CN1793829A - 沥青混合料低温劈裂试验仪 - Google Patents

Abstract

一种沥青混合料低温劈裂试验仪，在支架上设安装有齿轮的电动机或通过导管与液压泵相联通的液压马达、计算机、与上安装板联接的环境箱、上部插入环境箱内的反力支架，上安装板的下底面设顶杆导向套筒，支架上和环境箱内设制冷机构，在环境箱内设加热管、A/D转换器、温度传感器，环境箱内设上端与夹具底板连为一体、下部加工有齿条与齿轮啮合的顶杆，夹具底板上设左夹具和右夹具以及安装有垂直位移传感器的垂直位移传感器支架，左夹具或右夹具上设与限位块搭接的水平位移传感器，反力支架上设下端与承载架联接的力传感器，垂直位移传感器位于承载架内。它具有设计合理、所测数据准确、自动化程度高等优点，可用于测试沥青混合料的低温抗裂性能。

Description

沥青混合料低温劈裂试验仪

技术领域

本发明属于道路或其它类似构筑物铺面的铺筑、修复用的机器、工具或辅助设备技术领域，具体涉及到沥青混合料低温劈裂试验仪。

背景技术

沥青混合料是公路工程中最常用的材料之一，广泛地用于路面面层。沥青路面在使用过程中由于受到行车荷载和自然环境中温度变化的综合作用，往往会出现开裂，这种现象在气温较低以及温度变化幅度较大的季节尤为严重。路面开裂后裂缝处会出现应力集中，同时水分会从这些裂缝中渗入路面结构层造成路面的进一步损坏。因此沥青混合料是否具备较好的低温抗裂性能是影响沥青路面耐久性的重要因素。

研究表明，沥青混合料的沥青含量、沥青种类、石料种类以及各种粒径矿料所占的比例都会影响到沥青混合料的抗裂性能。生产实践中，在大规模地修筑路面以前，需要通过室内多次试验确定出沥青混合料最佳的材料组成配比，使其达到最好的抗裂效果。

为评价沥青混合料的低温抗裂性能，在沥青混合料低温劈裂试验过程中，要求在温度较低的条件下沿沥青混合料试件的直径方向按照一定速率加载，在加载过程中需要按一定的采样频率同时测定沥青混合料垂直变形、水平变形以及所对应的力，根据这些测量值计算出破坏劲度模量，用于评价其低温抗裂性能。在测试过程中由于试验仪器的原因，沥青混合料的水平变形测定比较困难，从而影响该试验的测试结果。

目前，有多种室内试验方法可以间接地测量不同材料组成的沥青混合料低温抗裂性能，其中沥青混合料低温条件下的劈裂试验是其中之一。与其它方法相比，低温劈裂试验的试件形状为圆柱体，与目前规范中规定的其它沥青混合料试验所采用的试件尺寸相同，成形过程简单，而且还能够与沥青混合料的其它试验互相对照。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述沥青混合料的低温抗裂试验仪的缺点，提供一种设计合理、结构简单、使用方便、所测数据准确、自动化程度高的沥青混合料低温劈裂试验仪。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：在支架上设置安装有齿轮的电动机或通过导管与液压泵相联通的液压马达、计算机、与上安装板联接的环境箱和上部插入环境箱内的反力支架，上安装板的下底面设置有顶杆导向套筒，在支架和环境箱内设置有通过电缆与计算机相连接的制冷机构，在环境箱内设置有通过电缆与计算机相连接的加热管和A/D转换器、通过电缆与A/D转换器相连接的温度传感器，在环境箱内设置有上端与夹具底板联或连为一体、下部加工有齿条且套装在顶杆导向套筒内与齿轮啮合的顶杆，在夹具底板上设置有位于被测沥青混合料试件两侧的左夹具和右夹具，在左夹具或右夹具上设置有限位块以及通过电缆与A/D转换器相连接且与限位块搭接的水平位移传感器，在反力支架上设置有通过电缆与A/D转换器相连接且下端与承载架联接的力传感器，在夹具底板上设置安装有垂直位移传感器的垂直位移传感器支架，垂直位移传感器位于承载架内且通过电缆与A/D转换器相连接。

