CN105538769B - 一种制备半柔性复合路面结构试件的振动旋转压实仪 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种制备半柔性复合路面结构试件的振动旋转压实仪，包括振动旋转压实仪包括试件固定台、主架、固定在主架底部的底座、固定在主架顶部的电气箱、设于底座与电气箱之间的振动机构和旋转压实机构，以及微电脑控制器。本发明操作简单安全、噪音低；是一款专用于制备半柔性复合路面结构试件的设备，不仅可以先旋转压实大孔隙沥青混合料，后振动水泥砂浆料，还可以同时振动、旋转压实大孔隙沥青混合料，后再振动水泥砂浆料，通过后振动水泥砂浆从而使水泥砂浆更深入大孔隙沥青混合料基体的空隙内，结构简单、制备方法新颖独特，制备出的试件总体性能较佳。

Description

一种制备半柔性复合路面结构试件的振动旋转压实仪
技术领域
本发明涉及路面施工机械技术领域，具体涉及一种制备半柔性复合路面结构试件的振动旋转压实仪。
背景技术
现有的马歇尔自动击实仪由击实锤、平圆形压实头及带手柄的导向棒组成，该种结构的击实仪噪音大。马歇尔自动击实仪在工作时，击实锤在一定高度自由下落使沥青混合料中的针片状颗粒容易被击碎，使得实际级配比设计级配要细，试件毛体积密度增大，计算出的VMA偏小，沥青混合料骨架灌浆后导致半柔性结构内存在一定的孔隙。施工和使用状态下的沥青路面很少受到撞击作用，马歇尔击实仪靠击实成型试件，不能真实反映压路机与车辆荷载对沥青路面的揉搓、碾压效果。
发明内容
针对背景技术所述面临的种种问题，本发明的目的在于提供一种能使针片状颗粒不易被压碎，操作简单，与现场施工相符的制备半柔性复合路面结构试件的振动旋转压实仪。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种制备半柔性复合路面结构试件的振动旋转压实仪，包括试件固定台、主架、固定在主架底部的底座、固定在主架顶部的电气箱、设于底座与电气箱之间的振动机构和旋转压实机构，以及微电脑控制器；振动机构包括振动平台、固定在振台平台底部的振动电机、连接在底座上用以支撑振动平台四个角的支撑柱、弹性连接在振动平台与支撑柱之间的弹簧；试件固定台固定在振动平台表面上，振动电机与微电脑控制器电性连接；旋转压实机构包括通过轴承座安装在电气箱底部的主轴、固定在电气箱上用以驱动主轴旋转步进的旋转压实电机、固定在电气箱上用以改变旋转压实电机转速并与主轴上端相连接的变速器、用于固定主轴的自动进给箱、安装在主轴下端的压实头；自动进给箱一端设置有套环状的连接部，连接部套接在主架上，并可沿主架上下移动；旋转压实电机、变速器与微电脑控制器电性连接。
进一步地，压实头为平底状。
进一步地，压实头上套设有用于固定试模的盖帽。
进一步地，振动旋转压实仪通过底座上的螺栓将整个仪器固定在地面或操作台上。
进一步地，自动进给箱设置有松紧主轴的把手。
进一步地，微电脑控制器包括电路结构、与电路结构电性连接的操控显示界面。
进一步地，试件固定台表面上设置有试件固定点，试件固定台与振动平台之间设置有钢板。
进一步地，主架为圆柱状。
进一步地，弹簧的弹性支撑使振动平台与支撑柱之间具有1-10cm的活动间隙。
进一步地，振动平台四个角分别向下设置有支撑柱上下对应的支撑压头，每根支撑柱顶面也设置有同样结构的支撑压头，每个支撑压头均设有敞口的凹槽，弹簧两端分别固定连接在振动平台和支撑柱上下对应的支撑压头凹槽内。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明是一款专用于制备半柔性复合路面结构试件的设备，不仅可以先旋转压实大孔隙沥青混合料，后振动水泥砂浆料，还可以同时振动、旋转压实大孔隙沥青混合料，后再振动水泥砂浆料，使水泥砂浆更深入大孔隙沥青混合料基体的空隙内，结构简单、制备方法新颖独特，制备出的试件总体性能较佳。
2.本发明振动旋转压实仪操作简单安全、噪音低。
