CN206960269U - 一种用于测定坡面沥青混合料劳损试验仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于测定坡面沥青混合料劳损试验仪，包括试验仪壳体和载物平台，载物平台上固定有试块，若干试块紧密连接形成试验平面，载物平台底部设有坡度调节装置；壳体内设置有沿试块平面单向运行的滚轮及滚轮驱动装置，滚轮驱动装置包括主、从动齿轮，与主、从动齿轮啮合传动的传动带，以及驱动主动齿轮正反转的轮载发动机，传动带的带面与试块平面平行设置，其环形侧边上设有滚轮轨道，滚轮上端固定在滚轮轨道上并随传动带竖直环向绕行，下端轮体沿试块平面竖直单向碾压运行。能够真实模拟车辆在坡面上的实际路况，是一种能够结合沥青混合料劳损试验和稳定度试验的综合性试验仪，有效提高了坡型路面沥青混合料劳损试验的精度。

Description

一种用于测定坡面沥青混合料劳损试验仪

技术领域

本实用新型属于土工试验仪器技术领域，涉及一种沥青疲劳特性测定试验仪，具体指一种用于测定坡型路面沥青混合料劳损的试验仪。

背景技术

沥青混凝土路面以其平整少尘、减震降噪、抗滑性好、维修方便等优点在道路中被广泛应用。在实际的应用过程中我们发现，在盘山或有坡度的路面上其受力与平缓路面有很大差别，因冲击荷载高、坡向摩擦力大、路况复杂等因素的影响，往往较平缓路面更易出现裂缝、松散、坑槽、车辙等劳损现象，导致沥青路面的路用性能降低，给行车安全带来了巨大隐患。为改善上述情况，需要预先对坡度路面的沥青混合料的配合比设计以及沥青路面施工质量进行准确的室内疲劳试验研究。

在新版《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG-E2011）中关于沥青混合料的室内疲劳试验主要有以下几种：弯曲试验、弯曲蠕变试验、单轴压缩动态模量试验、四点弯曲疲劳试验等，以上几种方法通常使用万能压力机加以单轴竖向恒载、单轴正弦波竖向荷载或多点简支以模拟沥青混合料路面的受力情况。而在坡型路面上，车辆荷载较为复杂，需要考虑轴向、斜向、水平向、竖直向变形，以及周边边界效应等众多因素，这就使得以往的疲劳车辙试验与真实的工况有一定的差距。

车辙试验的主要目的是检测沥青混合料的高温性能，一般情况下，车辙试验的温度为60℃，用荷载为0.7Mpa的滚轮在300mm*300mm*50^100mm长方体试块板上做往返的劳损运动。目前，在实施本实用新型以前现有试验装置至少存在以下不足：（1）车辙试验使用的长方体试块为水平放置，无法模拟车辆在坡型路面上复杂的荷载工况，不能准确反映车辆荷载在轴向、斜向、水平向、竖直向变形、周边边界效应等劳损状况，与真实的工况不符，存在一定的差距；（2）试验时滚轮为往返碾压且滚轮荷载为固定值，与正常车辆单向行驶劳损不符；（3）车辙试验机虽然设有控温装置，但调节的是仪器内部的整体温度，无法模拟背阴冷、向阳热等路面表面的温度梯度变化；（4）试验用的试块为长方体结构，一方面，试验前后试块的安装、拆卸、碾压制作都需要特定的机械完成，耗时耗力；另一方面，使得试验结果过于单一，不能将劳损试验与马歇尔稳定度试验有效结合。

本劳损试验仪是经现有车辙试验仪启发并对其进行改进，使其能够尽量模拟车辆在坡型道路上行驶的实际工况，然后结合马歇尔稳定度的试验来评价试块的劳损次数与劳损性能的关系；是结合沥青混合料劳损试验和稳定度试验的综合性试验仪，尤其适用于可调节坡度的路面沥青混合料疲劳工况模拟试验的仪器。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供了一种用于测定坡面沥青混合料劳损试验仪，使之能够真实模拟车辆在坡面上的实际路况，是一种能够结合沥青混合料劳损试验和稳定度试验的综合性试验仪，有效提高了坡型路面沥青混合料劳损试验的精度。