本发明的左夹具包括左导向块、设置在左导向块上的左滑动插杆、设置在左导向块与左滑动插杆之间的弹性器件。本发明的右夹具包括右导向块、设置在右导向块上的右滑动插杆、设置在右导向块与右滑动插杆之间的弹性器件。本发明的限位块设置在左滑动插杆或右滑动插杆上，水平位移传感器设置在右滑动插杆或左滑动插杆上。

本发明的左滑动插杆的形状为联或连为一体的E字形框，左滑动插杆的三根水平杆设置在左导向块内，左滑动插杆的联接杆设置在左导向块的左端面外，左滑动插杆的联接杆与左导向块的左端面之间中水平杆上设置有弹性器件，左滑动插杆的中水平杆端部与被测沥青混合料试件的左端面搭接，左滑动插杆的前水平杆或后水平杆的端部穿出左导向块外且设置有限位块。本发明的右滑动插杆的形状为联或连为一体的倒或正反向F字形框架，右滑动插杆的两根水平杆设置在右导向块内，右滑动插杆的联接杆设置在右导向块的右端面外，右滑动插杆的联接杆与右导向块的右端面之间中水平杆上设置有弹性器件，右滑动插杆的中水平杆端部与被测沥青混合料试件的右端面搭接，右滑动插杆的联接杆的后端或前端上设置有穿出右导向块的水平位移传感器。

本发明的左滑动插杆的形状也可以为联或连为一体的倒向F字形框架，左滑动插杆的两根水平杆设置在左导向块内，左滑动插杆的联接杆设置在左导向块的左端面外，左滑动插杆的联接杆与左导向块的左端面之间中水平杆上设置有弹性器件，左滑动插杆的中水平杆端部与被测沥青混合料试件的左端面搭接，左滑动插杆的联接杆的后端或前端上设置有穿出左导向块的水平位移传感器。本发明的右滑动插杆的形状也可以为联或连为一体的E字形框，右滑动插杆的三根水平杆设置在右导向块内，右滑动插杆的联接杆设置在右导向块的右端面外，右滑动插杆的联接杆与右导向块的右端面之间中水平杆上设置有弹性器件，右滑动插杆的中水平杆端部与被测沥青混合料试件的右端面搭接，右滑动插杆的前水平杆或后水平杆的端部穿出右导向块外且设置有限位块。

本发明的弹性器件为设置在弹簧座上的弹簧。

本发明的限位块为滑动插杆触头。

本发明的左导向块和右导向块为柱体。

本发明的制冷机构包括：设置在支架上通过电缆与计算机相连接的制冷器，设置在环境箱外通过导管与制冷器相联通的冷凝器，设置在环境箱内通过导管与冷凝器相联通的蒸发器。

本发明采用在夹具板上设置一个力传感器、一个水平位移传感器以及一个垂直位移传感器，力传感器将所接收到的沥青混合料试件所承受的外力信号转换成电信号输出到A/D转换器，水平位移传感器将所接收到沥青混合料试件在外力作用下所产生水平变形的位移信号转换成电信号输出到A/D转换器，垂直位移传感器所接收到沥青混合料试件在外力作用下所产生竖向变形的位移信号转换成电信号输出到A/D转换器，A/D转换器将输入的电信号转换成数字信号输出到计算机，计算机将输入的数字信号进行数据处理计算并显示出沥青混合料试件所受外力的大小和水平位移以及竖向位移结果。本发明与现有的沥青混合料的低温抗裂试验仪相比，仪器操作简单，能够同时测出沥青混合料试件所承受的外力以及在该外力的作用下所产生的水平方向的位移和竖向的位移数据。本发明具有设计合理、结构简单、使用方便、所测数据准确、自动化程度高等优点，可用于测试沥青混合料的低温抗裂性能。

