CN107631922B - 一种冷再生沥青混合料压力养生箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冷再生沥青混合料压力养生箱，包括第一钢板、第二钢板、第三钢板及箱体；第一钢板、第二钢板及第三钢板依次平行设置于箱体内，且第一钢板与第二钢板之间形成压力仓，第二钢板与第三钢板之间形成养生室，其中，压力仓内设置有压力‑位移‑时控传感装置、压力泵、施力柱及展环，养生室内设置有承托底座、施力压头、受力压头以及用于调节养生室内环境的控制系统，该养生箱能够实现冷再生沥青混合料成型，并且成型的效率较高，并且室内成型方法与实际压路机施工中的压实方式相符。
Description
技术领域
本发明属于沥青路面冷再生技术领域，涉及一种冷再生沥青混合料压力养生箱。
背景技术
沥青路面冷再生技术作为一种道路维修方式，通过铣刨并回收废旧沥青路面材料(Reclaimed Asphalt Pavement，简称RAP)并加入新骨料以便满足级配设计要求，常温下利用水泥-乳化沥青胶浆中水泥水化，沥青破乳产生粘结力与集料胶结增强粘结力，通过施工工艺及合理养生，形成新的沥青混合料柔性结构层，减少反射裂缝的产生，能达到密级配热拌沥青混合料性能指标，具有节约资源、节能减排、节省造价等优势；是一种低碳环保经济型路面维修方式。
我国冷再生技术起步较晚，技术应用尚未成熟，技术体系有待完备。目前国内普遍采用马歇尔击实成型方法制备冷再生沥青混合料试件，根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0702-2011规定，冷再生混合料采用二次击实成型方法制备，即先双面击实各50次后，放入105℃烘箱中养生24h，再将养生试件取出后再立即两面锤击各50次。但此种方法会产生一定弊端，首先，考虑冷再生混合料加入水泥后，二次击实会把已经形成一定强度的水泥石击碎，破坏水泥与石料间的粘结，降低水泥对混合料强度的改善作用。其次，由于RAP料集料易破碎，采用两次重型击实方法也会造成集料破碎，颗粒级配改变，混合料强度减小，路用性能降低。
此外，马歇尔击实成型方法采用控制击实次数模式进行，即采用固定的击实次数成型试件后，根据空隙率指标来确定最佳乳化沥青用量，但这样会存在由于实际击实次数不足或过多导致空隙率变化的可能，影响混合料配合比设计的客观合理性。其本身由于须进行二次击实，操作繁琐，制备效率低。同时，马歇尔击实成型方法中采用的冲击荷载与实际压路机施工中的压实方式不相拟合，无法很好的指导工程实践。
目前国内还没有统一的得到普遍认可的冷再生沥青混合料成型装置，《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F41–2008)也只是对再生技术提出了比较宽泛的指导方向。在各省出台的冷再生沥青混合料设计与施工规范中，关于成型装置也不尽相同。仍有较多省份对此技术尚未形成地方标准，亟需一种统一的广泛适用的冷再生沥青混合料成型设备来指导工程实践。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种冷再生沥青混合料压力养生箱，该养生箱能够实现冷再生沥青混合料成型，并且成型的效率较高，并且成型过程中采用的冲击荷载与实际压路机施工中的压实方式相符。
为达到上述目的，本发明所述的冷再生沥青混合料压力养生箱包括第一钢板、第二钢板、第三钢板及箱体；
第一钢板、第二钢板及第三钢板依次平行设置于箱体内，且第一钢板与第二钢板之间形成压力仓，第二钢板与第三钢板之间形成养生室，其中，压力仓内设置有压力-位移-时控传感装置、压力泵、施力柱及展环，养生室内设置有承托底座、施力压头、受力压头以及用于调节养生室内环境的控制系统，其中，压力泵固定于第一钢板上，施力柱的一端与压力泵的输出端相连接，施力柱的另一端穿过第二钢板与施力压头相连接，受力压头固定于第三钢板上，承托底座设置于养生室的底部上，沥青混合料试块位于承托底座上，且沥青混合料试块位于施力压头与受力压头之间，展环套接于施力柱的外壁上，且展环的侧面设置有激光发射装置，第二钢板的侧面设置有与激光发射装置相配合的激光接收器，压力-位移-时控传感装置固定于施力柱上，激光发射装置及激光接收器与压力-位移-时控传感装置相连接，压力泵的控制端与压力-位移-时控传感装置的输出端相连接；
箱体的外壁上设置有中控面板，其中，控制系统的控制端及压力-位移-时控传感装置的输出端与中控面板相连接。
