CN109291219B - 一种多功能水泥稳定碎石基层试件成型装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及道路工程的试验技术领域，具体是一种多功能水泥稳定碎石基层试件成型装置，包括机架、升降支架、升降支架驱动装置、振动支架、缓冲弹簧、激振器、压头机构、旋转托盘、旋转托盘驱动装置和筒模；所述压头机构包括切换摆臂、切换摆臂驱动装置、刚性辊子和胶皮辊子，所述刚性辊子和胶皮辊子分别安装在切换摆臂的两端并且刚性辊子的轴线和胶皮辊子的轴线皆呈水平方向；所述筒模固定安装在旋转托盘上，所述筒模与刚性辊子或胶皮辊子匹配。本发明的多功能水泥稳定碎石基层试件成型装置能够更加真实的模拟施工现场工况，不但能够满足多种条件的试件制备要求，而且使成型的水泥稳定碎石基层试件更加符合实际，保证实验精度。

Description

一种多功能水泥稳定碎石基层试件成型装置及方法
技术领域
本发明涉及道路工程的试验技术领域，具体是一种多功能水泥稳定碎石基层试件成型装置及方法。
背景技术
水泥稳定碎石基层是水泥稳定类路面的半刚性基层，具有良好的强度、整体性、水稳定性、抗冻性，广泛应用于我国得道路建设中。水泥稳定碎石基层在摊铺后需要进行压实，压实方式分为静力压实、搓揉压实和振动压实。静力压实使用的设备为钢轮压路机，利用钢轮压路机的重力，对水泥稳定碎石基层施加垂直压力，使水泥稳定碎石基层内部产生相应的法向应力和剪切应力，当剪切应力达到水泥稳定碎石基层的抗剪强度时，水泥稳定碎石基层颗粒之间就会发生相对滑移，重新排列而变得更加密实。搓揉压实使用的设备为胶轮压路机，其中，搓是通过胶轮对水泥稳定碎石基层的表层施加水平方向的作用力，使水泥稳定碎石基层的表层颗粒产生相对滑移，重新排列而变得致密，揉是利用胶轮压路机的重力，对水泥稳定碎石基层局部施加很大的垂直压力，使胶轮直接剪切水泥稳定碎石基层，使水泥稳定碎石基层受到很大的压缩而变得密实，搓揉压实的作用深度较浅，仅在水泥稳定碎石基层的表层传递，使水泥稳定碎石基层获得较高的表面压实度和表面平整度。振动压实使用的设备为振动钢轮压路机，在对水泥稳定碎石基层施加压力的同时，振动钢轮压路机上的激振装置对水泥稳定碎石基层施加激振作用，以激起水泥和碎石颗粒之间的高频率的相对运动，在垂直压力的作用下，使他们重新排列而变得密实。
在实验室内，需要制作水泥稳定碎石试件，并对试件进行密度、孔隙率、模量等物理力学性能试验，现有的水泥稳定碎石试件设备功能单一并且无法真实的模拟静力压实、揉搓压实和振动压实，比如申请号为201510730338.7、名称为用于设计水泥稳定碎石基层配合比的方法及设备的发明专利申请，该专利申请公开了一种振动击实仪，通过控制击实频率和击实压力模拟现场大吨位振动压路机对大厚度水泥稳定碎石基层的压实，但是，振动压头是通过其底部的平面将试件压实，而并不像施工现场那样是通过压路机的滚压将水泥稳定碎石基层压实，因此，通过现有设备成型的水泥稳定碎石基层试件与实际偏差较大，影响试验精度。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足，提供一种多功能水泥稳定碎石基层试件成型装置，能够更加真实的模拟施工现场钢轮压路机的静力压实、胶轮压路机的揉搓压实和振动钢轮压路机的振动压实，不但能够满足多种条件的试件制备要求，而且使成型的水泥稳定碎石基层试件更加符合实际，保证实验精度。