本实用新型通过以下技术方案来实现：

一种用于测定坡面沥青混合料劳损试验仪，包括试验仪壳体，所述壳体底部安装在载物平台上，载物平台上固定有试验用的试块，若干试块紧密连接并沿载物平台纵向排列，由试块上表面形成试验平面，所述载物平台的底部设有坡度调节装置，用以调节载物平台上试块平面与水平面间的坡角；所述壳体内设有沿试块平面单向运行的滚轮及滚轮驱动装置，其中滚轮驱动装置为带式传动机构，包括主、从动齿轮，与主、从动齿轮啮合传动的传动带，以及驱动主动齿轮正反转的轮载发动机，所述传动带的带面与试块平面对应平行设置，传动带的环形侧边上设有滚轮轨道，所述滚轮上端固定在滚轮轨道上并随传动带竖直环向绕行，滚轮下端轮体沿试块平面竖直、单向碾压运行。

作为本案的优化方案，所述坡度调节装置包括设置在载物平台与底部基座一端的丝杠升降装置，和连接载物平台与基座另一端的转动轴承；所述丝杠升降装置包括垂直连接在载物平台底部的丝杠，与丝杠啮合传动并控制丝杠升降的齿轮和带动齿轮转动的摇把。

作为本案的优化方案，所述滚轮通过滚轮方向调节装置固定在滚轮轨道上，所述滚轮方向调节装置包括纵向焊接板、横向铰接板、固定器和液压杆，所述纵向焊接板的上部固定在滚轮轨道上，纵向焊接板的下部与横向铰接板的一端通过轴承转动连接，横向铰接板的另一端水平穿过固定器与液压杆垂直连接，液压杆下端与所述滚轮连接；所述横向铰接板的中部设有水准泡，靠近固定器的一侧设有调高螺丝，其中调高螺丝的螺钉端与滚轮轨道面接触，通过旋转调高螺丝，使横向铰接板中部的水准泡处于水平状态，以控制滚轮在上坡或下坡时均能竖直碾压试块平面。

作为本案的优化方案，所述液压杆与液压加压装置连接，用以调控滚轮竖直施加在试块平面上的荷载压力。

作为本案的优化方案，所述壳体内设置有光学加热器和制冷器，所述光学加热器和制冷器固定在位于试块平面正上方的壳体内壁上。

作为本案的优化方案，所述试块采用马歇尔标准的圆柱形试块，其尺寸规格为φ101.6*63.5mm。

作为本案的优化方案，所述试块固定套装在与其结构尺寸相适配的圆柱形试模内，试模固定安装在载物平台上。

作为本案的优化方案，所述壳体内载物平台的台面上设有数个表面测温器。

作为本案的优化方案，所述滚轮驱动装置包括两个从动齿轮，分别等间距设置在主动齿轮的两侧，且主、从动齿轮间的中心连线与试块平面平行。

作为本案的优化方案，所述从动齿轮的两侧分别通过支撑架稳固在壳体内。

本实用新型的有益效果是：

1、通过设置坡度调节装置，使得试验坡面的坡度灵活可调节，使得本试验仪既能够用于坡面路面沥青混合料疲劳试验，又能够用于平面路面沥青混合料疲劳试验，适用范围广；并且滚轮始终为单向碾压坡面，解决了现有车辙试验中滚轮往返碾压坡面且坡面坡度一定，与实际路况不符，无法模拟车辆在坡型路面上复杂的荷载工况的技术问题；本试验机可真实还原车辆在不同坡面行驶的工况，能够得到同一试样受车轮劳损次数与轴向变形和径向受力及变形的关系；

2、通过设置滚轮方向调节装置，能够控制滚轮在上坡或下坡时均能竖直碾压试块平面，与车辆在坡面上的荷载始终是竖直向下的工况相符，进一步保证了试验的准确性；

3、试块采取马歇尔试验所使用的圆柱形结构，使得试块在进行劳损试验后可继续进行马歇尔稳定度试验，从而检测出在不同劳损次数下沥青混合料的强度指标，使得试验结果更有说服力，解决试验结果单一的技术问题；圆柱形试块相比长方体试块节省了制作原料，降低了试验成本，简化了安装、拆卸、碾压等操作工序；

4、滚轮通过液压加压装置对试块荷载压力进行调控，从而满足不同车辆对坡面的荷载大小不同的试验要求，以模拟实际路况，克服现有滚轮荷载一般为固定值，无法调控荷载大小，与正常路况荷载不符的问题；

5、结构合理，功能全面，通过设置光学加热器和制冷器，以真实模拟背阴冷、向阳热等路面温度变化下路面的劳损状况，并通过表面测温器实时、准确检测坡面温度，进一步提高了试验结果的精确度；操作便捷，具有较好的市场价值和经济效益，适于推广应用。

