CN105136587B - 一种沥青混合料车辙试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种沥青混合料车辙试验装置，属于工程材料试验检测设备领域,本设计的试模为组合试模，由底板、上层试模板和下层试模板分别通过螺杆和限位螺母连接组，组合试模及其模内试件设置在试验台的台面中央,在组合试模的试模板两端的外侧分别设置高、低挡块，水平施力器穿过该高挡块与设置在该端上层试模板的压力传感器对应接触，向该端试模板施加水平外力，低挡块防止该端下层试模板移动；解除组合试模的限位螺母，上、下层试模可在水平外力作用下产生相对滑动，本设计通过试件模拟受竖直压力、水平外力作用，以及水况条件对车辙的影响，更加真实、全面评价沥青路面的性能、质量，为提高沥青混合路面的耐久性提供更优良的试验装置。
Description
技术领域
本发明一种沥青混合料车辙试验装置，属于工程材料试验检测设备领域。
背景技术
车辙是沥青路面一种主要破坏形式，它主要原因是在高温等气候条件下，车辆荷载反复作用而形成的永久性变形。我国主要通过室内车辙试验评价沥青混合料的抗车辙性能，《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)规定了沥青混合料车辙试验的方法，其原理是通过车辙试验仪模拟实际车轮荷载在路面上行走而形成车辙的过程，从而检验沥青混合料的抗车辙性能。
规程中车辙试验仪主要有以下几个部分组成：试件台、试验轮、加载装置、试模、试件变形测量装置、温度检测装置、恒温室等部分组成，其加载轮以一定的荷载、速度在一定温度条件下反复碾压试件，通过连续观测碾压过程车辙的发展情况，获得45min和60min的变形，按规定公式计算动稳定度，用以评价沥青混合料的抗车辙性能。其优点是较好的模拟了高温气候条件下轮胎对路面的压密作用，其加载形式为竖向荷载，缺点是忽略了水平力对路面的作用，研究表明，汽车荷载在启动、制动时产生的水平力相当于竖向荷载的0.7～0.8,因此水平力是不能被忽视的。
国内科研机构和生产厂家都试图对车辙试验仪进行了改进。福州美德试验仪器有限公司公开了一种多功能车辙试验仪(申请号：201310206362.6)，模拟太阳光、雨水、氧气浓度等综合环境对车辙试验的影响，长安大学公开了一种模拟驱动轮真实行走状态的车辙试验仪(申请号：201320129629.7)。从公开的资料来看，目前的车辙试验仪仍忽略了水平剪切力对车辙试验结果的影响，而国内外公认的车辙主要是剪切变形，这导致现有车辙试验仪并不能真实反映沥青混合料抗车辙性能。
发明内容
本发明目的是提供一种沥青混合料车辙试验装置，在赋予试验装置试验轮配重体的竖向压力的同时，赋予其水平剪切力，使之更加接近于车轮实际运行工况所导致沥青混合料路面位移变形而形成的车辙；此外，还模拟路面水况因素试验条件，为更加全面评价沥青混合料抗车辙性能提供优良的试验装置。
本发明技术方案如下
本发明一种沥青混合料车辙试验装置，包括恒温箱，加载轮架，支撑架，试验台，试模，试件，试验轮，位移传感器，压力传感器，车辙变形记录仪，试验台放置在恒温箱内底部，加载轮架设置有配重、位移传感器和滑块，加载轮架通过其滑块滑配连接在支撑架的水平架梁上，并通过该滑块与电机驱动的曲柄连杆机构的输出端连接；试验轮连接在加载轮架下端；试模及其模内试件设置在试验台的台面中央，所述试模为组合试模，由底板、上层试模板和下层试模板分别通过螺杆和限位螺母连接组成，在组合试模的试模板一端的外侧设置一高挡块，水平施力器穿过该高挡块与设置在该端上层试模板的压力传感器对应接触，通过水平施力器向该端试模板施加水平外力，在组合试模的试模板的另一端的外侧装有低挡块，以防止该端下层试模板移动；解除组合试模的限位螺母，上、下层试模可在水平外力作用下产生相对滑动，受电机驱动的曲柄连杆机构驱动，加载轮架携带试验轮在组合试模内的试件表面作往复直线运动，并将试件因竖直压力和水平外力产生的位移变形通过位移传感器反馈给车辙变形记录仪。