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现，一种多功能水泥稳定碎石基层试件成型装置，包括机架、升降支架、升降支架驱动装置、振动支架、缓冲弹簧、激振器、压头机构、旋转托盘、旋转托盘驱动装置和筒模；所述升降支架可竖直滑动的安装在机架上，所述升降支架驱动装置安装在机架上并用于驱动升降支架竖直滑动；所述振动支架可竖直滑动的安装在升降支架上，所述缓冲弹簧设在升降支架与振动支架之间；所述激振器安装在振动支架上；所述压头机构包括切换摆臂、切换摆臂驱动装置、刚性辊子和胶皮辊子，所述切换摆臂可转动的安装在振动支架上并且其旋转轴线呈竖直方向，所述切换摆臂驱动装置安装在振动支架上并用于驱动切换摆臂转动，所述刚性辊子和胶皮辊子分别安装在切换摆臂的两端并且刚性辊子的轴线和胶皮辊子的轴线皆呈水平方向；所述旋转托盘可转动的安装在机架上并且其旋转轴线呈竖直方向，所述旋转托盘驱动装置安装在机架上并用于驱动旋转托盘转动；所述筒模固定安装在旋转托盘上，所述筒模与刚性辊子或胶皮辊子匹配。
本发明的技术方案还有：所述刚性辊子或胶皮辊子的一端与筒模的轴线对齐。采用本技术方案，压实时刚性辊子或胶皮辊子的滚压正好能够覆盖整个试件顶面。
本发明的技术方案还有：所述升降支架通过第一导向柱可竖直滑动的安装在机架上。
本发明的技术方案还有：所述振动支架通过第二导向柱可竖直滑动的安装在升降支架上，所述缓冲弹簧套设在第二导向柱外部。
本发明的技术方案还有：所述升降支架驱动装置为液压缸。
本发明的技术方案还有：所述切换摆臂驱动装置为摆动液压缸。
本发明的技术方案还有：所述旋转托盘驱动装置为减速电机。
本发明还提供了一种使用上述水泥稳定碎石试件成型装置制备水泥稳定碎石试件的方法，包括以下步骤：
A、配制水泥稳定碎石混合料，将水泥稳定碎石混合料放入筒模中；
B、根据现场实际工况，对筒模内的水泥稳定碎石混合料进行静压压实和/或搓揉压实和/或振动压实；进行静压压实时，关闭激振器，切换摆臂驱动装置通过切换摆臂将刚性辊子切换到筒模的正上方，升降支架驱动装置驱动刚性辊子进入筒模，旋转托盘驱动装置驱动筒模旋转，使刚性辊子在水泥稳定碎石混合料的表面滚压；进行搓揉压实时，关闭激振器，切换摆臂驱动装置通过切换摆臂将胶皮辊子切换到筒模的正上方，升降支架驱动装置驱动胶皮辊子进入筒模，旋转托盘驱动装置驱动筒模旋转，使胶皮辊子在水泥稳定碎石混合料的表面滚压；进行振动压实时，打开激振器，切换摆臂驱动装置通过切换摆臂将刚性辊子切换到筒模的正上方，升降支架驱动装置驱动刚性辊子进入筒模，旋转托盘驱动装置驱动筒模旋转，使刚性辊子在水泥稳定碎石混合料的表面滚压；
C、将压实后的试件脱模并进行养生。
相对于现有技术，本发明多功能水泥稳定碎石基层试件成型装置的有益效果为：(1)采用滚压的方式对试件进行静压压实、搓揉压实和振动压实，相对于现有技术能够更加真实的模拟现场工况，制成的水泥稳定碎石基层试件与实际的水泥稳定碎石基层偏差较小，从而保证了试验精度；(2)压头机构能够快捷、方便的切换刚性辊子和胶皮辊子，以满足多种条件的试件制备要求；(3)由于后续设备所需的试件为圆柱形，通过本发明水泥稳定碎石试件制备的试件呈圆柱形，不需要切割取芯，制成后只需对边缘打磨即可进行后续的密度、孔隙率、模量等物理力学性能试验，提高了试验效率，降低了劳动强度。
附图说明
图1为本发明水泥稳定碎石试件成型装置的结构示意图。