附图说明

图1为本实用新型坡面沥青混合料劳损试验仪的结构示意图；

图2为本实用新型坡面沥青混合料劳损试验仪的俯视图；

图3为本实用新型坡面沥青混合料劳损试验仪中坡度调节装置的结构示意图；

图4为本实用新型坡面沥青混合料劳损试验仪中滚轮方向调节装置的结构示意图；

图5为本实用新型坡面沥青混合料劳损试验仪中试模的结构示意图；

图中：1-壳体，2-载物平台，3-坡度调节装置，4-滚轮方向调节装置，5-试块，6-试模，7-滚轮，8-主动齿轮，9-从动齿轮，10-传动带，11-滚轮轨道，12-轮载发动机，13-丝杠，14-齿轮，15-摇把，16-丝杠螺母，17-转动轴承，18-纵向焊接板，19-横向铰接板，20-调高螺丝，21-固定器，22-液压杆，23-水准泡，24-液压加压装置，25-固定带，26-光学加热器，27-制冷器，28-表面测温器，29-支撑架，30-基座，31-支座。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型及其效果作进一步阐述。

如图1、2所示，一种用于测定坡面沥青混合料劳损试验仪，包括试验仪壳体1，所述壳体1底部安装在一载物平台2上，载物平台2上固定有试验用的试块5，若干试块5紧密连接并沿载物平台2纵向排列，由试块5上表面形成试验平面，所述载物平台2底部设有坡度调节装置3，用以调节载物平台2上试块平面与水平面间的坡角，达到调节试验面坡度的目的；有效解决了现有坡面沥青疲劳试验中，坡度一定与实际工况不符的技术问题。所述壳体1内设有沿试块平面单向运行的滚轮7及滚轮驱动装置，其中滚轮驱动装置为带式传动机构，包括主动齿轮8、从动齿轮9，与主动齿轮8和从动齿轮9啮合传动的传动带10，以及驱动主动齿轮8正反转的轮载发动机12，所述传动带10的带面与试块平面对应平行设置，传动带10一侧的环形侧边上设有滚轮轨道11，所述滚轮7固定在滚轮轨道11上随传动带10竖直环向绕行，滚轮7下端轮体沿试块平面竖直、单向碾压运行。

具体地，如图3所示，所述坡度调节装置3设置在载物平台2与仪器底部基座30之间，用以调节试块平面的坡度，包括转动连接载物平台2与基座30一端的转动轴承17，和设置在载物平台2与基座30另一端的丝杠升降装置；所述丝杠升降装置包括丝杠13、齿轮14和摇把15，其中丝杠13上部通过丝杠螺母16垂直连接在载物平台2的底部，丝杠13底部与齿轮14啮合传动以控制丝杠13升降，摇把15一端通过支座31与齿轮14连接，转动摇把15带动齿轮14转动。

在坡面上车辆的自重荷载始终是竖直向下的，而不同的车辆对路面的荷载大小也不尽相同。本案中滚轮7通过滚轮方向调节装置4安装在滚轮轨道11上，用以调控滚轮7载荷始终竖直碾压坡面，而不是垂直与坡面碾压，与实际工况相符。滚轮方向调节装置4的结构如图4所示，其包括纵向焊接板18、横向铰接板19、调高螺丝20、固定器21和液压杆22，所述纵向焊接板18的上部固定在滚轮轨道11上，纵向焊接板18的下部与横向铰接板19的一端通过轴承转动连接，横向铰接板19的另一端水平穿过固定器21与液压杆22垂直连接，液压杆22下端与滚轮7连接。所述横向铰接板19的中部设有水准泡23，横向铰接板19靠近固定器21的一侧设有调高螺丝20，其中调高螺丝20的螺钉端与滚轮轨道面接触，通过旋转调高螺丝20，使横向铰接板19中部的水准泡23处于水平状态，实现控制滚轮7在上坡或下坡时均能竖直碾压试块平面。其中，液压杆22还与液压加压装置24连接，能够根据要求调控滚轮7竖直施加在试块平面上的荷载压力，从而满足不同车辆对路面荷载大小不同的试验要求。