3.本发明操作微电脑控制器相应的控制按钮使压实头自动与试件表面接触，避免试件受到撞击，真实地反映了压路机与车辆荷载对路面结构的揉搓、碾压效果。
4.本发明的压实过程由微电脑控制器程序化控制，通过压力、角度、高度和旋转速度等实测参数的优化及整合，切实拟合施工现场的压实过程。
5.本发明的微电脑控制器采用内部微处理器和检验器控制技术，每次检验后自动将加载压力、角度、高度和旋转速度的检验值贮存，数据自动采集、生成、储存和输出打印。
附图说明
图1为本发明制备半柔性复合路面结构试件的振动旋转压实仪的主视图。
图2为本发明制备半柔性复合路面结构试件的振动旋转压实仪的侧视图。
具体实施方式的附图标号说明：
试件固定台1 试件固定点11 主架2
底座3 电气箱4 振动机构5
振动平台51 振动电机52 支撑柱53
弹簧54 支撑压头55 凹槽551
旋转压实机构6 主轴61 旋转压实电机62
变速器63 自动进给箱64 连接部641
把手642 压实头65 盖帽651
微电脑控制器7 操控显示界面71 螺栓8
钢板9
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明制备半柔性复合路面结构试件的振动旋转压实仪作进一步说明。
本发明的振动旋转压实仪用于半柔性复合路面结构试验，模拟压路机与车辆荷载对路面结构的揉搓、碾压工作原理，通过振动旋转压实方法，成型半柔性复合路面结构试件的专用试验设备。
半柔性复合路面结构指的是兼具沥青路面柔性与水泥混凝土路面刚性的结构，其主要的制备步骤为：大孔隙沥青混合料基体的制备→橡胶粉水泥砂浆的制备→半柔性复合路面结构的制备，即将制备好的水泥砂浆灌入大孔隙沥青混合料基体的空隙内，固化后得试件。
本发明振动旋转压实仪参数：
◆压力范围：100至1000kPa连续可调。
◆旋转次数：正转(按设定压实角度)：0～1000次。
◆反转(压实角为0°度)：0～500次。
◆旋转压实角范围：0.5°至2.0°,以0.01°增加。
◆旋转压实角精度：小于0.01°。
◆旋转压实位移范围：0～250mm。
◆旋转压实位移精度：小于0.01mm。
◆旋转速度：30±0.5转/分。
◆旋转压实电机额定速度：1800转/分。
◆振动平台频率2860次/分
◆振幅0.3-0.6mm
◆振动电机功率1.5KW
◆外形尺寸：90X90X180mm。
◆重量：210KG。
◆电源电压：380V。
◆旋转压实电机功率：3.0W。
◆环境温度：5～40℃。
◆环境湿度：≦85﹪。
根据图1和2所示，为本发明制备半柔性复合路面结构试件的振动旋转压实仪的具体实施例。
振动旋转压实仪包括试件固定台1、主架2、固定在主架2底部的底座3、固定在主架2顶部的电气箱4、设于底座3与电气箱4之间的振动机构5和旋转压实机构6，以及微电脑控制器7。
振动旋转压实仪通过底座3上的螺栓8将整个仪器固定在地面或操作台上。
主架2为长条圆柱状。主架2以焊接或螺接方式竖直连接在底座3侧端中部上。本实施例优先螺接方式，这样方便主架2或底座3的拆卸、更换与维修。
与底座3上下对应的电气箱4侧端中部以焊接或螺接方式竖直连接在主架2顶端上。本实施例优先螺接方式，这样方便电气箱4或底座3的拆卸、更换与维修。
振动机构5包括振动平台51、固定在振台平台底部的振动电机52、连接在底座3上用以支撑振动平台四个角的支撑柱53、弹性连接在振动平台51与支撑柱53之间的弹簧54。
振动平台51为平板状结构。振动平台51四个角分别向下设置有支撑柱53上下对应的支撑压头55，每根支撑柱53顶面也设置有同样结构的支撑压头55，每个支撑压头55均设有敞口的凹槽551，弹簧54两端分别固定连接在振动平台51和支撑柱53上下对应的支撑压头55凹槽551内。弹簧54的支撑使振动平台51支撑压头55与支撑柱53支撑压头55之间具有1-10cm的活动间隙。弹簧54在本发明的作用是提供给振动平台51上、下振幅的作用。振动电机52以螺栓方式固定在振动平台51底部。