图2为本发明水泥稳定碎石试件成型装置的主视图。
图3沿图1中A-A向的视图。
图4为本发明水泥稳定碎石试件成型装置的左视图。
图中：1、机架，2、升降支架，3、振动支架，4、缓冲弹簧，5、激振器，6、旋转托盘，7、筒模，8、切换摆臂，9、刚性辊子，10、胶皮辊子，11、第一导向柱，12、第二导向柱，13、液压缸，14、摆动液压缸，15、减速电机。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面根据附图对本发明具体实施方式作进一步说明。
如图1～图4所示，如图1～图4所示，一种多功能水泥稳定碎石基层试件成型装置，包括机架1、升降支架2、液压缸13、振动支架3、缓冲弹簧4、激振器5、压头机构、旋转托盘6、减速电机15和筒模7。
升降支架2通过第一导向柱11可竖直滑动的安装在机架1上，液压缸13安装在机架1上并用于驱动升降支架2竖直滑动。
振动支架3通过第二导向柱12可竖直滑动的安装在升降支架2上，缓冲弹簧4设在升降支架2与振动支架3之间并套设在第二导向柱12外部。
激振器5安装在振动支架3上。
压头机构包括切换摆臂8、摆动液压缸14、刚性辊子9和胶皮辊子10。切换摆臂8可转动的安装在振动支架3上并且其旋转轴线呈竖直方向，摆动液压缸14安装在振动支架3上并用于驱动切换摆臂8转动。刚性辊子9和胶皮辊子10分别安装在切换摆臂8的两端并且刚性辊子9的轴线和胶皮辊子10的轴线皆呈水平方向。
旋转托盘6可转动的安装在机架1上并且其旋转轴线呈竖直方向，减速电机15安装在机架1上并用于驱动旋转托盘6转动。筒模7固定安装在旋转托盘6上。筒模7与刚性辊子9或胶皮辊子10匹配，具体的，刚性辊子9或胶皮辊子10能够插入筒模7中，刚性辊子9或胶皮辊子10的一端与筒模7的轴线对齐。
本实施例还提供了一种使用上述水泥稳定碎石试件成型装置制备水泥稳定碎石试件的方法，包括以下步骤：
A、配制水泥稳定碎石混合料，将水泥稳定碎石混合料放入筒模7中；
B、根据现场实际工况，对筒模7内的水泥稳定碎石混合料进行静压压实和/或搓揉压实和/或振动压实；进行静压压实时，关闭激振器5，摆动液压缸14通过切换摆臂8将刚性辊子9切换到筒模7的正上方，液压缸13驱动刚性辊子8进入筒模7，减速电机15驱动筒模7旋转，使刚性辊子8在水泥稳定碎石混合料的表面滚压；进行搓揉压实时，关闭激振器5，摆动液压缸14通过切换摆臂8将胶皮辊子10切换到筒模7的正上方，液压缸13驱动胶皮辊子10进入筒模7，减速电机15驱动筒模7旋转，使胶皮辊子10在水泥稳定碎石混合料的表面滚压；进行振动压实时，打开激振器5，摆动液压缸14通过切换摆臂8将刚性辊子9切换到筒模7的正上方，液压缸13驱动刚性辊子9进入筒模7，减速电机15驱动筒模7旋转，使刚性辊子9在水泥稳定碎石混合料的表面滚压；
C、将压实后的试件脱模并进行养生。
上面结合附图对本发明的实施例做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (7)

1.一种使用多功能水泥稳定碎石基层试件成型装置制备水泥稳定碎石试件的方法，其特征在于：
