马达（17-3）和支撑架（17-4），所述振动马达（17-3）与支撑架（17-4）之间设置有转动轴（17-1），所述转动轴（17-1）的一端与振动马达（17-3）的输出轴固定连接，所述转动轴（17-1）的另一端与支撑架（17-4）转动连接，所述转动轴（17-1）上固定安装有偏心块（17-2），所述偏心块（17-2）的数量为两个；所述平板（19）的中部开有支架移动孔（20），所述胶轮支架（22）、行车轮胎支架（24）或钢轮支架（18）的上端设置在支架移动孔（20）内且通过液压千斤顶（8）施加压力，所述位移传感器（9）的下端与胶轮支架（22）、行车轮胎支架（24）或钢轮支架（18）接触。

4.按照权利要求1或2所述的沥青路面碾压分析仪，其特征在于：所述平板（19）的左右两侧均固定有能够沿着外卡板（12）滚动的滚轮（25），所述外卡板（12）上设置有用于将平板（19）固定的平板固定螺钉（13）。

5.按照权利要求1或2所述的沥青路面碾压分析仪，其特征在于：所述内卡板（10）上设置有用于将液压千斤顶（8）固定的千斤顶固定螺钉（11）。

6.按照权利要求1或2所述的沥青路面碾压分析仪，其特征在于：所述导轨（1）通过导轨固定块（1-1）连接在左支座（2-1）与右支座（2-2）之间，所述导轨固定块（1-1）的数量为四个且四个导轨固定块（1-1）对称设置，所述导轨（1）的端部设置在导轨固定块（1-1）的内部。

7.按照权利要求1或2所述的沥青路面碾压分析仪，其特征在于：所述移动平台（3）上且与导轨（1）接触位置处设置有滑动轴承（3-1）。

8.按照权利要求1或2所述的沥青路面碾压分析仪，其特征在于：两根所述导轨（1）之间的距离为75cm～85cm，所述导轨（1）为直径是3cm～5cm、长度是240cm～260cm的实心钢管。

Images