CN109129865A - 一种水泥稳定碎石试件内部温湿度的实验装置及方法 - Google Patents
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- B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
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Abstract
本发明涉及水泥稳定碎石路面铺设工程技术领域，具体是一种水泥稳定碎石试件内部温湿度的实验装置，包括支架、夹具、试件养护罩，夹具和试件养护罩设置在支架上，试件养护罩设置在夹具外部，夹具和试件养护罩设有若干个，养护罩驱动装置驱动试件养护罩上下移动，夹具驱动装置驱动夹具转动，试件设置在夹具上，试件养护罩内部设有制冷片、制热片、加湿器喷管以及外罩内温湿度传感器，支架上方还设有电路板、电源和加湿器，试件内部设有试件内温湿度传感器，试件内温湿度传感器贯穿试件封口塞，试件封口塞与试件连接，能测定和养护状态下和自然状态下的试件内部的温湿度，形成多组对比试验，使实验效果更佳，更能体现出数据的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及水泥稳定碎石材料实验技术领域，尤其涉及一种水泥稳定碎石试件内部温湿度的实验装置及方法。
背景技术
水泥稳定碎石材料是一种脆性材料，对温度和湿度的变化比较敏感，因而在施工过程中，温度，湿度控制不当会导致路面出现裂缝、水损等病害，虽然细小的裂缝在短时间内不会对车辆的行驶造成不便，但随着使用时间的延长，道路内部的基层结构必定会遭到破坏，从而影响路面的使用性能，测定水泥稳定碎石材料内部温湿度的实验方法用于测定水泥稳定碎石内部不同时间段内的温湿度值，通过读取的数值来评定水泥稳定碎石内部的温度和湿度的相关性能，进一步来评定基层的整体性能。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供了一种水泥稳定碎石试件内部温湿度的实验装置及方法，用来完成试件成型后的养护以及测定水泥稳定碎石试件内部的温湿度。
本发明是通过以下技术方案实现的：
如图1-8所示：一种水泥稳定碎石试件内部温湿度的实验装置，包括支架、夹具、试件养护罩，所述的夹具和试件养护罩设置在支架上，试件养护罩设置在夹具外部，所述的夹具和试件养护罩设有若干个，所述的试件养护罩与养护罩驱动装置连接，养护罩驱动装置驱动试件养护罩上下移动，所述的夹具与夹具驱动装置连接，夹具驱动装置驱动夹具转动，试件设置在夹具上，所述的试件养护罩内部设有制冷片、制热片、加湿器喷管以及外罩内温湿度传感器，所述的支架上方还设有电路板、电源和加湿器，所述的试件内部设有试件内温湿度传感器，所述的制冷片、制热片、外罩内温湿度传感器、试件内温湿度传感器和加湿器都通过电路板与电源电连接，所述的加湿器与加湿器喷管连接，所述的试件内温湿度传感器贯穿试件封口塞，所述的试件封口塞与试件连接。
进一步的，所述的试件养护罩包括外罩和外罩连杆，所述的外罩为透明材质，所述的外罩内部设有外罩内支架，所述的制冷片、制热片和外罩内温湿度传感器通过螺钉设置在外罩内支架下方，所述的加湿器喷管贯穿外罩和外罩连杆后与加湿器连接；
进一步的，所述的外罩内支架上设有支柱，试件封口塞设置在支柱底端，所述的试件内温湿度传感器贯穿试件封口塞和支柱与外部的电路板连接；
进一步的，所述的夹具包括夹具底座、夹具支架、夹具气缸、夹板和V型块、所述的夹具底座上方设置有夹具支架，所述的夹具支架内部设有夹具气缸，所述的夹具气缸与夹板连接，所述的夹板与夹具支架通过导轨和滑块连接，所述的夹板上设置有V型块，V型块上设置有橡胶垫片；
进一步的，所述的支架包括电机支撑板、夹具支撑板和养护罩气缸支撑板，所述的夹具驱动装置包括电机、主动齿轮、从动齿轮、同步带传动机构和轴承，所述的电机与主动齿轮连接，所述的从动齿轮与主动齿轮配合，所述的从动带轮设有若干个，所述的从动齿轮与同步带传动机构连接，所述的同步带传动机构包括主动带轮、同步带和从动带轮，主动带轮从动带轮之间通过同步带配合，从动带轮通过轴承与夹具底座连接。