附图说明

图1是本发明实施例1的主视图。

图2是图1的A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

在图1、2中，本实施例的沥青混合料低温劈裂试验仪由加热管1、环境箱2、力传感器3、承载架4、垂直位移传感器5、上压条6、冷凝器7、蒸发器8、下压条9、制冷器10、支架11、计算机12、顶杆13、顶杆导向套筒14、齿轮15、电动机16、上安装板17、A/D转换器18、夹具底板19、左导向块20、反力支架21、左滑动插杆22、温度传感器24、滑动插杆触头25、垂直位移传感器支架26、水平位移传感器27、右滑动插杆28、右弹簧座29、右弹簧30、右导向块31、左弹簧32、左弹簧座33联接构成。

在支架11的底部用螺纹紧固联接件固定联接有电动机16和反力支架21以及计算机12，电动机16的输出轴上用键联接安装有齿轮15，电动机16为本发明提供动力，支架11的上端用螺纹紧固联接件固定联接安装上安装板17，上安装板17上表面用螺纹紧固联接件固定联接安装有环境箱2、下表面用螺纹紧固联接件固定联接有顶杆导向套筒14，反力支架21的上部穿插入环境箱2内，在支架11的右侧用螺纹紧固联接件固定安装有制冷器10，制冷器10通过电缆与计算机12相连接，由计算机12控制冷器10运转，在环境箱2的右侧外用螺纹紧固联接件固定安装有冷凝器7，冷凝器7通过导管与制冷器10相联通。在环境箱2内的右侧用螺纹紧固联接件固定安装有蒸发器8，蒸发器8通过导管与冷凝器7相联通，制冷器10、蒸发器8、冷凝器7联接构成本发明的制冷机构，为在环境箱2提供低温环境。在环境箱2内上部安装有加热管1、下部安装有A/D转换器18，加热管1通过电缆与计算机12相连接，A/D转换器18通过电缆与计算机12相连接，由计算机12控制加热管1的电源接通或断开，加热管1为环境箱2内提供高温环境，在环境箱2内的左侧安装温度传感器24，温度传感器24通过电缆与A/D转换器18相连接，温度传感器24将接收到的温度信号转换成电信号输出到A/D转换器18，A/D转换器18将输入的电信号转换成数字信号输出到计算机12，由计算机12按照设定的程序控制制冷器10的电源接通或断开，控制加热管1的电源接通或断开，环境箱2内的温度可以控制在-30℃～30℃的范围内，环境箱2内的温度控制精度为±0.5℃，模拟冬天低温季节的自然环境。

在环境箱2内安装有顶杆13，顶杆13的下部加工有齿条，顶杆13的上端与夹具底板19连为一体、下端穿插出环境箱2底部外且套装在顶杆导向套筒14内与齿轮15啮合，顶杆13可在顶杆导向套筒14内由齿轮15带动上下移动，顶杆导向套筒14用于防止顶杆13左右摆动影响测试结果，测试时可将沥青混合料试件23放置在夹具底板19上。

在夹具底板19上沥青混合料试件23的左侧安装有左夹具、右侧安装有右夹具。本实施例的左夹具由左导向块20、左滑动插杆22、左弹簧座33以及左弹簧32联接构成，左导向块20用螺纹紧固联接件固定联接在夹具底板19上左端，左导向块20的形状为长方体，也可采用其它形状的柱体，如四棱柱体、六棱柱体、圆柱体等。左导向块20上安装有左滑动插杆22，左滑动插杆22的形状是三根水平杆与一根联接杆焊接联为一体E字形框架，左滑动插杆22的前水平杆、中水平杆和后水平杆插入左导向块20内，左滑动插杆22的三根水平杆可以在左导向块20内水平方向上左右移动，在左滑动插杆22的联接杆与左导向块20左端面之间安装有左弹簧座33，在中间水平杆上安装有左弹簧32，左弹簧32为弹性器件的一个实施例，也可采用弹簧片或其他弹性器件，左弹簧32可以使中间水平杆的右端与沥青混合料试件23的左端面搭接，在左滑动插杆22的后水平杆的端部安装有滑动插杆触头25。