一般来讲，我国车辆靠右侧行驶，可以说车轮对路面的劳损始终是单方向的；而现有的车辙劳损试验中，试验滚轮为反复碾压试验面，与实际工况严重不符，使得试验结果存在一定的偏差。本实用新型中滚轮始终为单向（上坡或下坡）碾压试验坡面，避免试验中滚轮往返碾压的情况，与实际工况更加贴切。试验时，首先通过坡度调节装置3调节载物平台2与水平面的夹角，使试块平面的坡度符合试验要求；然后，通过滚轮方向调节装置4使滚轮7始终能竖直碾压试块平面后，即可进行车辙劳损试验。当进行滚轮下坡劳损试验时，由轮载发动机12驱动主动齿轮8正转，带动传动带10顺时针转动，滚轮7随传动带10经从动齿轮由传动带10的上方过渡运行至下方时，滚轮与试块平面的坡顶接触，并下行碾压试块平面至坡底；然后经传动带10的下方过渡运行至上方时，滚轮7逐渐脱离试块平面并空载上行至坡顶，继续完成下行试验，依此反复完成滚轮下坡车辙劳损试验。当进行滚轮上坡劳损试验时，由轮载发动机12驱动主动齿轮8反转，带动传动带10逆时针转动，滚轮7随传动带10经从动齿轮由传动带10的上方过渡运行至下方时，滚轮与试块平面的坡底接触，并上行碾压试块平面至坡顶；然后经传动带10的下方过渡运行至上方时，滚轮7逐渐脱离试块平面并空载下行至坡底，依此反复完成滚轮上坡车辙劳损试验；即上坡试验中，滚轮上行碾压，空载下行；下坡试验中，滚轮下行碾压，空载上行，有效避免了滚轮往返运行与实际工况不符，对试验结果造成干扰。

进一步地，所述壳体1内设置有光学加热器26和制冷器27，所述光学加热器26和制冷器27固定在位于试块平面正上方的壳体内壁上；载物平台2的台面上设有数个表面测温器28。通过设置光学加热器和制冷器，能够真实模拟背阴冷、向阳热等路面温度变化下路面的劳损状况，并通过表面测温器实时、准确检测坡面温度，进一步提高了试验结果的精确度。

进一步地，所述试块5采用马歇尔标准的圆柱形试块，其尺寸规格为φ101.6*63.5mm；试块5通过固定带25固定套装在与其结构尺寸相适配的圆柱形试模6内，试模6固定安装在载物平台2上；其中试模结构示意图如图5所示。本试验仪的试块5在形状上大胆的采取马偕尔试验所使用的圆柱形构造，使得试块在进行劳损试验后可以继续进行马歇尔稳定度试验，通过最真实的工况还原，从而检测出在不同劳损次数下沥青混合料的强度指标，即同一试样受车轮劳损次数与轴向变形、径向受力及变形的关系，使得试验结果更有说服力。此外，圆柱形试块相比现有的长方体试块节省了制作原料，降低了试验成本，简化了安装、拆卸、碾压等操作工序；制作只需要使用马歇尔击实仪与脱模机，脱模后直接放入到劳损试验机模具中，待车辙试验完毕后取出，不需要进行拆卸、模具清洗，即可进行马歇尔稳定度试验，方便快捷。

更进一步地，所述滚轮驱动装置包括两个从动齿轮9，分别等间距设置在主动齿轮8的两侧，能够显著提高传动机构的传动稳定性，且主、从动齿轮8、9间的中心连线与试块平面平行，从动齿轮9的两侧分别通过支撑架29稳固在壳体1内。

本试验仪的操作过程：

1.试块制作：通过马歇尔击实仪或者路面钻心法获取φ101.6*63.5mm的圆柱体试块；

2.试块安装：将制作好的试块逐个放入试模内并通过固定带固定；

3.劳损试验机的调试：按照试验需求，转动摇把调节劳损试验机的坡度；调整完毕后，转动滚轮上的调高螺丝直至水准泡中气泡位于中间位置；

4.劳损试验：根据试验要求调节光学加热器的温度、滚轮的压力、碾压速度、碾压次数等参数；打开试验仪电源开关，选择上坡或下坡模式，轮载发动机带动主动齿轮顺时针或逆时针轮匀速转动，主、从动齿轮带动带齿传送带转动，与传送带相链接的试验轮沿试块坡面碾压运行，待达到设定的碾压劳损次数后测量试块的轴向、径向变形；