进一步的，所述的养护罩驱动装置包括养护罩气缸和养护罩连接架，所述的养护罩连接架与养护罩气缸连接，所述的养护罩连接架与外罩连杆连接；
进一步的，所述的电机设置电机支撑板上，所述的夹具底座设置在夹具支撑板上，所述的养护罩气缸设置在养护罩气缸支撑板上。
使用该装置进行水泥稳定碎石试件实验的方法，包括以下步骤：
A、用室内静压成型法成型制作水泥稳定碎石；
B、成型后将放在夹具上，开启夹具气缸将试件夹紧，将支柱和试件内温湿度传感器以及试件封口塞拆卸掉，开启养护罩气缸，将试件养护罩向下移动，开启夹具气缸，使夹具带动试件转动，在试件养护罩内进行温度为20±2℃,相对湿度不低于95％温湿度条件下的养护，养护龄期为5d-10d；
C、达到步骤B中的养护龄期后，用电钻沿的中心轴钻孔；
D、将支柱和试件内温湿度传感器以及试件封口塞安装上，开启养护罩气缸，把试件内温湿度传感器放入试件的孔内，然后用试件封口塞封孔；
E、测定试件内的温湿度。
针对上述步骤，对于未稳定和未成型的试件进行测量时，在进行A步骤时的试件制作过程中，在试件制作模具上直接进行C步骤，进行带模钻孔，再进行D、E步骤。
对于未稳定和未成型的试件进行测量时，在进行A步骤时的试件的制作过程中使用带孔模具，形成预留孔。
该发明的有益效果是：
1.通过每个夹具外部都设有试件养护罩，这样就能通过控制每个试件养护罩内部的温湿度，从而形成不同的养护环境，每个试件养护罩互不影响，试件养护罩的外罩与外罩内部支架的上部为可拆卸连接，在养护完成后将试件养护罩取下同样能测定自然状态下的试件内部的温湿度，形成多组对比试验，使实验效果更佳；
2.支柱和试件封口塞为内部中空，试件内温湿度传感器穿过支柱和封口塞连同制冷片、制热片、外罩内温湿度传感器的导线以及加湿器喷管都穿过上方的外罩连杆通到外部，使走线更佳美观，支柱与外罩内支架为可拆卸连接，为了避免在养护期间妨碍试件；
3.夹具气缸设置有两个，两个夹具气缸尾对尾连接，由同一个电磁阀控制，确保同时启动，不会夹偏试件，电磁阀与电路板连接，电路板与电源连接，夹板上设置有V型块，V型块上可设置橡胶垫片，为了防止压力过大将未成形的试件压变形；
4.从动齿轮的个数与夹具的个数相同，一个电机带动多个从动齿轮转动，从而通过同步带机构带动多个夹具转动，这样是为了在养护期间，使试件随夹具转动，从而使养护过程中，试件能通过转动充分适应温度和湿度，使养护效果更佳；
5.养护罩连接架为十字型支架，十字型支架的各个尾端连接有四个养护罩，与外罩连杆固定，通过一个气缸同时控制多个试件养护罩上下运动。
附图说明
附图1为本发明轴测图；
附图2为本发明外罩内部结构示意图；
附图3为本发明主视图；
附图4为本发明去掉支架后的轴测图；
附图5为本发明去掉支架后的仰视图；
附图6为本发明去掉支架后的俯视图；
附图7为本发明夹具结构示意图；
附图8为本发明外罩内部温湿度自动控制系统框图。
图1—8中，1、支架，101、电机支撑板，102、夹具支撑板，103、养护罩气缸支撑板，2、夹具，21、夹具底座，22、夹具支架，23、夹具气缸，24、夹板，25、V型块，3、试件，4、试件养护罩，41、外罩连杆，42、外罩，43、外罩内支架，44、支柱，5、养护罩驱动装置，51、养护罩气缸，52、养护罩连接架，6、夹具驱动装置，61、电机，62、主动齿轮，63、从动齿轮，64，同步带传动机构，65、轴承，7、电路板，8、电源，9、加湿器，10、制冷片，11、制热片，12、外罩内温湿度传感器，13、试件封口塞，14、试件内温湿度传感器，15、加湿器喷管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明专利所提出的一种水泥稳定碎石试件内部温湿度的实验装置及方法做进一步的解释说明。
