CN105823673A - 一种多功能沥青混合料真空加载试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多功能沥青混合料真空加载试验台，包括加载装置、支架、测量装置和真空压实装置；测量装置和真空压实装置固定在支架上；加载装置可拆卸的设置于支架上，用于对真空压实装置进行加载；测量装置用于测量真空压实装置在加载过程中沥青混合料的变形量和载荷响应；加载装置分为冲击加载装置、静压加载装置和振动加载装置。本发明总体结构设计简单，便于拆装和移动；能够实现真空环境下对沥青混合料的三种加载方式，三种方式可以随意切换。并且振动试验过程中振动装置的频率、参振质量以及激振力可以根据需要调节；同时，在各种加载工况下，都能实现对沥青混合料变形量和载荷响应的动态测量。

Description

一种多功能沥青混合料真空加载试验台

技术领域

本发明属于沥青混合料真空加载试验领域，特别涉及一种沥青混合料真空加载试验台。

背景技术

公路交通是国家的经济命脉，我国公路总里程已位居世界前列，为我国经济建设做出了突出贡献。沥青路面由于具有行车舒适、路面美观、维修养护相对简单等优点，是我国公路路面的主要类型。沥青路面的建设涉及路面材料、施工工艺、设备等方面，其中压实方法不但影响沥青路面建设成本，还影响沥青路面寿命和服役性能。因此，新的压实方法的研究是沥青路面建设的重要内容，其中，沥青路面真空压实方法是新的压实方法之一。在研究沥青路面真空压实方法的过程中，缺乏相应的沥青混合料真空加载试验台。

用于沥青混合料的普通压实方法研究的加载试验装置有很多，其中包括振动成型机、压力机以及击实仪等等。若在现有加载试验装置的基础上简单改造对真空压实的沥青混合料试件进行不同加载方式的试验，需要更换不同的试验装置，一般的试验装置体积较大，移动拆装不方便，比较费时费力，工作效率较低。同时，现有试验装置需要试验前后手动对试件变形量进行测量，由于人为因素及外界因素的影响，容易出现比较大的误差，得出的数据与真实值相差较大，并且在试验过程中对试件的变形量和载荷响应无法实现动态测量。可见，这些现有的加载试验装置不能满足沥青混合料真空加载时不同加载方式的对比试验和沥青混合料变形量及载荷响应动态测量的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能沥青混合料真空加载试验台，以解决上述技术问题。本发明一种多功能沥青混合料真空加载试验台，能够实现对沥青混合料真空压实环境下的多种方式加载，包括冲击、振动以及静载三种方式，各种加载方式切换方便。并且振动试验过程中试验台的频率、参振质量以及激振力可以根据需要调节。装置的总体结构设计简单，便于拆装和移动。同时，在各种加载工况下，都能实现对沥青混合料变形量和加载响应的动态测量。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多功能沥青混合料真空加载试验台，包括加载装置、支架、测量装置和真空压实装置；测量装置和真空压实装置固定在支架上；加载装置可拆卸的设置于支架上，用于对真空压实装置进行加载；测量装置用于测量真空压实装置在加载过程中的沥青混合料变形量和载荷响应。

进一步的，支架包括上板、底板和若干支腿；上板和底板通过若干支腿固定连接；真空压实装置固定在底板中心；加载装置通过直线轴承支承在支架和真空压实装置上。

进一步的，真空压实装置包括底座、安装在底座上的套筒、端盖、焊接在端盖上的夹套、上抽气盘、下抽气盘、活塞杆和安装在活塞杆上的垫铁或击实垫；套筒固定于底座与端盖之间；套筒、底座与端盖围绕形成一个密闭空间；端盖中心开有通孔，通孔中固定连接有供活塞杆穿过并且在其中能够上下自由运动的夹套；上抽气盘上设置有通气孔，上抽气盘中心与活塞杆固定连接；上抽气盘设置于所述密闭空间内，活塞杆顶部贯穿于端盖的中心孔；活塞杆顶部固定有垫铁或击实垫；下抽气盘设置于所述密闭空间内；所述密闭空间连通一个抽真空管；夹套与活塞杆之间设有密封装置。

进一步的，测量装置包括位移传感器和加速度传感器；位移传感器伸出端顶在垫铁或击实垫的伸出端；加速度传感器固定在垫铁或击实垫的伸出端上。若加载为冲击加载或者振动加载，通过加速度传感器采集载荷响应。