所述多功能水泥稳定碎石基层试件成型装置包括机架(1)、升降支架(2)、升降支架驱动装置、振动支架(3)、缓冲弹簧(4)、激振器(5)、压头机构、旋转托盘(6)、旋转托盘驱动装置和筒模(7)；所述升降支架(2)可竖直滑动的安装在机架(1)上，所述升降支架驱动装置安装在机架(1)上并用于驱动升降支架(2)竖直滑动；所述振动支架(3)可竖直滑动的安装在升降支架(2)上，所述缓冲弹簧(4)设在升降支架(2)与振动支架(3)之间；所述激振器(5)安装在振动支架(3)上；所述压头机构包括切换摆臂(8)、切换摆臂驱动装置、刚性辊子(9)和胶皮辊子(10)，所述切换摆臂(8)可转动的安装在振动支架(3)上并且其旋转轴线呈竖直方向，所述切换摆臂驱动装置安装在振动支架(3)上并用于驱动切换摆臂(8)转动，所述刚性辊子(9)和胶皮辊子(10)分别安装在切换摆臂(8)的两端并且刚性辊子(9)的轴线和胶皮辊子(10)的轴线皆呈水平方向；所述旋转托盘(6)可转动的安装在机架(1)上并且其旋转轴线呈竖直方向，所述旋转托盘驱动装置安装在机架(1)上并用于驱动旋转托盘(6)转动；所述筒模(7)固定安装在旋转托盘(6)上，所述筒模(7)与刚性辊子(9)或胶皮辊子(10)匹配；
所述制备水泥稳定碎石试件的方法包括以下步骤：
A、配制水泥稳定碎石混合料，将水泥稳定碎石混合料放入筒模(7)中；
B、根据现场实际工况，对筒模(7)内的水泥稳定碎石混合料进行静压压实和/或搓揉压实和/或振动压实；进行静压压实时，关闭激振器(5)，切换摆臂驱动装置通过切换摆臂(8)将刚性辊子(9)切换到筒模(7)的正上方，升降支架驱动装置驱动刚性辊子(9)进入筒模(7)，旋转托盘驱动装置驱动筒模(7)旋转，使刚性辊子(9)在水泥稳定碎石混合料的表面滚压；进行搓揉压实时，关闭激振器(5)，切换摆臂驱动装置通过切换摆臂(8)将胶皮辊子(10)切换到筒模(7)的正上方，升降支架驱动装置驱动胶皮辊子(10)进入筒模(7)，旋转托盘驱动装置驱动筒模(7)旋转，使胶皮辊子(10)在水泥稳定碎石混合料的表面滚压；进行振动压实时，打开激振器(5)，切换摆臂驱动装置通过切换摆臂(8)将刚性辊子(9)切换到筒模(7)的正上方，升降支架驱动装置驱动刚性辊子(9)进入筒模(7)，旋转托盘驱动装置驱动筒模(7)旋转，使刚性辊子(9)在水泥稳定碎石混合料的表面滚压；
C、将压实后的试件脱模并进行养生。
2.根据权利要求1所述的使用多功能水泥稳定碎石基层试件成型装置制备水泥稳定碎石试件的方法，其特征在于：所述刚性辊子(9)或胶皮辊子(10)的一端与筒模(7)的轴线对齐。
3.根据权利要求1或2所述的使用多功能水泥稳定碎石基层试件成型装置制备水泥稳定碎石试件的方法，其特征在于：所述升降支架(2)通过第一导向柱(11)可竖直滑动的安装在机架(1)上。
4.根据权利要求1或2所述的使用多功能水泥稳定碎石基层试件成型装置制备水泥稳定碎石试件的方法，其特征在于：所述振动支架(3)通过第二导向柱(12)可竖直滑动的安装在升降支架(2)上，所述缓冲弹簧(4)套设在第二导向柱(12)外部。
5.根据权利要求1或2所述的使用多功能水泥稳定碎石基层试件成型装置制备水泥稳定碎石试件的方法，其特征在于：所述升降支架驱动装置为液压缸(13)。
6.根据权利要求1或2所述的使用多功能水泥稳定碎石基层试件成型装置制备水泥稳定碎石试件的方法，其特征在于：所述切换摆臂驱动装置为摆动液压缸(14)。
7.根据权利要求1或2所述的使用多功能水泥稳定碎石基层试件成型装置制备水泥稳定碎石试件的方法，其特征在于：所述旋转托盘驱动装置为减速电机(15)。
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