实施例一：如图1-8所示：一种水泥稳定碎石试件内部温湿度的实验装置，包括支架1、夹具2、试件养护罩4，所述的夹具2和试件养护罩4设置在支架1上，试件养护罩4设置在夹具2外部，所述的夹具2和试件养护罩4设有若干个，所述的试件养护罩4与养护罩驱动装置5连接，养护罩驱动装置5驱动试件养护罩4上下移动，所述的夹具2与夹具驱动装置6连接，夹具驱动装置6驱动夹具2转动，试件3设置在夹具2上，所述的试件3为水泥稳定碎石试件，所述的试件养护罩4内部设有制冷片10、制热片11、加湿器喷管15以及外罩内温湿度传感器12，所述的支架1上方还设有电路板7、电源8和加湿器9，所述的试件3内部设有试件内温湿度传感器15，所述的制冷片10、制热片11、外罩内温湿度传感器12、试件内温湿度传感器14和加湿器9都通过电路板7与电源8电连接，所述的制冷片10、制热片11、外罩内温湿度传感器12、试件内温湿度传感器14和加湿器9都通过通讯板与电路板7连接，电路板7再与上位机连接，例如计算机等，计算机能碎石观测到试件内不的温湿度，还可以设定某一试件养护罩4内部的温湿度，通过制热片11和制冷片10以及加湿器9完成，并能通过软件储存温湿度数据，形成曲线等等，养护罩内部温湿度自动控制的电路图如图8所示，所述的试件内温湿度传感器14贯穿试件封口塞13，所述的试件封口塞13与试件连接，对于水泥稳定碎石试件的温湿度实验，通常是测量在养护期间内部的温湿度，以及在试件养护完成后试件在自然状态下的温湿度，采用室内静压成型法成型为圆柱体试件，本设备不仅能实现在养护期间对试件内温湿度进行测量，而且通过每个夹具2外部都设有试件养护罩4，这样就能通过控制每个试件养护罩4内部的温湿度，从而形成不同的养护环境，每个试件养护罩4互不影响，试件养护罩4的外罩42与外罩内部支架1的上部为可拆卸连接，在养护完成后将试件养护罩4取下同样能测定自然状态下的试件内部的温湿度，形成多组对比试验，使实验效果更佳，更能体现出数据的准确性。
如图2所示：
进一步的，所述的试件养护罩4包括外罩42和外罩连杆41，所述的外罩42为透明材质，所述的外罩42内部设有外罩内支架43，所述的制冷片10、制热片11和外罩内温湿度传感器12通过螺钉设置在外罩内支架43下方，所述的加湿器喷管15贯穿外罩42和外罩连杆41后与加湿器9连接；
进一步的，所述的外罩内支架43上设有支柱44，试件封口塞13设置在支柱44底端，所述的试件内温湿度传感器14贯穿试件封口塞13和支柱44与外部的电路板7连接，支柱44和试件封口塞13为内部中空，试件内温湿度传感器14穿过支柱44和封口塞连同制冷片10、制热片11、外罩内温湿度传感器12的导线以及加湿器喷管15都穿过上方的外罩连杆通到外部，支柱44与外罩内支架43为可拆卸连接，为了避免在养护期间妨碍试件。
如图7所示：
进一步的，所述的夹具2包括夹具底座21、夹具支架22、夹具气缸23、夹板24和V型块25、所述的夹具底座21上方设置有夹具支架22，所述的夹具支架22内部设有夹具气缸23，所述的夹具气缸23设置有两个，两个夹具气缸23尾对尾连接，由同一个电磁阀控制，确保同时启动，不会夹偏试件，电磁阀与电路板7连接，电路板7与电源8连接，所述的夹具气缸23与夹板24连接，所述的夹板24与夹具支架22通过导轨和滑块连接，两个夹具气缸23分别与两个夹板24连接，夹板24下方设置有滑块，夹具支架22上设置有导轨，导轨与滑块配合，所述的夹板24上设置有V型块25，V型块25上可设置橡胶垫片，为了防止压力过大将未成形的试件压变形。
如图4-5所示：
进一步的，所述的支架1包括电机支撑板101、夹具支撑板102和养护罩气缸支撑板103，所述的夹具驱动装置6包括电机61、主动齿轮62、从动齿轮63、同步带传动机构64和轴承65，所述的电机61与主动齿轮62连接，所述的从动齿轮63与主动齿轮62配合，所述的从动带轮设有若干个，从动齿轮63的个数与夹具2的个数相同，一个电机61带动多个从动齿轮63转动，从而通过同步带机构带动多个夹具转动，这样是为了在养护期间，使试件随夹具2转动，从而使养护过程中，试件能通过转动充分适应温度和湿度，使养护效果更佳，所述的从动齿轮63与同步带传动机构64连接，所述的同步带传动机构64包括主动带轮、同步带和从动带轮，主动带轮从动带轮之间通过同步带配合，从动带轮通过轴承65与夹具底座21连接。
