CN210834913U - 一种无机结合料稳定材料温缩、干缩一体化智能试验设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无机结合料稳定材料温缩、干缩一体化智能试验设备，包括温湿控制箱体，多测点定位控制系统和温湿智能数据控制区。温湿控制箱体内安置试件、滚轴和温湿控制板；多测点控制系统是由一对激光测距仪和带有定位线圈的滚轴组成；温湿智能数据控制区主要有显屏控制台，高低温交变器和湿度控制器组成，其与温湿控制箱体内的温湿控制板相连。本实用新型能够及时将箱体内温度、湿度和试件收缩量反馈于温湿智能数据控制区，最终绘制成收缩量与时间、温度和湿度曲线图，真正的实现了无机结合料稳定材料温缩和干缩试验设备的一体化和智能化，大大提高了工作效率。

Description

一种无机结合料稳定材料温缩、干缩一体化智能试验设备

技术领域

本实用新型属于道路工程材料检测技术领域，尤其是涉及无机结合料稳定材料温缩、干缩一体化智能试验设备及装置。

背景技术

无机结合料(水泥、石灰、粉煤灰等)稳定材料广泛应用于我国各等级公路的基层和底基层中，具有强度高、抗冻性好、整体稳定性好等优点，对于提高路面使用寿命、传递和扩散面层行车荷载意义重大。然而无机结合料稳定材料作为一种半刚性材料，在使用过程中，易造成干燥收缩和温度收缩，且干缩系数(干缩量)和温缩系数(温缩量)是半刚性基层的两个重要技术指标，为半刚性基层路面的建设和质量控制提出了重要参考依据。

目前，我国道路工作者主要依据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTGE51-2009)规范中的T0854和T0855试验规程进行无机结合料稳定材料的干缩和温缩测试，即采用千分表法和应变片法。但千分表法的操作受到外界和人为因素影响较大，干缩、温缩的试验数据会产生较大的误差，同样应变片法在试验过程中，会受到外界环境的温度变化产生误差，且操作过程步骤繁多，极不方便，从而影响试验结果的准确性。

在现有技术中，长安大学申请的实用新型专利文献1(CN201822053754.X)公开了一种电阻应变仪和高低温交变试验箱的一体化装置，待测试件放在试验箱内的多个横隔板上，通过温湿控制器、横隔板两侧的伸缩杆以及伸缩杆上连接的千分表来测量不同尺寸试件的干缩与温缩量。该方案通过触摸式显示屏能够精确控制箱体内的温度，使得测量各个温度下的应变片变化情况，通过显示屏能够实时观测试验数据；将检测到的数据通过USB接口传输至PC终端，不再采用人工读记数的传统方式。

石家庄铁道大学申请的实用新型专利文献2(CN201621062514.0)公开了一种用于测试无机结合料稳定材料试件收缩变形的试验装置，其包括不锈钢底座、位于不锈钢底座上的用于放置试件的滚棒、设于不锈钢底座两侧的侧杆、滑动设置于侧杆上的千分表固定夹和设于试件两侧的不锈钢预埋片，所述不锈钢预埋片定位于不锈钢底座上；所述千分表固定夹上设有电子千分表；所述不锈钢预埋片包括预埋板和定位于预埋板上的预埋针头，所述预埋针头指向试件。该方案解决了测试时获取试件难的问题和搬运不方便的难题，大大减少工作时间，很好的达到温干缩试验的试验效果。

然而，根据工程案例和实际试验情况，半刚性基层在不同深度的干缩和温缩量也是不一样的，传统试验过程中是将千分表和应变片只顶住截面两端或者只贴表面和底面的操作，无法真实模拟实际道路半刚性基层干缩和温缩情况。现有无机结合料干缩和温缩试验在两个不同试验设备下进行，且人为操作的步骤较多，极易产生误差，特别是在千分表安装和读数以及应变片的粘贴和焊接的时候，需要人工记录龄期、搬运、测试，消耗大量人力物力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无机结合料稳定材料温缩、干缩一体化智能试验设备，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型的无机结合料稳定材料温缩、干缩一体化智能试验设备，主要包括温湿控制箱体，多测点控制系统和温湿智能数据控制区。其中，温湿控制箱体内置有：试件、滚轴，在温湿控制箱体内且沿着试件纵向的一对激光测距仪，箱体内顶部的温湿控制板。多测点控制系统是由一对激光测距仪和带有定位线圈的滚轴组成。温湿智能数据控制区主要有显屏控制台，高低温交变器和湿度控制器组成。