还包括传力杆，其中，传力杆穿过第一钢板、第二钢板及第三钢板，且传力杆与第一钢板、第二钢板及第三钢板之间均通过固定铆相连接。
还包括复位弹簧，其中，复位弹簧的一端与压力泵相连接，复位弹簧的另一端与施力柱相连接。
压力泵的输出轴与施力柱之间通过力柱套筒相连接，其中，压力泵的输出轴套接于力柱套筒的一端内，施力柱的端部套接于力柱套筒的另一端内，且压力泵的输出轴与施力柱的端部相接触，展环的侧面与力柱套筒的端面相接触。
第二钢板的侧面设置有通孔，所述通孔内设置有力柱套环，施力柱穿过所述力柱套环。
第三钢板的侧面设置有受力圆板，受力压头固定于所述受力圆板上。
箱体的侧面设置有门口，其中，门口处设置有箱门，箱门上设置有门把手，箱门与箱体的侧面之间通过合页相连接，箱门的内侧面上设置有橡胶封圈。
所述控制系统包括温控及鼓风箱，其中，温控及鼓风箱包括鼓风机、电热丝及通风管，养生室的底部设置有若干进风口，鼓风机通过通风管与各进风口相连通，电热丝设置于养生室侧面的内壁上，进风口位于电热丝的下方，养生室的顶部设置有散风口，电热丝的控制端及鼓风机的控制端与中控面板相连接。
养生室的底部设置有凹槽，承托底座的底部内嵌于所述凹槽内，承托底座的侧面设置有把手。
承托底座的上表面为圆弧形结构。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的冷再生沥青混合料压力养生箱在具体操作时，通过中控面板控制压力泵的输出荷载及控制系统，压力泵通过施力柱及施力压头压紧沥青混合料试块，同时通过控制系统控制养生室内的环境，实现沥青混合料试块的快速成型，成型效率较高，减少传统第二次击实成型工序的同时，也避免了第二次击实成型导致集料及水化产物破碎的不利影响，并且能够减少沥青混合料中水分蒸发后的残留空隙率，提高沥青混合料试块的密实度，改善沥青混合料试块的强度及路用性能。同时通过压力-位移-时控传感装置测量成型过程中产生的位移，在实际操作时，可以通过该位移反馈动态控制压力泵的输出荷载，进而更加合理判断混合料的压实程度，确保成型过程中施加的荷载与实际压路机施工中的压实方式相符。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中箱体1内部的结构示意图；
图3为箱体1外部的结构示意图；
图4为本发明中承托底座20的结构示意图；
图5为本发明中施力压头171的结构示意图；
图6为本发明的电路原理图；
图7为本发明的流程图。
其中，1为箱体、2为养生室、3为压力仓、4为温控及鼓风箱、5为中控面板、6为箱门、71为第一钢板、72为第二钢板、73为第三钢板，8为传力杆、9为压力泵、10为施力柱、11为力柱套筒、12为展环、131为激光发射装置、132为激光接收器、14为压力-位移-时控传感装置、15为力柱套环、16为复位弹簧、171为施力压头、172为受力压头、18为垫块、19为受力圆板、20为承托底座、21为把手、22为凹槽、23为进风口、24为通风管、25为鼓风机、26为散风口、27为电热丝、28为橡胶封圈、29为门把手、30为合页、31为电源插头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1、图2、图3、图4、图5、图6及图7，本发明所述的冷再生沥青混合料压力养生箱包括第一钢板71、第二钢板72、第三钢板73及箱体1；第一钢板71、第二钢板72及第三钢板73依次平行设置于箱体1内，且第一钢板71与第二钢板72之间形成压力仓3，第二钢板72与第三钢板73之间形成养生室2，其中，压力仓3内设置有压力-位移-时控传感装置14、压力泵9、施力柱10及展环12，养生室2内设置有承托底座20、施力压头171、受力压头172以及用于调节养生室2内环境的控制系统，其中，压力泵9固定于第一钢板71上，施力柱10的一端与压力泵9的输出端相连接，施力柱10的另一端穿过第二钢板72与施力压头171相连接，受力压头172固定于第三钢板73上，承托底座20设置于养生室2的底部上，沥青混合料试块位于承托底座20上，且沥青混合料试块位于施力压头171与受力压头172之间，展环12套接于施力柱10的外壁上，且展环12的侧面设置有激光发射装置131，第二钢板72的侧面设置有与激光发射装置131相配合的激光接收器132，压力-位移-时控传感装置14固定于施力柱10上，激光发射装置131及激光接收器132与压力-位移-时控传感装置14相连接，压力泵9的控制端与压力-位移-时控传感装置14的输出端相连接；箱体1的外壁上设置有中控面板5，其中，控制系统的控制端及压力-位移-时控传感装置14的输出端与中控面板5相连接。