所述水平施力器的轴线与压力传感器的轴线重合。
所述水平施力器为手柄螺栓，该手柄螺栓与高档块的内螺纹通孔螺纹连接，通过操纵手柄调节螺栓的旋进或旋出，可向压力传感器施加或卸载水平外力。
所述组合试模的试模板一端外侧的低挡块的高度与下层试模的高度相同。
所述试验台外对应套装加水试验槽，该加水试验槽设有液面高度标尺，通过与恒温箱外连通的进水口和出水口，控制加水试验槽的水位高度，可模拟沥青混合料路面水况条件。
所述加载轮架由上、中、下架组成，在上架顶端设有加载配重体、上架与中架之间装有位移传感器，中架底面连接滑块,下架下端与试验轮连接。
所述加载轮架的加载配重体、位移传感器、滑块和试验轮几何中心在同一垂线上。
本发明技术创新突出，技术效果显著：
1)、采用了组合式分层试模，且上下双层试模之间可以产生滑动，允许试件在车辙试验时产生剪切变形。
2)、利用手柄螺栓施加水平力，构造简单，且施工水平力的大小、方向可控，能较好的模拟车辆启动、制动产生的水平剪切力，与路面实际受力状态相符。
3)、车辙试件同时受水平剪切力和竖向压应力作用，同等试验条件下，动稳定度较现有的车辙试验仪检测的结果大大减小，在标准要求一致的条件下，对沥青混合料的抗车辙性能进行了更接近实际工况的模拟试验，因此，更有利于真实、全面评价沥青路面的性能、质量，为提高沥青混合路面的耐久性提供更优良的试验装置。
4)本发明通过在试验台外设置的加水试验槽，向加水试验槽内受控加水，可以模拟沥青混合料路面的水况条件，能更全面评价沥青混合料的抗车辙性能。
附图说明
图1本发明车辙试验仪立面图；
图2本发明车辙试验仪平面图；
图3本发明组合试模示意图
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式：
本发明一种沥青混合料车辙试验装置，包括恒温箱，加载轮架，支撑架，试验台，试模，试件，试验轮，位移传感器，压力传感器，车辙变形记录仪，试验台1放置在恒温箱X内底部，加载轮架4设置有配重P、位移传感器W和滑块4-1，加载轮架4通过其滑块4-1滑配连接在支撑架的水平架梁5上，并通过该滑块4-1与电机驱动的曲柄连杆机构7的输出端连接；试验轮6连接在加载轮架4下端；特点是：所述试模为组合试模，其底板2-3、上层试模板2-1和下层试模板2-2分别通过竖向、横向螺杆和限位螺母M-1、M-2连接组成，组合试模2及其模内试件3设置在试验台1的台面中央；在组合试模的试模板一端的外侧设置一高挡块K-2，水平施力器8穿过该高挡块K-2与设置在该端上层试模板2-1的压力传感器Y对应接触，通过水平施力器向该端试模板施加或卸载水平外力，在组合试模的试模板的另一端的外侧紧靠装有低挡块K-1，以防止该端下层试模板移动；解除组合试模的限位螺母M-1、M-2，上、下层试模板2-1、2-2可在水平外力作用下产生相对滑动；加载轮架4的滑块4-1受电机驱动的曲柄连杆机构7驱动，携带加载轮架4沿支撑架的水平架梁5滑动，驱使试验轮6在组合试模2内的试件3表面按箭头所示方向作往复直线运动，并将试件3因配重竖直压力和水平外力产生的位移变形通过位移传感器W反馈给车辙变形记录仪，完成模拟车辙试验。
所述水平施力器8的轴线与压力传感器Y的轴线重合。
所述水平施力器8为手柄螺栓，该手柄螺栓与高档块2-1的内螺纹通孔螺纹连接，通过操纵手柄调节螺栓的旋进或旋出，可向压力传感器施加或卸载水平外力。
所述组合试模的试模板一端外侧的低挡块2-1的高度与下层试模板2-2的高度相同。
所述试验台6外对应套装加水试验槽，该加水试验槽设有液面高度标尺，通过与恒温箱外连通的进水口和出水口，控制加水试验槽的水位高度，可模拟沥青混合料路面水况条件。
所述加载轮架4由上、中、下架组成，在上架顶端设有加载配重体P、上架与中架之间装有位移传感器W，中架底面连接滑块4-1,下架下端与试验轮6连接。