进一步的，所述的养护罩驱动装置5包括养护罩气缸51和养护罩连接架52，所述的养护罩连接架52与养护罩气缸51连接，所述的养护罩连接架52与外罩连杆41连接，如附图4所示，养护罩连接架52为十字型支架，十字型支架的各个尾端连接有四个养护罩，与外罩连杆41固定，通过一个气缸同时控制多个试件养护罩4上下运动。
所述的电机61设置电机支撑板101上，所述的夹具底座21设置在夹具支撑板102上，所述的养护罩气缸51设置在养护罩气缸支撑板103上。
使用该装置进行水泥稳定碎石试件实验的方法，包括以下步骤：
A、用室内静压成型法成型制作水泥稳定碎石，进一步的，本实施例中采用的是直径150直径150mm X长度150mm的标准试件；
B、成型后将放在夹具上，开启夹具气缸23将试件夹紧，将支柱44和试件内温湿度传感器14以及试件封口塞13拆卸掉，开启养护罩气缸51，将试件养护罩4向下移动，开启夹具气缸23，使夹具带动试件转动，在试件养护罩4内进行温度为20±2℃,相对湿度不低于95％温湿度条件下的养护，养护龄期为5d-10d；
C、达到步骤B的养护期限后，用钻头沿试件3的中心轴钻深孔，；
D、将支柱44和试件内温湿度传感器14以及试件封口塞13安装上，开启养护罩气缸51，把试件内温湿度传感器14放入试件13的孔内，然后用试件封口塞13封孔；
E、测定试件内的温湿度。
针对上述步骤，对于未稳定和未成型的水泥稳定碎石试件进行测量时，在进行A步骤时的试件制作过程中，在试件制作模具上直接进行C步骤，进行带模钻孔，再进行D、E步骤。
对于未稳定和未成型的水泥稳定碎石试件进行测量时，在进行A步骤时的试件制作过程中使用带孔模具，形成预留孔。
进一步的，本实验采用的试件为圆柱体，该圆柱体直径150mm，高150mm，采用钻头直径为10mm-15mm，钻孔深度为80±2mm。
该装置的工作过程和原理:将试件放入夹具中，通过气缸制动夹紧试件，将试件养护罩4通过养护罩气缸51控制向下运动，养护罩连接架52为十字型支架，十字型支架的各个尾端连接有四个养护罩，与外罩连杆41固定，通过一个气缸同时控制多个试件养护罩4上下运动，开启温控和湿控，通过试件养护罩4内的制冷片10制热片11和加湿器喷管控制温湿度，可以形成不同的养护环境，每个试件养护罩4互不影响，试件养护罩4的外罩与外罩内部支架的上部为可拆卸连接，开启电机61，一个电机61带动多个从动齿轮63转动，从而通过同步带机构带动多个夹具转动，这样是为了在养护期间，使试件随夹具转动养护罩取下同样能测定自然状态下的试件内部的温湿度，形成多组对比试验；通过计算机控制温度和湿度的变化，通过电路的反馈实现养护罩内温室度系统的控制。
对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水泥稳定碎石试件内部温湿度的实验装置，包括支架(1)、夹具(2)、试件养护罩(4)，所述的夹具(2)和试件养护罩(4)设置在支架(1)上，试件养护罩(4)设置在夹具(2)外部，所述的夹具(2)和试件养护罩(4)设有若干个，所述的试件养护罩(4)与养护罩驱动装置(5)连接，养护罩驱动装置(5)驱动试件养护罩(4)上下移动，所述的夹具(2)与夹具驱动装置(6)连接，夹具驱动装置(6)驱动夹具转动，试件(3)设置在夹具(2)上，所述的试件养护罩(4)内部设有制冷片(10)、制热片(11)、加湿器喷管(15)以及外罩内温湿度传感器(12)，所述的支架(1)上方还设有电路板(7)、电源(8)和加湿器(9)，所述的试件(3)内部设有试件内温湿度传感器(14)，所述的制冷片(10)、制热片(11)、外罩内温湿度传感器(12)、试件内温湿度传感器(14)和加湿器(9)都通过电路板(7)与电源(8)电连接，所述的加湿器(9)与加湿器喷管(15)连接，所述的试件内温湿度传感器(14)贯穿试件封口塞(13)，所述的试件封口塞(13)与试件(3)连接。