本发明还包括传力杆8，其中，传力杆8穿过第一钢板71、第二钢板72及第三钢板73，且传力杆8与第一钢板71、第二钢板72及第三钢板73之间均通过固定铆相连接；本发明还包括复位弹簧16，其中，复位弹簧16的一端与压力泵9相连接，复位弹簧16的另一端与施力柱10相连接；本发明还包括用于连接外界电源的电源插头31。
压力泵9的输出轴与施力柱10之间通过力柱套筒11相连接，其中，压力泵9的输出轴套接于力柱套筒11的一端内，施力柱10的端部套接于力柱套筒11的另一端内，且压力泵9的输出轴与施力柱10的端部相接触，展环12的侧面与力柱套筒11的端面相接触。
第二钢板72的侧面设置有通孔，所述通孔内设置有力柱套环15，施力柱10穿过所述力柱套环15；第三钢板73的侧面设置有受力圆板19，受力压头172固定于所述受力圆板19上。
箱体1的侧面设置有门口，其中，门口处设置有箱门6，箱门6上设置有门把手29，箱门6与箱体1的侧面之间通过合页30相连接，箱门6的内侧面上设置有橡胶封圈28。
所述控制系统包括温控及鼓风箱4，其中，温控及鼓风箱4包括鼓风机25、电热丝27及通风管24，养生室2的底部设置有若干进风口23，鼓风机25通过通风管24与各进风口23相连通，电热丝27设置于养生室2侧面的内壁上，进风口23位于电热丝27的下方，养生室2的顶部设置有散风口26，电热丝27的控制端及鼓风机25的控制端与中控面板5相连接。
养生室2的底部设置有凹槽22，承托底座20的底部内嵌于所述凹槽22内，承托底座20的侧面设置有把手21；承托底座20的上表面为圆弧形结构。
第一钢板71、第二钢板72及第三钢板73，传力杆8的数目为四个，四个传力杆8分别穿过第一钢板71四个角的位置、第二钢板72四个角的位置及第三钢板73四个角的位置。
施力柱10、力柱套筒11及力柱套环15的中轴线位于同一水平线，且施力柱10与力柱套筒11及力柱套环15相接触的位置均涂覆有润滑油，以减少摩擦，激光接收器132与激光发射装置131位于同一水平线。当压力泵9开始工作时，展环12随施力柱10相对第二钢板72水平移动，通过激光接收器132及激光发射装置131测量展环12与第二钢板72之间的相对位移。
压力-位移-时控传感装置14内置于施力柱10的中部，压力-位移-时控传感装置14具有位移-计时功能及压力-位移-时控功能，即每隔预设时间记录位一次展环12与第二钢板72之间的相对位移，并将时间位移数据输出成EXCEL格式文件；另外，可以在预设间隔时间内，当位移信号不再反馈时，则控制压力泵9停止加力，通过复位弹簧16将施力柱10反向拉回至初始位置。
施力压头171的底部直径与受力压头172的底部直径为100mm或150mm，以满足对不同冷再生沥青混合料试件的加压面积，施力压头171的轴线、受力压头172的轴线、沥青混合料试块的轴线及施力柱10的轴线重合，保证压力传递过程中不受偏心距的影响，承托底座20上圆弧面的内径为100mm或150mm。
所述中控面板5上从上往下依次设有温度数显调控界面、压力数显调控界面、位移-时间实时数显界面、紧急按钮、开关按钮及U盘输出插口。
在实际操作时，在中控面板5上输入最佳养生温度及最佳养生荷载，再通过电热丝27对养生室2进行预热，养生室2达到预设温度后，将沥青混合料试块连同试模放在承托底座20上，并紧贴受力压头172及施力压头171，其中，相邻沥青混合料试块之间设置有垫块18，然后开启压力泵9，使施力压头171向左移动，压力-位移-时控传感装置14自动开启工作，并记录数据；当两个小时内测量得到的位移量不再增加时，压力-位移-时控传感装置14控制压力泵9停止工作，施力柱10被复位弹簧16拉回，压力养生完成。通过U盘读取内置数据，并将沥青混合料试块及垫块18取出。
本发明在具体操作过程为：
1)将废旧沥青路面铣刨料与新添集料、矿粉、水泥、乳化沥青及水分三次投放入实验室用沥青混合料拌和机中进行充分搅拌，拌制成冷再生沥青混合料，然后装入试模中；
2)采用马歇尔击实法将三个沥青混合料试块的正反面各击实100次，然后依次放入本发明中进行压力养生，其中，相邻沥青混合料试块之间放置垫块18；
3)设定基准荷载为25MPa，在40℃-70℃范围内合理选取5个温度进行压力养生成型试件，待压力养生自动停止后，从压力-位移-时控传感装置14记录的位移-时间数据选取最大位移量所对应的养生温度作为最佳养生温度，再在最佳养生温度下，在20MPa-30MPa范围内选取3个荷载对一次击实初步成型后的试件进行压力养生；同理，将位移-时间数据中选取最大位移量所对应的荷载为最佳养生压力；
