CN204758384U - 一种半刚性基层材料开裂模拟测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半刚性基层材料开裂模拟测试装置，包括环境箱以及控制系统，环境箱底部设置有试模底板以及设置在试模底板上的应力诱导发生器；待测试半刚性基层材料试件设置在应力诱导发生器上；环境箱侧壁上设置有温度传感器、湿度传感器、控温器以及喷雾器；环境箱顶部设置有可打开的箱盖；环境箱内壁设置有隔温保湿层；控制系统包括电源、启动和停止开关以及人机交互机；电源与人机交互机相连；启动和停止开关通过人机交互机分别与温度传感器、湿度传感器、控温器以及喷雾器相连。本实用新型具有原理清晰、使用方便以及可评价半刚性基层材料的抗裂性能的优点。

Description

一种半刚性基层材料开裂模拟测试装置

技术领域

本实用新型属于半刚性基层材料开裂测试技术领域，涉及一种半刚性基层材料开裂模拟测试装置。

背景技术

半刚性基层刚度大、稳定性好、承载能力高，可以为面层提供稳定的支撑，并大幅降低面层层底弯拉应力和疲劳作用，同时具有造价低廉、取材方便的特点，因此已发展成为我国高等级公路的主要基层结构类型。随着半刚性沥青路面的大量使用,逐步发现它也存在着一些严重的问题。由于受温度和湿度的影响,半刚性基层材料内部容易形成原始的微裂缝和宏观裂缝，导致路面面层铺设完成通车使用后不久,基层中的裂缝就在温度场和荷载场的单独或耦合作用下向路面反射形成反射裂缝,从而形成早起破坏，影响路面的服役性能和耐久性。

因此，对半刚性基层材料抗裂性能进行合理评价，对于指导原材料选择和路面结构耐久性设计具有重要意义。当前，我国测试半刚性基层材料抗裂性能的方法主要是通过测试其温缩和干缩性能，采用温缩系数和干缩系数指标来进行评价。这两个指标主要反映的是材料的体积收缩特性，不能直接度量半刚性基层材料的抗裂潜力，因此属于间接评价指标。为此，我国专利CN203101190U“模拟半刚性基层结构温缩断裂的试验装置”公开了一种半刚性基层温缩断裂测试装置，用于模拟半刚性基层结构在环境温度变化下的温缩断裂性能。但是该方法却不能模拟环境湿度和层间约束对半刚性基层结构的影响，存在一定的局限性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种使用方便、在可控条件下模拟环境因素以及可评价半刚性基层材料的抗裂性能的半刚性基层材料开裂模拟测试装置。

本实用新型采用以下技术方案来实现上述目的：

一种半刚性基层材料开裂模拟测试装置，其特征在于：所述半刚性基层材料开裂模拟测试装置包括环境箱以及控制系统，所述环境箱底部设置有试模底板以及设置在试模底板上的应力诱导发生器；待测试半刚性基层材料试件设置在应力诱导发生器上；所述环境箱侧壁上设置有温度传感器、湿度传感器、控温器以及喷雾器；所述环境箱顶部设置有可打开的箱盖；所述环境箱内壁设置有隔温保湿层；所述控制系统包括电源、启动和停止开关以及人机交互机；所述电源与人机交互机相连；所述启动和停止开关通过人机交互机分别与温度传感器、湿度传感器、控温器以及喷雾器相连。

作为优选，本实用新型所采用的人机交互机包括可编程控制器PLC、温度设定面板、湿度设定面板、时间设定面板以及显示面板；所述温度设定面板、湿度设定面板、时间设定面板以及显示面板分别接入可编程控制器PLC；所述可编程控制器PLC分别与温度传感器、湿度传感器、控温器以及喷雾器相连。

作为优选，本实用新型所采用的半刚性基层材料开裂模拟测试装置还包括设置在环境箱侧壁上的照明灯。

作为优选，本实用新型所采用的待测试半刚性基层材料试件是300mm×300mm×100mm的车辙板试件。

本实用新型的优点在于：

本实用新型提供的半刚性基层材料开裂模拟测试装置，涉及公路基层材料测试技术，包括环境箱、试模和控制系统，环境箱内壁设有隔温保湿材料，顶面为可打开的箱盖，侧壁上安装有温度传感器、湿度传感器、照明灯、控温器和喷雾器；试模底部安装有应力诱导发生器；控制系统有电源开关、启动开关、停止开关、温度设定面板、湿度设定面板、时间设定面板和显示面板。本实用新型所提供的测试装置通过控温器和喷雾器可以模拟不同环境条件下半刚性基层材料的抗裂性能，温度控制范围为-20℃～40℃，相对湿度控制范围为10％～99％，使之与路面的实际环境状态一致；试模底部的应力诱导发生器既可以模拟路面结构对半刚性基层的约束作用，又可以实现应力诱导模拟结构层内部的缺陷，加快试件的开裂速度，准确快速的测定半刚性基层材料的开裂时间和裂缝位置；以试件的裂缝条数和长度来评价其抗裂性能，原理清晰，方法简单，评价指标合理，保证测试的科学性；测试过程可在多个试模内同时制备一批试件，待其达到养生周期后放入环境箱中保温保湿处理，然后进行测试，可大大提高测试效率。