2.如权利要求1所述的一种水泥稳定碎石试件内部温湿度的实验装置，其特征在于：所述的试件养护罩(4)包括外罩(42)和外罩连杆(41)，所述的外罩(42)为透明材质，所述的外罩(42)内部设有外罩内支架(43)，所述的制冷片(10)、制热片(11)和外罩内温湿度传感器(12)通过螺钉设置在外罩内支架下方，所述的加湿器喷管(15)贯穿外罩(42)和外罩连杆(41)后与加湿器(9)连接。
3.如权利要求2所述的一种水泥稳定碎石试件内部温湿度的实验装置，其特征在于：所述的外罩内支架(43)上设有支柱(44)，试件封口塞(13)设置在支柱(44)底端，所述的试件内温湿度传感器(14)贯穿试件封口塞(13)和支柱(44)与外部的电路板(7)连接。
4.如权利要求1所述的一种水泥稳定碎石试件内部温湿度的实验装置，其特征在于：所述的夹具(2)包括夹具底座(21)、夹具支架(22)、夹具气缸(23)、夹板(24)和V型块(25)、所述的夹具底座(21)上方设置有夹具支架(22)，所述的夹具支架(22)内部设有夹具气缸(23)，所述的夹具气缸(23)与夹板(24)连接，所述的夹板(24)与夹具支架(22)通过导轨和滑块连接，所述的夹板(24)上设置有V型块(25)，V型块(25)上设置有橡胶垫片。
5.如权利要求4所述的一种水泥稳定碎石试件内部温湿度的实验装置，其特征在于：所述的支架(1)包括电机支撑板(101)、夹具支撑板(102)和养护罩气缸(51)支撑板(103)，所述的夹具驱动装置(6)包括电机(61)、主动齿轮(62)、从动齿轮(63)、同步带传动机构(64)和轴承(65)，所述的电机(61)与主动齿轮(62)连接，所述的从动齿轮(63)与主动齿轮(62)配合，所述的从动带轮设有若干个，所述的从动齿轮(63)与同步带传动机构(64)连接，所述的同步带传动机构(64)包括主动带轮、同步带和从动带轮，主动带轮从动带轮之间通过同步带配合，从动带轮通过轴承65与夹具底座(21)连接。
6.如权利要求5所述的一种水泥稳定碎石试件内部温湿度的实验装置，其特征在于：所述的养护罩驱动装置(5)包括养护罩气缸(51)和养护罩连接架(52)，所述的养护罩连接架(52)与养护罩气缸(51)连接，所述的养护罩连接架(52)与外罩连杆(41)连接。
7.如权利要求5所述的一种水泥稳定碎石试件内部温湿度的实验装置，其特征在于：所述的电机(61)设置电机支撑板(101)上，所述的夹具底座(21)设置在夹具支撑板(102)上，所述的养护罩气缸(51)设置在养护罩气缸(51)支撑板(103)上。
8.如权利要求1-7任意一项所述的一种水泥稳定碎石试件内部温湿度的实验装置的方法，包括以下步骤：
A、用室内静压成型法成型试件制作水泥稳定碎石试件；
B、成型后将放在夹具上，开启夹具气缸(23)将试件夹紧，将支柱和试件内温湿度传感器以及试件封口塞拆卸掉，开启养护罩气缸(51)，将试件养护罩(4)向下移动，开启夹具气缸(23)，使夹具带动试件转动，在试件养护罩(4)内进行温度为20±2℃,相对湿度不低于95％温湿度条件下的养护，养护龄期为5d-10d；
C、达到步骤B中养护龄期后，用电钻沿试件的中心轴钻孔至试件的中心处；
D、将支柱(44)和试件内温湿度传感器(14)以及试件封口塞(13)安装上，开启养护罩气缸(51)，把试件内温湿度传感器(14)放入试件(13)的孔内，然后用试件封口塞(13)封孔；
E、测定试件(3)内的温湿度。
9.如权利要求8所述的一种水泥稳定碎石试件内部温湿度的实验装置的方法，对于未稳定和未成型的试件(3)进行测量时，在进行A步骤时的试件(3)制作过程中，在试件(3)的制作模具上直接进行C步骤，进行带模钻孔，再进行D、E步骤。
10.如权利要求8所述的一种水泥稳定碎石试件内部温湿度的实验装置的方法，对于未稳定和未成型的试件(3)进行测量时，在进行A步骤时的试件(3)的制作过程中使用带孔模具，形成预留孔。
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|---|
| 吴奕;姜华;唐建;: "基于标养室内水泥砼试件智能养护系统研究", 湖南交通科技, no. 01 * |
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