4)根据选取的最佳养生温度及最佳养生压力调整中控面板5中设置的参数，通过中控面板5控制压力泵9、鼓风机25及电热丝27对沥青混合料试块进行成型。
Claims (8)
1.一种冷再生沥青混合料压力养生箱，其特征在于，包括第一钢板(71)、第二钢板(72)、第三钢板(73)及箱体(1)；
第一钢板(71)、第二钢板(72)及第三钢板(73)依次平行设置于箱体(1)内，且第一钢板(71)与第二钢板(72)之间形成压力仓(3)，第二钢板(72)与第三钢板(73)之间形成养生室(2)，其中，压力仓(3)内设置有压力-位移-时控传感装置(14)、压力泵(9)、施力柱(10及展环(12)，养生室(2)内设置有承托底座(20)、施力压头(171)、受力压头(172)以及用于调节养生室(2)内环境的控制系统，其中，压力泵(9)固定于第一钢板(71)上，施力柱(10)的一端与压力泵(9)的输出端相连接，施力柱(10)的另一端穿过第二钢板(72)与施力压头(171)相连接，受力压头(172)固定于第三钢板(73)上，承托底座(20)设置于养生室(2)的底部上，沥青混合料试块位于承托底座(20)上，且沥青混合料试块位于施力压头(171)与受力压头(172)之间，展环(12)套接于施力柱(10)的外壁上，且展环(12)的侧面设置有激光发射装置(131)，第二钢板(72)的侧面设置有与激光发射装置(131)相配合的激光接收器(132)，压力-位移-时控传感装置(14)固定于施力柱(10)上，激光发射装置(131)及激光接收器(132)与压力-位移-时控传感装置(14)相连接，压力泵(9)的控制端与压力-位移-时控传感装置(14)的输出端相连接；
箱体(1)的外壁上设置有中控面板(5)，其中，控制系统的控制端及压力-位移-时控传感装置(14)的输出端与中控面板(5)相连接；
还包括传力杆(8)，其中，传力杆(8)穿过第一钢板(71)、第二钢板(72)及第三钢板(73)，且传力杆(8)与第一钢板(71)、第二钢板(72)及第三钢板(73)之间均通过固定铆相连接；
还包括复位弹簧(16)，其中，复位弹簧(16)的一端与压力泵(9)相连接，复位弹簧(16)的另一端与施力柱(10)相连接。
2.根据权利要求1所述的冷再生沥青混合料压力养生箱，其特征在于，压力泵(9)的输出轴与施力柱(10)之间通过力柱套筒(11)相连接，其中，压力泵(9)的输出轴套接于力柱套筒(11)的一端内，施力柱(10)的端部套接于力柱套筒(11)的另一端内，且压力泵(9)的输出轴与施力柱(10)的端部相接触，展环(12)的侧面与力柱套筒(11)的端面相接触。
3.根据权利要求1所述的冷再生沥青混合料压力养生箱，其特征在于，第二钢板(72)的侧面设置有通孔，所述通孔内设置有力柱套环(15)，施力柱(10)穿过所述力柱套环(15)。
4.根据权利要求1所述的冷再生沥青混合料压力养生箱，其特征在于，第三钢板(73)的侧面设置有受力圆板(19)，受力压头(172)固定于所述受力圆板(19)上。
5.根据权利要求1所述的冷再生沥青混合料压力养生箱，其特征在于，箱体(1)的侧面设置有门口，其中，门口处设置有箱门(6)，箱门(6)上设置有门把手(29)，箱门(6)与箱体(1)的侧面之间通过合页(30)相连接，箱门(6)的内侧面上设置有橡胶封圈(28)。
6.根据权利要求1所述的冷再生沥青混合料压力养生箱，其特征在于，所述控制系统包括温控及鼓风箱(4)，其中，温控及鼓风箱(4)包括鼓风机(25)、电热丝(27)及通风管(24)，养生室(2)的底部设置有若干进风口(23)，鼓风机(25)通过通风管(24)与各进风口(23)相连通，电热丝(27)设置于养生室(2)侧面的内壁上，进风口(23)位于电热丝(27)的下方，养生室(2)的顶部设置有散风口(26)，电热丝(27)的控制端及鼓风机(25)的控制端与中控面板(5)相连接。
7.根据权利要求1所述的冷再生沥青混合料压力养生箱，其特征在于，养生室(2)的底部设置有凹槽(22)，承托底座(20)的底部内嵌于所述凹槽(22)内，承托底座(20)的侧面设置有把手(21)。
8.根据权利要求1所述的冷再生沥青混合料压力养生箱，其特征在于，承托底座(20)的上表面为圆弧形结构。
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