附图说明

图1为本实用新型所提供的半刚性基层材料开裂模拟测试装置的结构示意图；

图2为本实用新型所采用的试模的示意图；

图中：

1-环境箱；2-环境箱底座；3-温度传感器；4-控温器；5-照明灯；6-喷雾器；7-箱盖；8-湿度传感器；9-试模；10-应力诱导发生器；11-提手；12-试模底板；13-控制系统；14-电源开关；15-启动开关；16-停止开关；17-温度设定面板；18-湿度设定面板；19-时间设定面板；20-显示面板。

具体实施方式

参见图1以及图2，本实用新型提供了一种半刚性基层材料开裂模拟测试装置，包括环境箱1、试模9(待测试半刚性基层材料试件)和控制系统13，环境箱1内壁设有隔温保湿材料，顶面为可打开的箱盖7，侧壁上安装有温度传感器3、湿度传感器8、照明灯5、控温器4和喷雾器6；试模9底部安装有应力诱导发生器10；环境箱底座2上设置有试模底板12；试模底板12上设置有提手11，应力诱导发生器10镶嵌于试模底板12上；控制系统13包括电源开关14、启动开关15、停止开关16以及人机交互机；电源开关14与人机交互机相连；启动开关15以及停止开关16通过人机交互机分别与温度传感器3、湿度传感器8、控温器4以及喷雾器6相连；人机交互机包括可编程控制器PLC、温度设定面板17、湿度设定面板18、时间设定面板19以及显示面板20；温度设定面板17、湿度设定面板18、时间设定面板19以及显示面板20分别接入可编程控制器PLC；可编程控制器PLC分别与温度传感器3、湿度传感器8、控温器4以及喷雾器6相连；环境箱1内壁设置有隔温保湿层。本实用新型所采用的测试试件为300mm×300mm×100mm的车辙板试件。

本实用新型通过控温器4和喷雾器6，温度设定面板17和湿度设定面板18实现路面实际环境温度和湿度条件的模拟；通过温度传感器3和湿度传感器8，显示面板20实现对测试条件的实时监控；通过试模9底部安装的应力诱导发生器10模拟路面结构对半刚性基层的约束作用，又可以实现应力诱导模拟结构层内部的缺陷，加快试件的开裂速度，准确快速的测定半刚性基层材料的开裂时间和裂缝位置。

遵从上述技术方案，如图1和图2所示，本实用新型包括三大部分：环境箱、试模和控制系统。

本装置使用过程如下：

1)在试模内壁上涂抹脱模剂，将拌合好的半刚性基层材料装入试模内，初步整平。

2)将盛有半刚性基层材料的试模置于轮碾机的平台上，轻轻放下碾压轮，调整总荷载为12kN。

3)启动轮碾机，碾压2个往返后停止，将试件调转方向，继续碾压12个往返后停止，试件成型完毕，将盛有半刚性基层材料的试模放入养生室养护至规定龄期。

4)打开电源开关，通过温度设定面板、湿度设定面板和时间设定面板分别设定好温度、湿度和观测总时间参数。

5)将盛有半刚性基层材料的试模放入环境箱，安装好固定螺栓，盖上箱盖，按下启动开关，通过显示面板观察测试的温度、湿度和时间，每隔2小时打开箱盖，观察试件表面裂缝的数量和长度。

6)待设定总时间达到后，测试自动停止，关闭电源开关。

7)根据实际需要，重复5)到6)操作，完成多个样品的测试，然后整理试件表面裂缝的数量和长度记录数据，绘制其与测试时间的关系曲线，评价半刚性基层材料抗裂性能的好坏(通过绘制试件表面裂缝的数量和长度与测试时间的关系曲线，可以很直观的比较出不同材料抗裂性能的好坏)。

Claims (4)

1.一种半刚性基层材料开裂模拟测试装置，其特征在于：所述半刚性基层材料开裂模拟测试装置包括环境箱以及控制系统，所述环境箱底部设置有试模底板以及设置在试模底板上的应力诱导发生器；待测试半刚性基层材料试件设置在应力诱导发生器上；所述环境箱侧壁上设置有温度传感器、湿度传感器、控温器以及喷雾器；所述环境箱顶部设置有可打开的箱盖；所述环境箱内壁设置有隔温保湿层；所述控制系统包括电源、启动和停止开关以及人机交互机；所述电源与人机交互机相连；所述启动和停止开关通过人机交互机分别与温度传感器、湿度传感器、控温器以及喷雾器相连。

2.根据权利要求1所述的半刚性基层材料开裂模拟测试装置，其特征在于：所述人机交互机包括可编程控制器PLC、温度设定面板、湿度设定面板、时间设定面板以及显示面板；所述温度设定面板、湿度设定面板、时间设定面板以及显示面板分别接入可编程控制器PLC；所述可编程控制器PLC分别与温度传感器、湿度传感器、控温器以及喷雾器相连。

3.根据权利要求1或2所述的半刚性基层材料开裂模拟测试装置，其特征在于：所述半刚性基层材料开裂模拟测试装置还包括设置在环境箱侧壁上的照明灯。

4.根据权利要求3所述的半刚性基层材料开裂模拟测试装置，其特征在于：待测试半刚性基层材料试件是300mm×300mm×100mm的车辙板试件。