进一步的，加载装置为冲击加载装置、静压加载装置和振动加载装置。

进一步的，振动加载装置包括振动架，振动架呈工字型，两个同型号的振动电机通过螺栓左右对称安装在振动架上；振动架上方通过压板固定有若干配重；压板上固定有吊耳；支架上固定有定位螺栓，振动架下方设有与定位螺栓配合进行定位的U形孔；振动架下方固定有用于对真空压实装置进行加载的加载杆。

进一步的，静压加载装置是上方开口的箱体，箱体内有能够增减的配重块；四个角均设置有吊耳，下方固定连接一根加载杆，通过直线轴承支承在支架和真空压实装置上。

进一步的，进行加载试验时，将沥青混合料放入真空压实装置中，真空泵通过抽真空管为沥青混合料提供真空环境，加载装置的作用力通过活塞杆作用在沥青混合料上完成加载；试验过程中，测量装置同步测量真空压实装置在加载过程中沥青混合料变形量和载荷响应。

本发明与现有技术相比具有以下技术效果：

能够实现对沥青混合料的多种加载方式，包括冲击、振动以及静载三种加载方式，三种方式可以随意切换。并且振动试验过程中试验台的频率、参振质量以及激振力可以根据需要调节。装置的总体设计结构简单，便于拆装和移动。同时，在各种加载工况下，都能实现对沥青混合料变形量的动态测量。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的振动加载装置示意图。

图3为本发明的支架和测量装置示意图。

图4为本发明的真空压实装置示意图。

图5为本发明的静压加载装置示意图。

图6为本发明的冲击试验的定位盘示意图。

图7为本发明的冲击试验的击实垫示意图。

图中：1、振动加载装置，1-1、吊耳，1-2、压板，1-3、配重，1-4、振动架，1-5、振动电机，1-6、加载杆a，1-7、U形孔，2、支架，2-1、定位螺栓，2-2、上板，2-3、支腿，2-4、直线轴承，2-5、底板，3、测量装置，3-1、夹柱，3-2、紧固套，3-3、位移传感器，3-4、加速度传感器，4、真空压实装置，4-1、垫铁，4-2、活塞杆，4-3、抽真空管，4-4、夹套，4-5、端盖，4-6、上抽气盘，4-7、静密封圈，4-8、套筒，4-9、底座，4-10、下抽气盘，5、静压加载装置，5-1、吊耳，5-2、箱体，5-3、加载杆b，6、定位盘，7、击实垫。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种多功能沥青混合料真空加载试验台包括四个部分，分别是加载装置、支架2、测量装置3和真空压实装置4。

加载装置可以是静压加载装置5、也可以切换成振动加载装置1或冲击加载装置。

图3所示，支架2由上板2-2、底板2-5和用于连接上板2-2和底板2-5的支腿2-3通过螺栓连接而成，底板2-5中心部分开有两个螺纹孔，真空压实装置4通过螺栓与支架底板2-5相连；加载装置通过直线轴承2-4支承在支架2和真空压实装置4上，加载装置可以是冲击加载装置、静压加载装置5或振动加载装置1。

结合图3，本实施例中，支架2通过支腿2-3将上板2-2和底板2-5连接，上板2-2中心通过螺栓固定直线轴承2-4，带有螺纹的定位螺栓2-1固定在上板2-2上，上板2-2一侧开有通孔用来安装和固定位移传感器3-3。

测量装置3包括夹柱3-1、紧固套3-2、位移传感器3-3和加速度传感器3-4，位移传感器3-3通过紧固套3-2固定在夹柱3-1上，夹柱3-1固定在上板2-2上，加速度传感器3-4通过磁座固定在垫铁4-1和击实垫7的伸出端上。