进一步的，前述的温湿控制箱体顶部安装的温湿控制板与高低温交变器和湿度控制器连接，用于检测和控制箱体内的温度和湿度。

进一步的，前述的激光测距仪设为一对，每一个激光测距板上有6个激光端口，且可以根据试件截面的大小在移动轨道上调整测点的位置。

进一步的，前述的滚轴悬空固定于箱体底部的两侧，且滚轴上面设有定位线圈。

进一步的，前述的温湿智能数据控制区上设置有分别控制该设备、高低温交变器和湿度控制器的总开关1、2、3。高低温交变器和湿度控制器两侧分别设置有温湿器散热孔。

进一步的，前述的温湿控制板上设有温湿调节孔。

进一步的，前述的高低温交变器和湿度控制器位于显屏控制台下，侧面设有数据线和电源外接口。

进一步的，前述的温湿控制箱体正面设有观察窗口，采用密封保温玻璃，可以通过窗口随时观测试验的进程。

进一步的，前述的温湿控制箱体左侧手把用于开关温湿控制箱体，便于试件的放置。箱体下设有自锁滑轮，方便设备的移动和固定。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

由于采用了本实用新型的方案，使得无机结合料稳定材料温缩和干缩试验设备实现一体化和智能化。通过激光测距仪可测试试件在温度和湿度变化过程中的收缩量，且测量精度高；激光测距板上面设有6个激光端口，一次可以测试试件表层、中层和底层的收缩量(δ₁、δ₂、δ₃、δ₄、δ₅、δ₆)，通过公式：δ＝(δ₁+δ₂+δ₃+δ₄+δ₅+δ₆)/6计算出试件整体的温缩量和干缩量，避免了不同层面收缩量不同对试验结果造成的误差。激光测距板上6个激光端口配合带定位线圈的滚轴，可以根据试件截面的大小在移动轨道上调整测点的位置，以达到最合适的测点位置。滚轮采用光滑材质做成，且悬空固定于箱体底部的两侧，大大减小了试件在自由收缩过程中受到底端和外界的阻力，从而使得试验结果更精确。激光测距仪的应用，避免了千分表法和应变法带来的繁琐试验操作和试验误差，且最真实的模拟了实际路面半刚性基层温缩和干缩的特性，试验数据更具可靠度。

而且，本实用新型还通过激光测距板上的移动轨道和滚轮上的定位线圈形成了一套定位系统。在试验时，试件因混合料粒径的不同大小，需形成小梁、中梁和大梁的尺寸(小梁：50mm×50mm×200mm；中梁：100mm×100mm×400mm；大梁：150mm×150mm×550mm)，各尺寸分别于滚轮上3档定位线圈的宽度对应。因此，可以通过定位系统提高设备测量精确度和适用性。

另外，高低温交变器和湿度控制器，可以通过温湿控制板使箱体内温度变化范围为100℃～-30℃，湿度变化范围为0％～100％，且可保持温度、湿度在某一固定值，或在一个区间内变化。在不同时间，不同温度和湿度下，试件各测点的收缩量都会记录在显屏控制台上，形成收缩量与时间、温度和湿度曲线图。同时，温湿控制板和温湿智能数据控制区相连，能够及时的将箱体内温度和湿度情况反馈于温湿智能数据控制区，以便做出调控。而且，箱体下设有自锁滑轮，试验时可以进行固定且方便设备的移动，大大节省了劳动力。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的激光测距仪示意图；

图3是本实用新型的滚轴示意图；

图4是本实用新型的温湿控制板示意图；

图5是本实用新型的温湿智能数据控制区示意图。

附图标记说明：1-温湿控制箱体，2-激光测距仪，3-温湿智能数据控制区，4-试件，5-滚轴，6-显屏控制台，7-高低温交变器，8-湿度控制器，9-温湿控制板，10-激光测距板，11-激光端口，12-移动轨道，13-定位线圈，14-数据和电源外接口，15-观察窗口，16-自锁滑轮，17-手把，18-温湿调节孔，19-电源总开关，20-温湿器散热孔，21-显示控制台按钮。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