试件固定台1固定在振动平台51表面上，试件固定台1表面上设置有试件固定点11。由于振动机构5摆在底座3中间位置，摆在中间位置意味着该振动机构5每天要承受着上百斤的力的下压，因此，在试件固定台1与振动平台51之间加一层比较坚硬且不易变形的钢板9。
旋转压实机构6包括通过轴承座安装在电气箱4底部的主轴61、固定在电气箱4上用以驱动主轴61旋转步进的旋转压实电机62、固定在电气箱4上用以改变旋转压实电机62转速并与主轴61上端相连接的变速器63、用于固定主轴61的自动进给箱64、安装在主轴61下端的压实头65。
自动进给箱64一端设置有套环状的连接部641，连接部641套接在主架2上，并可沿主架2上下移动。自动进给箱64设置有松紧主轴61的把手642，通过旋转把手642，松紧主轴61，可使主轴61上下移动，起到固定主轴61的作用。与微电脑控制器7电性连接。
压实头65为平底状。压实头65上套设有用于固定试模的盖帽651。盖帽651的作用主要稳固试模，防止在试验振动、压实过程中试模往上滑动，导致试模内的下部试件混合料向下脱出。
微电脑控制器7为箱状，放置在地面上。微电脑控制器7包括电路结构、与电路结构电性连接的操控显示界面71，操控显示界面71设置有相应的控制按钮。振动电机52、旋转压实电机62、变速器63通过线路与微电脑控制器7电性连接，从而微电脑控制器7可以对设备进行程序化控制。
本发明振动旋转压实仪制备试件有以下两种方法：1.首先利用旋转压实机构6制备大孔隙沥青混合料基体，然后利用振动机构5振动灌入大孔隙沥青混合料基体的水泥砂浆料，从而制得试件；2.同时利用旋转压实机构6和振动机构5来制备大孔隙沥青混合料基体，然后再利用振动机构5振动灌入大孔隙沥青混合料基体的水泥砂浆料，从而制得试件。结构简单、制备方法新颖独特，制备出的试件总体性能较佳。
具体工作过程：
第一种：
步骤1：接通电源，安装好试模，将大孔隙沥青混合料装入试模内，再在微电脑控制器7的操控显示界面71设置压力、角度、高度和旋转速度参数，接着启动微电脑控制器7上的下降按键使压实头65自动与试模内的大孔隙沥青混合料表面接触(压实头65在下降时，由于与压实头65相连接的主轴61是由自动进给箱64夹紧固定的，因此自动进给箱64会随着压实头65的移动而沿主架2移动)，然后按下旋转压实开关，旋转压实电机62开始工作。旋转压实电机62通过变速器63改变速度，使主轴61的转速符合微电脑控制器7设定的速度，主轴61在旋转压实电机62的驱动下进行顺时针旋转，连接在主轴61上的压实头65随之旋转并下压，从而对大孔隙沥青混合料进行旋转压实作业。压实头65下压时，弹簧54开始压缩变短，支撑压头55上下面完全接触，起到支撑向下压力的作用，使得试件固定台1上的大孔隙沥青混合料可被压实，从而制得大孔隙沥青混合料基体。
步骤2：待基体固化冷却后，将制备好的水泥砂浆洒在基体上，启动微电脑控制器7上的振动开关，振动电机52开始工作，振动电机52带动振动平台51在弹簧54的作用下开始震动，对水泥砂浆进行振实作业，从而使水泥砂浆更深入基体的空隙内。至此，制得半柔性复合路面结构。
第二种：
步骤1：接通电源，安装好试模，将大孔隙沥青混合料装入试模内，再在微电脑控制器7的操控显示界面71设置压力、角度、高度和旋转速度参数，接着启动微电脑控制器7上的下降按键使压实头65自动与试模内的大孔隙沥青混合料表面接触(压实头65在下降时，由于与压实头65相连接的主轴61是由自动进给箱64夹紧固定的，因此自动进给箱64会随着压实头65的移动而沿主架2移动)，然后按下振动开关和旋转压实开关，振动电机52和旋转压实电机62开始工作。振动电机52带动振动平台51在弹簧54的作用下开始震动，对大孔隙沥青混合料进行振实作业，使大孔隙沥青混合料之间的间隙变小，从而更密实。同时，旋转压实电机62通过变速器63改变速度，使主轴61的转速符合微电脑控制器7设定的速度，主轴61在旋转压实电机62的驱动下进行顺时针旋转，连接在主轴61上的压实头65随之旋转并下压，从而对大孔隙沥青混合料进行旋转压实作业。压实头65下压时，弹簧54开始压缩变短，支撑压头55上下面完全接触，起到支撑向下压力的作用，使得试件固定台1上的大孔隙沥青混合料可被压实，从而制得大孔隙沥青混合料基体。