本实施例的右夹具由右导向块31、右滑动插杆28、右弹簧座29、右弹簧30联接构成。右导向块31用螺纹紧固联接件固定联接在夹具底板19上右端，右导向块31与左导向块20的形状完全相同。右滑动插杆28为两根水平杆与一根联接杆焊接联为一体构成倒反向F形框架，右滑动插杆28的两根水平杆插入右导向块31内，在联接杆的后端通过螺纹联接安装有水平位移传感器27，水平位移传感器27与右滑动插杆28的两根水平杆平行并插入右导向块31内可在右导向块31内水平方向上左右移动，右滑动插杆28的联接杆位于右导向块31的右端面外，右滑动插杆28的联接杆与右导向块31的右端面之间安装有右弹簧座29，中水平杆上安装有右弹簧30，右弹簧30为弹性器件的一个实施例，右弹簧30也可采用弹簧片或其他弹性器件，右弹簧30可以使中水平杆的左端与沥青混合料试件23的右端面搭接。

在测试过程中，滑动插杆触头25与水平位移传感器27相互接触，水平位移传感器27用于接收沥青混合料试件23受力后在水平方向上变形产生的位移信号，水平位移传感器27通过电缆与A/D转换器18相连接。水平位移传感器27所接收到沥青混合料试件23的水平位移信号转换成电信号输出到A/D转换器18，A/D转换器18将输入的电信号转换成数字信号输出到计算机12，计算机12将输入的数字信号进行数据处理计算并显示出沥青混合料试件23的水平方向上的变形结果。

在反力支架21上用螺纹紧固联接件固定联接安装有力传感器3，力传感器3用于接收沥青混合料试件23所承受的力信号，力传感器3通过电缆与A/D转换器18相连接，力传感器3的下端用连接件联接有承载架4，承载架4下端加工有小孔，承载架4用于为力传感器3传递垂直方向上的力。在夹具底板19上用螺纹紧固联接件固定联接安装有垂直位移传感器支架26，垂直位移传感器支架26上安装有垂直位移传感器5，垂直位移传感器5位于承载架4内，垂直位移传感器5的下端穿出承载架4下端的小孔，垂直位移传感器5通过电缆与A/D转换器18相连接，垂直位移传感器5用于接收被测沥青混合料试件23受力后竖向位移信号，测试时，在沥青混合料试件23与垂直位移传感器5下端之间放置上压条6，沥青混合料试件23与夹具底板19之间放置下压条9。力传感器3所接收到沥青混合料试件23所承受竖向的力信号转换成电信号输出到A/D转换器18，垂直位移传感器5所接收到沥青混合料试件23受力后竖向位移信号转换成电信号输出到A/D转换器18，A/D转换器18将输入的电信号转换成数字信号输出到计算机12，计算机12将输入的竖向力和竖向位移数字信号进行数据处理计算出并显示出沥青混合料试件23在竖向力作用下的竖向位移结果。

实施例2

在本实施例中，左滑动插杆22的形状为三根水平杆与一根联接杆焊接联为一体构成E字形框，左滑动插杆22的后水平杆和中水平杆插入左导向块20内、前水平杆的端部穿出左导向块20外，左滑动插杆22的三根水平杆可在左导向块20内左右移动，滑动插杆触头25安装在前水平杆的端部，左滑动插杆22的联接杆位于左导向块20的左端面外，左滑动插杆22的联接杆与左导向块20的左端面之间中间水平杆上安装有左弹簧座33和左弹簧32，左弹簧32将中间水平杆的右端搭接在沥青混合料试件23的左端面上。右滑动插杆28的形状为两根水平杆与一根联接杆焊接联为一体构成正反向F形框架，右滑动插杆28的两根水平杆插入右导向块31内，在联接杆的前端通过螺纹联接安装有水平位移传感器27，水平位移传感器27与右滑动插杆28的两根水平杆平行并插入右导向块31内可在右导向块31内水平方向上左右移动，右滑动插杆28的联接杆位于右导向块31的右端面外，右滑动插杆28的联接杆与右导向块31的右端面之间中水平杆上安装有右弹簧座29和右弹簧30，右弹簧30将中水平杆的左端搭接在沥青混合料试件23的右端面上。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。

