CN105067458A - 一种用于测试沥青混凝土路面材料剪切性能的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测试沥青混凝土路面材料剪切性能的装置，至少包括底座、传动机构、剪切机构和夹持机构，传动机构包括伺服电动缸、压力传感器和丝杠，伺服电动缸固定在底座上，压力传感器底部与伺服电动缸的输出轴连接，顶部与丝杠连接，剪切机构包括固定板、导轨、滑块、承载板和砝码，固定板和承载板均呈U型，固定板固定在底座上，承载板位于固定板内，导轨和滑块均有两个，两导轨分别固定在固定板上，两滑块分别固定在承载板上，各滑块和与其对应的导轨相配合，丝杠穿过固定板固定在承载板上，夹持机构包括上、下压板，下压板安装在底座上，上、下压板通过螺栓紧固。该装置结构简单，可以更真实的模拟沥青混凝土试件在实际中的受力情况。

Description

一种用于测试沥青混凝土路面材料剪切性能的装置

技术领域

本发明涉及路面工程试验设备技术领域，具体涉及一种用于测试沥青混凝土路面材料剪切性能的装置。

背景技术

目前我国高速公路里程位居全球第二，沥青混凝土路面占到高等级公路的75％，随着使用时间的增加，路面常常出现裂缝、坑洼等病害，处理办法通常是加铺沥青混凝土材料，而加铺后的部位会受到较大的纵向疲劳载荷，产生的剪应力极易使病害部位发生二次损坏。

当前有关剪应力的技术和设备主要是针对层间结构的剪应力进行测试，并不能获得材料结构的剪应力，与实际工程中的受力情况不是完全符合。在材料性质和本身强度不变的情况下，获得结材料构抗疲劳剪应力对于病害预防补救方法具有重要指导意义。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于测试沥青混凝土路面材料剪切性能的装置，该装置结构简单，操作简便，可以更真实地模拟沥青混凝土试件在实际中的受力情况，为路面加铺和病害补救方法提供可靠有力的参考数据。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种用于测试沥青混凝土路面材料剪切性能的装置，至少包括底座、传动机构、剪切机构和夹持机构，传动机构包括伺服电动缸、压力传感器和丝杠，伺服电动缸固定在底座上，压力传感器底部与伺服电动缸的输出轴连接，顶部与丝杠的下端连接，剪切机构包括固定板、导轨、滑块、承载板和用于压紧沥青混凝土试件的砝码，固定板和承载板均呈U型，且固定板和承载板的顶部均开口，承载板的底部内表面为平面，固定板底部固定在底座上，承载板位于固定板内，固定板和承载板的侧壁相互平行，导轨和滑块均有两个，两导轨分别固定在固定板的两侧壁内侧上，两滑块分别固定在承载板两侧壁外侧上与两导轨相对应的位置处，各滑块和与其对应的导轨相配合，丝杠的上端穿过固定板固定在承载板底部的中央，夹持机构包括上压板和下压板，下压板安装在底座上，上压板和下压板通过螺栓紧固，且下压板的上表面与承载板的内表面在同一个水平面上。

所述的剪切机构还包括位移传感器，位移传感器的底部固定在底座上，位移传感器的敏感探头与承载板底部接触。

下压板的底部固定有下压板滑块，底座上设有与下压板滑块相配合的底座导轨。

上压板和下压板均呈长方体状，上压板的底面和下压板的顶面形状和面积相等。

本发明与现有技术相比，其有益效果和优点在于：

该装置结构简单，造价低廉，操作简便，可以很方便地测得不同比例的沥青混凝土试件在不同荷载、剪切力、剪切频率和剪切幅值下的抗疲劳剪切性能，而且测量精度高，获得抗疲劳剪切性能数据准确、可靠，从而为路面加铺和病害补救方法提供可靠有力的数据支撑。

附图说明

图1为本发明提供的用于测试沥青混凝土路面材料剪切性能的装置的结构示意图。

图2为图1的左视图。

其中，1-底座、2-伺服电动缸、3-压力传感器、4-丝杠、5-位移传感器、6-固定板、7-导轨、8-滑块、9-承载板、10-砝码、11-下压板、12-沥青混凝土试件、13-上压板、14-下压板滑块、15-底座导轨。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体说明。

本发明提供的用于测试沥青混凝土路面材料剪切性能的装置的结构如图1和图2所示，该装置至少包括底座1、传动机构、剪切机构和夹持机构。动机构包括伺服电动缸2、压力传感器3和丝杠4，伺服电动缸采用位移控制，行程精度达到0.05mm，沥青混凝土试件在做剪切试验时有时候剪切速度很慢，可达到1mm/min，用伺服电动缸可以达到这个精度要求。伺服电动缸(DMC75-0560-1500-020-31，深圳迈茨工业有限公司)固定在底座上，压力传感器(CXH-102A、北京中航蓝科自动化设备有限公司)底部和顶部自带螺纹孔，伺服电动缸的输出轴和丝杠自带螺纹，伺服电动缸的输出轴与压力传感器的底部通过螺纹连接，丝杠与压力传感器的顶部通过螺纹连接。