步骤2：待基体固化冷却后，将制备好的水泥砂浆洒在大孔隙沥青混合料基体上，启动微电脑控制器7上的振动开关，振动电机52开始工作，振动电机52带动振动平台51在弹簧54的作用下开始震动，对水泥砂浆进行振实作业，从而使水泥砂浆更深入基体的空隙内。至此，制得半柔性复合路面结构试件。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.本发明是一款专用于制备半柔性复合路面结构试件的设备，不仅可以先旋转压实大孔隙沥青混合料，后振动水泥砂浆料，还可以同时振动、旋转压实大孔隙沥青混合料，后再振动水泥砂浆料，使水泥砂浆更深入大孔隙沥青混合料基体的空隙内，结构简单、制备方法新颖独特，制备出的试件总体性能较佳。
2.本发明振动旋转压实仪操作简单安全、噪音低。
3.本发明操作微电脑控制器相应的控制按钮使压实头自动与试件表面接触，避免试件受到撞击，真实地反映了压路机与车辆荷载对路面结构的揉搓、碾压效果。
4.本发明的压实过程由微电脑控制器程序化控制，通过压力、角度、高度和旋转速度等实测参数的优化及整合，切实拟合施工现场的压实过程。
5.本发明的微电脑控制器采用内部微处理器和检验器控制技术，每次检验后自动将加载压力、角度、高度和旋转速度的检验值贮存，数据自动采集、生成、储存和输出打印。

Claims (10)

1.一种制备半柔性复合路面结构试件的振动旋转压实仪，其特征在于：振动旋转压实仪包括试件固定台、主架、固定在主架底部的底座、固定在主架顶部的电气箱、设于底座与电气箱之间的振动机构和旋转压实机构，以及微电脑控制器；
振动机构包括振动平台、固定在振台平台底部的振动电机、连接在底座上用以支撑振动平台四个角的支撑柱、弹性连接在振动平台与支撑柱之间的弹簧；试件固定台固定在振动平台表面上，振动电机与微电脑控制器电性连接；
旋转压实机构包括通过轴承座安装在电气箱底部的主轴、固定在电气箱上用以驱动主轴旋转步进的旋转压实电机、固定在电气箱上用以改变旋转压实电机转速并与主轴上端相连接的变速器、用于固定主轴的自动进给箱、安装在主轴下端的压实头；自动进给箱一端设置有套环状的连接部，连接部套接在主架上，并可沿主架上下移动；旋转压实电机、变速器与微电脑控制器电性连接。
2.如权利要求1所述的制备半柔性复合路面结构试件的振动旋转压实仪，其特征在于：压实头为平底状。
3.如权利要求1或2所述的制备半柔性复合路面结构试件的振动旋转压实仪，其特征在于：压实头上套设有用于固定试模的盖帽。
4.如权利要求1所述的制备半柔性复合路面结构试件的振动旋转压实仪，其特征在于：振动旋转压实仪通过底座上的螺栓将整个仪器固定在地面或操作台上。
5.如权利要求1所述的制备半柔性复合路面结构试件的振动旋转压实仪，其特征在于：自动进给箱设置有松紧主轴的把手。
6.如权利要求1所述的制备半柔性复合路面结构试件的振动旋转压实仪，其特征在于：微电脑控制器包括电路结构、与电路结构电性连接的操控显示界面。
7.如权利要求1所述的制备半柔性复合路面结构试件的振动旋转压实仪，其特征在于：试件固定台表面上设置有试件固定点，试件固定台与振动平台之间设置有钢板。
8.如权利要求1所述的制备半柔性复合路面结构试件的振动旋转压实仪，其特征在于：主架为圆柱状。
9.如权利要求1所述的制备半柔性复合路面结构试件的振动旋转压实仪，其特征在于：弹簧的弹性支撑使振动平台与支撑柱之间具有1-10cm的活动间隙。
10.如权利要求1所述的制备半柔性复合路面结构试件的振动旋转压实仪，其特征在于：振动平台四个角分别向下设置有支撑柱上下对应的支撑压头，每根支撑柱顶面也设置有同样结构的支撑压头，每个支撑压头均设有敞口的凹槽，弹簧两端分别固定连接在振动平台和支撑柱上下对应的支撑压头凹槽内。
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