实施例3

在本实施例中，左滑动插杆22为两根水平杆与一根联接杆联为一体构成倒反向F字形框架，水平位移传感器27通过螺纹联接安装在左滑动插杆22的前水平杆上。右滑动插杆28的形状为三根水平杆与一根联接杆联为一体构成E字形框，滑动插杆触头25安装在右滑动插杆28的前水平杆的端部。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。

实施例4

在本实施例中，左滑动插杆22为两根水平杆与一根联接杆联为一体构成F字形框架，水平位移传感器27通过螺纹联接安装在左滑动插杆22的后水平杆上。右滑动插杆28的形状为三根水平杆与一根联接杆联为一体构成E字形框，滑动插杆触头25安装在右滑动插杆28的后水平杆的端部。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。

实施例5

在本实施例中，在支架11上用螺纹紧固联接件固定联接有通过导管与液压泵相联通的液压马达，液压马达的输出轴上用健联接安装有齿轮15。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。

本发明的工作原理如下：

将成型好的圆柱体沥青混合料试件23平稳放置在夹具底板19上的下压条9上，并将上压条6安放在沥青混合料试件23上，调整左滑动插杆22和右滑动插杆28的中水平杆，在右弹簧30、左弹簧32的作用下，使左滑动插杆22和右滑动插杆28的中水平杆与沥青混合料试件23的左右两侧面搭接接，并使滑动插杆触头25和水平位移传感器27互相接触。接通电动机16电源，顶杆13上升，当上压条6将与承载架4接触时，关闭电动机16电源，调整垂直位移传感器支架26，使垂直位移传感器5通过承载架4下端的小孔与上压条6接触。接通计算机12和环境箱2电源，设置试验温度并恒温。恒温1小时后，接通电动机16电源，顶杆13继续上升，并在反力架21的作用下对沥青混合料试件23加载，加载过程中力传感器3、垂直位移传感器5和水平位移传感器27将沥青混合料试件23受到的力、竖向变形和水平变形位移信号转换成电信号输出到A/D转换器18，A/D转换器18将输入的电信号转换成数字信号输出到计算机12，计算机12将输入的竖向力和水平位移以及竖向位移数字信号进行数据处理计算出并存储和显示出沥青混合料试件23在竖向力作用下的水平位移以及竖向位移结果，供沥青混合料低温性能的分析研究。

Claims (8)

1、一种沥青混合料低温劈裂试验仪，其特征在于：在支架(11)上设置安装有齿轮(15)的电动机(16)或通过导管与液压泵相联通的液压马达、计算机(12)、与上安装板(17)联接的环境箱(2)和上部插入环境箱(2)内的反力支架(21)，上安装板(17)的下底面设置有顶杆导向套筒(14)，在支架(11)和环境箱(2)内设置有通过电缆与计算机(12)相连接的制冷机构，在环境箱(2)内设置有通过电缆与计算机(12)相连接的加热管(1)和A/D转换器(18)、通过电缆与A/D转换器(18)相连接的温度传感器(24)，在环境箱(2)内设置有上端与夹具底板(19)联或连为一体、下部加工有齿条且套装在顶杆导向套筒(14)内与齿轮(15)啮合的顶杆(13)，在夹具底板(19)上设置有位于被测沥青混合料试件(23)两侧的左夹具和右夹具，在左夹具或右夹具上设置有限位块以及通过电缆与A/D转换器(18)相连接且与限位块搭接的水平位移传感器(27)，在反力支架(21)上设置有通过电缆与A/D转换器(18)相连接且下端与承载架(4)联接的力传感器(3)，在夹具底板(19)上设置安装有垂直位移传感器(5)的垂直位移传感器支架(26)，垂直位移传感器(5)位于承载架(4)内且通过电缆与A/D转换器(18)相连接。