剪切机构包括固定板6、导轨7、滑块8、位移传感器5、承载板9和用于压紧沥青混凝土试件的砝码10。固定板6和承载板9均呈U型，且固定板6和承载板9的顶部均开口。承载板9的底部内表面为平面，承载板9底部的厚度应大于抗疲劳剪切试验中剪切位移的3倍，从而使承载板的强度足够大。固定板6的底部固定在底座上，承载板9位于固定板6内，固定板6和承载板9的侧壁相互平行。导轨7和滑块8均有两个，两导轨7通过螺栓分别固定在固定板6的两侧壁内侧上，两滑块8通过螺栓分别固定在承载板9两侧壁外侧上与两导轨相对应的位置处，各滑块8和与其对应的导轨7相配合。丝杠4的上端穿过固定板6固定在承载板9底部的中央。位移传感器(SLPS、土耳其OPKON公司)5的底部固定在底座上，位移传感器5的敏感探头与承载板9底部接触。伺服电动缸得到位移需要进行信号解码，试验时间过长时容易数据溢出，并不能精确地得到承载板的实际位移值，这时候位移传感器的作用就体现出来了，根据位移传感器就可以精确测得承载板的实际位移值。砝码10放置于沥青混凝土试件上，砝码用于给沥青混凝土试件施加压力(即荷载)以及固定沥青混凝土试件，砝码与沥青混凝土试件的接触面积要足够大，且与沥青混凝土试件接触的砝码的长度与承载板底部的长度最好相当，才能使沥青混凝土试件受力的面积更大更均匀，且能保证剪切时沥青混凝土试件的剪切力发生在承载板和上下压板的缝隙之间，这样才会使测试结果的准确度、可靠度更高。

夹持机构包括上压板13和下压板11，上压板13和下压板11均呈长方体状，上压板13的底面和下压11板的顶面形状和面积相等。上压板13和下压板11通过螺栓紧固，上下压板固定在一起时整体呈长方体状。下压板的底部固定有下压板滑块14，底座上设有与下压板滑块14相配合的底座导轨15，这样就可以通过下压板滑块调节下压板与承载板之间的距离。测试时，沥青混凝土试件的一端部通过上、下夹板夹紧固定，另一端部压在砝码下面，而且承载板底部的宽度与沥青混凝土试件的宽度相匹配，即沥青混凝土试件12的宽度略小于承载板底部的宽度，这样才能使沥青混凝土试件在砝码下面的部分刚好水平地卡在承载板内，保证剪切试验时沥青混凝土试件不会左右晃动，不会影响测试结果的准确性。下压板11的上表面与承载板的内表面在同一个水平面上，这样才能保证测试初始时沥青混凝土试件不弯曲。

本发明提供的用于测试沥青混凝土路面材料剪切性能的装置的测量方法如下：

1)首先调节承载板的高度，使下压板上表面与承载板的内表面在同一个水平面上，然后调节下压板与承载板之间的距离，使下压板和承载板达到一个设定的距离，再将沥青混凝土试件的一端固定在下压板和上压板之间，另一端置于承载板底部内表面上。

2)在沥青混凝土试件上放置砝码，用于固定沥青混凝土试件和给沥青混凝土试件施加荷载，砝码的重量即为施加的荷载(压力)，设置伺服电动缸的转速和行程，开启伺服电动缸，伺服电动缸带动压力传感器、丝杠、承载板做上下往复运动，使沥青混凝土试件随之上下往复运动，从而使沥青混凝土试件在一定荷载的作用下发生剪切行为。该装置通过放置不同重量的砝码来给沥青混凝土试件施加不同的荷载，通过控制伺服电动缸的转速和行程实现沥青混凝土试件的剪切频率和幅值的改变，通过压力传感器测量沥青混凝土所受到的剪切力，从而测得不同配比的沥青混凝土试件在不同工况下的抗疲劳剪切性能，即在不同的荷载、剪切力、剪切频率和剪切幅值下，测量不同配比的沥青混凝土试件在破坏时受到剪切的剪切次数。

Claims (4)

1.一种用于测试沥青混凝土路面材料剪切性能的装置，其特征在于：至少包括底座、传动机构、剪切机构和夹持机构，传动机构包括伺服电动缸、压力传感器和丝杠，伺服电动缸固定在底座上，压力传感器底部与伺服电动缸的输出轴连接，顶部与丝杠的下端连接，剪切机构包括固定板、导轨、滑块、承载板和用于压紧沥青混凝土试件的砝码，固定板和承载板均呈U型，且固定板和承载板的顶部均开口，承载板的底部内表面为平面，固定板底部固定在底座上，承载板位于固定板内，固定板和承载板的侧壁相互平行，导轨和滑块均有两个，两导轨分别固定在固定板的两侧壁内侧上，两滑块分别固定在承载板两侧壁外侧上与两导轨相对应的位置处，各滑块和与其对应的导轨相配合，丝杠的上端穿过固定板固定在承载板底部的中央，夹持机构包括上压板和下压板，下压板安装在底座上，上压板和下压板通过螺栓紧固，且下压板的上表面与承载板的内表面在同一个水平面上。

2.根据权利要求1所述的用于测试沥青混凝土路面材料剪切性能的装置，其特征在于：所述的剪切机构还包括位移传感器，位移传感器的底部固定在底座上，位移传感器的敏感探头与承载板底部接触。

3.根据权利要求1所述的用于测试沥青混凝土路面材料剪切性能的装置，其特征在于：下压板的底部固定有下压板滑块，底座上设有与下压板滑块相配合的底座导轨。

4.根据权利要求1所述的用于测试沥青混凝土路面材料剪切性能的装置，其特征在于：上压板和下压板均呈长方体状，上压板的底面和下压板的顶面形状和面积相等。