所述加载轮架4的加载配重体P、位移传感器W、滑块4-1和试验轮6几何中心在同一垂线上。
本发明装置的相关操作如下例：
采用本发明沥青混合料车辙试验装置进行沥青混合料车辙试验检测时，其试验程序和试验条件均按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)之规定。
1)将试件3连同组合试模2置于试验台1上，试验轮6对应在试件3表面，试验轮6沿支撑架水平杆5在试件3表面往复运动，在组合试模一端试模板外侧紧靠的低挡块K-1，可防止试验过程中试模移动，在其另一端试模板的外侧设置高挡块K-2，穿过该高挡块K-2的水平施力器为8，本例采用的是手柄螺栓，穿过该高挡块K-2的手柄螺栓前端与安装在该端上层模板2-1几何中心的压力传感器Y对应接触；
2)卸除组合试模2上下层模板的竖向限位螺母M-1，使上下层试模板解除限位连接。
3)准备加水试验：如果设定同时模拟路面水况进行试验，则按设定液面高度向加水试验槽C加水，否则，保持加水试验槽C干燥；
4)按试验设定压力值，通过旋转手柄螺栓，经压力传感器Y对该端试模板施加水平压力；因解除了组合试模2的上下层试模板限位连接螺母M-1，故在横向剪切压力作用下，试件3将产生横向位移变形；
5)试验开始：按设定调整配重P，安装位移传感器W，开启电机驱动的曲柄连杆机构7，通过其曲柄连杆机构带动试验轮6往复运动，故而试件3不仅发生竖向变形，而且因组合试模的上下层试模板限位连接的解除而产生横向位移变形；并通过位移传感器W反馈至车辙变形记录仪，完成试验。
6)试验结束：完成上述步骤后，先松开手柄螺栓，取下压力传感器Y，升起试验轮6，再取出组合试模2及试件3。
Claims (5)
1.一种沥青混合料车辙试验装置，包括恒温箱，加载轮架，支撑架，试验台，试模，试件，试验轮，水平施力器，位移传感器，压力传感器，车辙变形记录仪，试验台放置在恒温箱内底部，加载轮架设置有配重、位移传感器和滑块，加载轮架通过其滑块滑配连接在支撑架的水平架梁上，并通过该滑块与电机驱动的曲柄连杆机构的输出端连接；试验轮连接在加载轮架下端；其特征在于，试模及其模内试件设置在试验台的台面中央，所述试模为组合试模，由底板、上层试模板和下层试模板分别通过螺杆和限位螺母连接组成，在组合试模的试模板一端的外侧设置一高挡块，水平施力器穿过该高挡块与设置在该端上层试模板的压力传感器对应接触，水平施力器的轴线与压力传感器的轴线重合,水平施力器为手柄螺栓，该手柄螺栓与高档块的内螺纹通孔螺纹连接，通过操纵手柄调节螺栓的旋进或旋出，可向压力传感器施加或卸载水平外力，在组合试模的试模板的另一端的外侧装有低挡块，以防止该端下层试模板移动；解除组合试模的限位螺母，上、下层试模可在水平外力作用下产生相对滑动，受电机驱动的曲柄连杆机构驱动，加载轮架携带试验轮在组合试模内的试件表面作往复直线运动，并将试件因竖直压力和水平外力产生的位移变形通过位移传感器反馈给车辙变形记录仪。
2.根据权利要求1所述的一种沥青混合料车辙试验装置，其特征在于，组合试模的试模板一端外侧的低挡块的高度与下层试模的高度相同。
3.根据权利要求1所述的一种沥青混合料车辙试验装置，其特征在于，试验台外对应套装加水试验槽，该加水试验槽设有液面高度标尺，通过与恒温箱外连通的进水口和出水口，控制加水试验槽的水位高度，可模拟沥青混合料路面水况条件。
4.根据权利要求1所述的一种沥青混合料车辙试验装置，其特征在于，加载轮架由上、中、下架组成，在上架顶端设有加载配重体、上架与中架之间装有位移传感器，中架底面连接滑块,下架下端与试验轮连接。
5.根据权利要求1所述的一种沥青混合料车辙试验装置，其特征在于，加载轮架的加载配重体、位移传感器、滑块和试验轮几何中心在同一垂线上。
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