2、按照权利要求1所述的沥青混合料低温劈裂试验仪，其特征在于：所说的左夹具包括左导向块(20)、设置在左导向块(20)上的左滑动插杆(22)、设置在左导向块(20)与左滑动插杆(22)之间的弹性器件；所说的右夹具包括右导向块(31)、设置在右导向块(31)上的右滑动插杆(28)、设置在右导向块(31)与右滑动插杆(28)之间的弹性器件；所说的限位块设置在左滑动插杆(22)或右滑动插杆(28)上，水平位移传感器(27)设置在右滑动插杆(22)或左滑动插杆(28)上。

3、按照权利要求2所述的沥青混合料低温劈裂试验仪，其特征在于：所说的左滑动插杆(22)的形状为联或连为一体的E字形框，左滑动插杆(22)的三根水平杆设置在左导向块(20)内，左滑动插杆(22)的联接杆设置在左导向块(20)的左端面外，左滑动插杆(22)的联接杆与左导向块(20)的左端面之间中水平杆上设置有弹性器件，左滑动插杆(22)的中水平杆端部与被测沥青混合料试件(23)的左端面搭接，左滑动插杆(22)的前水平杆或后水平杆的端部穿出左导向块(20)外且设置有限位块；所说的右滑动插杆(28)的形状为联或连为一体的倒或正反向F字形框架，右滑动插杆(28)的两根水平杆设置在右导向块(31)内，右滑动插杆(28)的联接杆设置在右导向块(31)的右端面外，右滑动插杆(28)的联接杆与右导向块(31)的右端面之间中水平杆上设置有弹性器件，右滑动插杆(28)的中水平杆端部与被测沥青混合料试件(23)的右端面搭接，右滑动插杆(28)的联接杆的后端或前端上设置有穿出右导向块(31)的水平位移传感器(27)。

4、按照权利要求2所述的沥青混合料低温劈裂试验仪，其特征在于：所说的左滑动插杆(22)的形状为联或连为一体的倒向F字形框架，左滑动插杆(22)的两根水平杆设置在左导向块(20)内，左滑动插杆(22)的联接杆设置在左导向块(20)的左端面外，左滑动插杆(22)的联接杆与左导向块(20)的左端面之间中水平杆上设置有弹性器件，左滑动插杆(22)的中水平杆端部与被测沥青混合料试件(23)的左端面搭接，左滑动插杆(22)的联接杆的后端或前端上设置有穿出左导向块(20)的水平位移传感器(27)；所说的右滑动插杆(28)的形状为联或连为一体的E字形框，右滑动插杆(28)的三根水平杆设置在右导向块(31)内，右滑动插杆(28)的联接杆设置在右导向块(31)的右端面外，右滑动插杆(28)的联接杆与右导向块(31)的右端面之间中水平杆上设置有弹性器件，右滑动插杆(28)的中水平杆端部与被测沥青混合料试件(23)的右端面搭接，右滑动插杆(28)的前水平杆或后水平杆的端部穿出右导向块(31)外且设置有限位块。

5、按照权利要求3所述的沥青混合料低温劈裂试验仪，其特征在于：所说的弹性器件为设置在弹簧座(29、33)上的弹簧(30、32)。

6、按照权利要求1或2或3所述的沥青混合料低温劈裂试验仪，其特征在于：所说的限位块为滑动插杆触头(25)。

7、按照权利要求3所述的沥青混合料低温劈裂试验仪，其特征在于：所说的左导向块(20)和右导向块(31)为柱体。

8、按照权利要求1所述的沥青混合料低温劈裂试验仪，其特征在于所说的制冷机构包括：设置在支架(11)上通过电缆与计算机(12)相连接的制冷器(10)，设置在环境箱(2)外通过导管与制冷器(10)相联通的冷凝器(7)，设置在环境箱(2)内通过导管与冷凝器(7)相联通的蒸发器(8)。