结合图4，本实施例中，真空压实装置4包括底座4-9、安装在底座4-9上的套筒4-8、端盖4-5、焊接在端盖4-5上的夹套4-4、上抽气盘4-6、下抽气盘4-10、静密封圈4-7、活塞杆4-2和安装在活塞杆4-2上的垫铁4-1。端盖4-5中心开有通孔，通孔中固定连接有供活塞杆4-2穿过并且在其中能够上下自由运动的夹套4-4，用来导向活塞杆4-2；夹套4-4与活塞杆4-2之间设有密封装置4-11。端盖4-5一侧设置有抽真空管4-3用来检测和抽真空，上抽气盘4-6上设置有通气孔，底座4-9下方开有一个螺纹孔4-15用来安装真空表，底座4-9上端设有底座凸沿，凸沿均布四个螺纹孔，左右两个螺纹孔用来固定套筒4-8(套筒4-8的侧面设有一对凸耳4-14，一对螺栓4-13穿过底座凸沿上左右两个螺纹孔和凸耳将套筒4-8与底座4-9固定)，前后有两个螺纹孔用来将真空压实装置4固定在支架2的底板2-5上(一对螺栓4-12穿过底座凸沿上前后两个螺纹孔和底板2-5将底板2-5与底座4-9固定)。底座4-9上方有凹槽，下抽气盘4-10嵌在凹槽中，同时下抽气盘4-10上设置有通气孔，套筒4-8的上方设有套筒凸沿，端盖4-5的下方设有与套筒凸沿相配合的端盖凸沿，两个凸沿之间设置有静密封圈4-7，套筒4-8上焊接有U形定位孔与底座凸沿相配合，通过螺栓紧固，上抽气盘4-6中心焊有活塞杆4-2，活塞杆4-2上端通过螺栓连接垫铁4-1，位移传感器3-3伸出端顶在垫铁4-1的伸出端，垫铁4-1的未伸出端与加载装置下端直接接触，加速度传感器3-4通过磁座固定在垫铁4-1的伸出端上。

本实施例中，加载装置包括冲击加载装置、静压加载装置5和振动加载装置1，冲击加载装置直接采用手动击实仪(GB/T50123-1999《土工试验标准》)。静压加载装置5是上方开口的箱体5-2，四个角均设置有吊耳5-1，下方通过螺栓连接一根加载杆b5-3，通过直线轴承2-4支承在支架2和真空压实装置4上，加载杆b5-3通过螺栓固定在箱体5-2底部。

振动加载装置上端焊接有一个吊耳1-1，振动架1-4呈工字型，两个同型号的振动电机1-5通过螺栓左右对称安装，振动架1-4上方可以加减配重1-3，上有压板1-2通过四个螺栓把配重1-3固定，振动架1-4下方有U形孔1-7，可以通过定位螺栓2-1定位，保证振动的同时不转动，振动架1-4下方焊接一根加载杆(加载杆a1-6)，通过直线轴承2-4支承在支架2和真空压实装置4上。

结合图6和图7，冲击加载装置的定位盘6通过螺栓安装在上板2-2上，中心开有通孔，手动击实仪(GB/T50123-1999《土工试验标准》)通过定位盘6支承在支架2和击实垫7上，击实垫7上、下开有不同直径沉孔，击实垫7下孔套在真空压实装置4的活塞杆4-2上，击实垫7侧方有肋板固定的伸出端，位移传感器3-3伸出端压在击实垫7的伸出端上，加速度传感器3-4通过磁座固定在击实垫7的伸出端上。

本发明的工作原理及工作过程是：沥青混合料放入真空压实装置4中，真空泵通过抽真空管4-3为沥青混合料提供真空环境，加载装置的作用力通过活塞杆4-2作用在沥青混合料上完成加载。下抽气盘4-10上的小孔是为了方便测量沥青混合料下方的真空度，真空表连接在底座4-9侧方的小孔上。将真空压实装置4装满料后通过螺栓紧固在底板2-5上，防止试验过程中真空压实装置4移动或转动。加载方式有三种，静压加载装置5是将一定重量的砝码按指定要求整齐摆放在箱体5-2中，通过吊耳5-1将其吊起，慢慢的将加载杆b5-3放入直线轴承2-4中，与垫铁4-1轻轻接触，静压加载试验开始时将静压加载装置5直接作用在垫铁4-1上，此时顶在垫铁4-1上的位移传感器3-3检测沥青混合料的变形，实现对沥青混合料变形量的动态测量。振动加载装置1工作时需要将振动电机1-5的频率和振幅调节到指定要求，通过加减配重1-3来调节参振质量，压板1-2用来固定质量片1-3防止振动过程中配重1-3跳动。同时为了防止振动过程中振动架1-4转动，设置有定位螺栓2-1伸入振动架1-4下方的U形孔1-7，两台同型号的振动电机1-5对称安装，目的是抵消掉水平方向的激振力，保证垂直振动。各种参数调节到指定要求后，将振动加载装置1吊起，加载杆a1-6慢慢放入直线轴承2-7，对沥青混合料进行压实。测量过程及原理同静压加载装置5，同时加速度传感器3-4通过磁座固定在垫铁4-1上，测量载荷响应。在冲击试验开始时需要将直线轴承2-4取下，换上定位盘6，用来为手动击实仪定位和导向。手动击实仪伸入定位盘6中，手动击实仪下端定位在击实垫7上方的孔中，击实垫7下方的孔套在真空压实装置4的活塞杆4-2上，击实垫7的作用是将手动击实仪与真空压实装置4固定在一条中心线上，尽可能减少人为因素对试验的影响。将击实锤提升到最高位置让其自由下落，一次次的冲击击实垫7，对沥青混合料进行压实。同时击实垫7侧方有伸出端，位移传感器3-3顶头顶在伸出端上，实现对冲击过程中沥青混合料变形量的动态测量。同时位移传感器3-4通过磁座固定在击实垫7上，测量载荷响应。综上所述，该试验台可以完成三种压实方法的试验，振动加载过程中的参数可调，静压加载试验能够实现直接加载，并能实现所有工况下对沥青混合料变形量的动态测量。