5.马歇尔稳定度试验：将碾压劳损后的试块取下，安装至马歇尔稳定度试验机进行马歇尔稳定测试，分别得到各试块流值与荷载的曲线关系。

以上实施例仅是示例性的，并不会局限本实用新型，应当指出对于本领域的技术人员来说，在本实用新型所提供的技术启示下，所做出的其它等同变型和改进，均应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于测定坡面沥青混合料劳损试验仪，包括试验仪壳体，所述壳体底部安装在载物平台上，载物平台上固定有试验用的试块，若干试块紧密连接并沿载物平台纵向排列，由试块上表面形成试验平面，其特征在于：所述载物平台（2）的底部设有坡度调节装置（3），用以调节载物平台上试块平面与水平面间的坡角；所述壳体（1）内设有沿试块平面单向运行的滚轮（7）及滚轮驱动装置，其中滚轮驱动装置为带式传动机构，包括主动齿轮（8）、从动齿轮（9），与主动齿轮（8）和从动齿轮（9）啮合传动的传动带（10），以及驱动主动齿轮正反转的轮载发动机（12），所述传动带（10）的带面与试块平面对应平行设置，传动带（10）的环形侧边上设有滚轮轨道（11），所述滚轮（7）上端固定在滚轮轨道（11）上并随传动带（10）竖直环向绕行，滚轮（7）下端轮体沿试块平面竖直、单向碾压运行。

2.根据权利要求1所述的用于测定坡面沥青混合料劳损试验仪，其特征在于：所述坡度调节装置（3）包括连接载物平台（2）与底部基座（30）一端的转动轴承（17），和设置在载物平台（2）与基座（30）另一端的丝杠升降装置；所述丝杠升降装置包括垂直连接在载物平台（2）底部的丝杠（13），与丝杠（13）啮合传动并控制丝杠（13）升降的齿轮（14）和带动齿轮转动的摇把（15）。

3.根据权利要求1所述的用于测定坡面沥青混合料劳损试验仪，其特征在于：所述滚轮（7）通过滚轮方向调节装置（4）固定在滚轮轨道（11）上，所述滚轮方向调节装置（4）包括纵向焊接板（18）、横向铰接板（19）、固定器（21）和液压杆（22），所述纵向焊接板（18）的上部固定在滚轮轨道（11）上，纵向焊接板（18）的下部与横向铰接板（19）的一端通过轴承转动连接，横向铰接板（19）的另一端水平穿过固定器（21）与液压杆（22）垂直连接，液压杆（22）下端与所述滚轮（7）连接；所述横向铰接板（19）的中部设有水准泡（23），靠近固定器（21）的一侧设有调高螺丝（20），其中调高螺丝（20）的螺钉端与滚轮轨道面接触，通过旋转调高螺丝（20），使横向铰接板（19）中部的水准泡（23）处于水平状态，以控制滚轮（7）在上坡或下坡时均能竖直碾压试块平面。

4.根据权利要求3所述的用于测定坡面沥青混合料劳损试验仪，其特征在于：所述液压杆（22）与液压加压装置（24）连接，用以调控滚轮（7）竖直施加在试块平面上的荷载压力。

5.根据权利要求1-4任一所述的用于测定坡面沥青混合料劳损试验仪，其特征在于：所述壳体（1）内设置有光学加热器（26）和制冷器（27），所述光学加热器（26）和制冷器（27）固定在位于试块平面正上方的壳体内壁上。

6.根据权利要求1-4任一所述的用于测定坡面沥青混合料劳损试验仪，其特征在于：所述试块（5）采用马歇尔标准的圆柱形试块，其尺寸规格为φ101.6×63.5mm。

7.根据权利要求6所述的用于测定坡面沥青混合料劳损试验仪，其特征在于：所述试块（5）固定套装在与其结构尺寸相适配的圆柱形试模（6）内，试模（6）固定安装在载物平台（2）上。

8.根据权利要求1-4任一所述的用于测定坡面沥青混合料劳损试验仪，其特征在于：所述壳体（1）内载物平台（2）的台面上设有数个表面测温器（28）。

9.根据权利要求1-4任一所述的用于测定坡面沥青混合料劳损试验仪，其特征在于：所述滚轮驱动装置包括两个从动齿轮（9），分别等间距设置在主动齿轮（8）的两侧，且主动齿轮（8）和从动齿轮（9）间的中心连线与试块平面平行。

10.根据权利要求9所述的用于测定坡面沥青混合料劳损试验仪，其特征在于：所述从动齿轮（9）的两侧分别通过支撑架（29）稳固在壳体（1）内。