Claims (8)

1.一种多功能沥青混合料真空加载试验台，其特征在于，包括加载装置、支架(2)、测量装置(3)和真空压实装置(4)；测量装置(3)和真空压实装置(4)固定在支架上；加载装置可拆卸的设置于支架上，用于对真空压实装置(4)进行加载；测量装置(3)用于测量真空压实装置(4)在加载过程中的沥青混合料变形量和载荷响应。

2.根据权利要求1所述的一种多功能沥青混合料真空加载试验台，其特征在于，支架(2)包括上板(2-2)、底板(2-5)和若干支腿(2-3)；上板(2-2)和底板(2-5)通过若干支腿(2-3)固定连接；真空压实装置(4)固定在底板(2-5)中心；加载装置通过直线轴承(2-4)支承在支架(2)和真空压实装置(4)上。

3.根据权利要求2所述的一种多功能沥青混合料真空加载试验台，其特征在于，真空压实装置(4)包括底座(4-9)、安装在底座(4-9)上的套筒(4-8)、端盖(4-5)、焊接在端盖(4-5)上的夹套(4-4)、上抽气盘(4-6)、下抽气盘(4-10)、活塞杆(4-2)和安装在活塞杆(4-2)上的垫铁(4-1)或击实垫(7)；套筒(4-8)固定于底座(4-9)与端盖(4-5)之间；套筒(4-8)、底座(4-9)与端盖(4-5)围绕形成一个密闭空间；端盖(4-5)中心开有通孔，通孔中固定连接有供活塞杆(4-2)穿过并且在其中能够上下自由运动的夹套(4-4)；上抽气盘(4-6)上设置有通气孔，上抽气盘(4-6)中心与活塞杆(4-2)固定连接；上抽气盘(4-6)设置于所述密闭空间内，活塞杆(4-2)贯穿于端盖的中心孔；活塞杆(4-2)顶部固定有垫铁(4-1)或击实垫(7)；下抽气盘(4-10)设置于所述密闭空间内；所述密闭空间连通一个抽真空管；夹套(4-4)与活塞杆(4-2)之间设有密封装置。

4.根据权利要求3所述的一种多功能沥青混合料真空加载试验台，其特征在于，测量装置(3)包括位移传感器(3-3)和加速度传感器(3-4)；位移传感器(3-3)伸出端顶在垫铁(4-1)或击实垫(7)的伸出端；加速度传感器固定在垫铁(4-1)或击实垫(7)的伸出端上。

5.根据权利要求1所述的一种多功能沥青混合料真空加载试验台，其特征在于，加载装置为冲击加载装置、静压加载装置或振动加载装置。

6.根据权利要求5所述的一种多功能沥青混合料真空加载试验台，其特征在于，振动加载装置包括振动架，振动架呈工字型，两个同型号的振动电机通过螺栓左右对称安装在振动架上；振动架上方通过压板固定有若干配重；压板上固定有吊耳；支架上固定有定位螺栓，振动架下方设有与定位螺栓配合进行定位的U形孔；振动架下方固定有用于对真空压实装置(4)进行加载的加载杆。

7.根据权利要求5所述的一种多功能沥青混合料真空加载试验台，其特征在于，静压加载装置是上方开口的箱体，箱体内有能够增减的配重块；四个角均设置有吊耳，下方固定连接一根加载杆，通过直线轴承支承在支架和真空压实装置上。

8.根据权利要求3所述的一种多功能沥青混合料真空加载试验台，其特征在于，进行加载试验时，将沥青混合料放入真空压实装置中，真空泵通过抽真空管为沥青混合料提供真空环境，加载装置的作用力通过活塞杆作用在沥青混合料上完成加载；试验过程中，测量装置同步测量真空压实装置在加载过程中沥青混合料变形量和载荷响应。