如图1所示，本实用新型一种无机结合料稳定材料温缩、干缩一体化智能试验设备，主要包括温湿控制箱体1，多测点定位控制系统和温湿智能数据控制区3。温湿控制箱体1内置有试件4、滚轴5和温湿控制板9，安装在温湿控制箱体1内且沿着试件4纵向的为一对激光测距仪2；这对激光测距仪2和带有定位线圈13的滚轴5组成了多测点控制系统；温湿智能数据控制区3主要由显屏控制台6，高低温交变器7和湿度控制器8组成。温湿控制箱体1左侧设置手把17用于开关温湿控制箱体1，便于试件4的放置。温湿控制箱体1下设有自锁滑轮16，方便设备的移动和固定。高低温交变器7和湿度控制器8位于显屏控制台6下，侧面设有数据和电源外接口14。温湿控制箱体1正面还设有观察窗口15，采用密封保温玻璃，可以通过观察窗口15随时观测试验的进程。

如图4所示，温湿控制箱体1顶部安装着温湿控制板9，温湿控制板9上开有温湿调节孔18。温湿控制板9与高低温交变器7和湿度控制器8连接，用于检测和控制箱体1内的温度和湿度。

如图2所示，激光测距仪2为一对，每一个激光测距板10上有6个激光端口11，且可以根据试件4截面的大小在移动轨道12上调整测点的位置。

如图5所示，温湿智能数据控制区3上设置有分别控制该设备、高低温交变器7和湿度控制器8的电源总开关19。高低温交变器7和湿度控制器8两侧分别设置有温湿器散热孔20。位于上部的显示控制台按钮21用于控制激光测距仪端口11的定位和数据的处理和保存等。

如图3所示，滚轴5悬空固定于温湿控制箱体1底部两侧，试件4放置于滚轴5上，且滚轴5上面设有定位线圈13。

进行无机结合料稳定材料温缩试验时，具体的结构原理和使用步骤如下：

(1)首先，根据混合料粒径的大小，选择不同尺寸的试件4(例如：选择中梁试件100mm×100mm×400mm)，根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)规范进行制备和养生，得到待测试件。

(2)将准备好的试件4放置于涂有润滑剂的滚轴5上，且将中梁试件两侧对准滚轴5的第二个定位线圈13，等待测量，这样做到了多测点定位系统的第一步，在水平方向得到了定位。

(3)关上箱门，在显屏控制台6上调控激光测距仪2的6对激光端口11，选择中梁截面测距模式，即对准中梁试样截面的测点位置，这主要是进行定位系统中的竖直方向上的定位。具体操作为：在完成上面第2步的水平方向上的定位调整后，即此时试件已经在一对激光测距仪2的正中间，需进行后面的水平定位调整。水平定位调整主要分为三个模式，小梁模式(12mm-25mm-37mm)、中梁模式(25mm-50mm-75mm)和大梁模式(37mm-75mm-112mm)，数值表示为每一排的2个激光端口11距离试件4底面在竖直方向上的距离，使每一排的激光端口11分别位于试件4表层、中层和底层的平面上，用于测量试件4表层、中层和底层平面的收缩量。这个竖直方向定位通过显屏控制台6上模式和显示控制台按钮21完成。

(4)系统测点定位完成后，再设定高低温交变器7的控制程序，包括温缩试验的温度以及降温速率(0.5℃/min)、保温时间3小时。试验从高温开始，逐级降温，每个试件4一般测定5-6个温度级别，每个级别的温差一般为10℃。按照降温速率的要求，当温度降到设定的级位时，保持3小时。

(5)在保温结束前，显屏控制台6会自动根据激光测距仪2测得的数据进行记录，内容包括收缩量、温度、湿度和时间，并自动绘制收缩量曲线图。

(6)根据规范公式计算出温缩应变ε和温缩系数α相关指标参数。

L₀为试件初始长度，Δt为某一个温度区间的时间跨度，Δδ为某一个温度区间的温缩变化量(Δδ＝(Δδ₁+Δδ₂+Δδ₃+Δδ₄+Δδ₅+Δδ₆)/6)。

进行无机结合料稳定材料干缩试验时，具体的结构原理和使用步骤如下：

干缩试验步骤(1)、(2)和(3)如同温缩试验。

(4)将温湿控制箱体1内温度设置在20℃±1℃，相对湿度设置在60％±5％。

(5)从移入温湿控制箱体1内开始计时，在开始试验的一个星期内，每天在显屏控制台6上记录干缩量，并称量标准试件的质量m_i，在7天后，每两天在显屏控制台6上记录数据，同样60d、90d、120d等记录收缩量和质量m。

(6)根据规范公式计算出干缩应变ε和干缩系数α相关指标参数。

L₀为试件初始长度，w为某一次的失水率，δ为某一次的干缩变量(δ＝(δ₁+δ₂+δ₃+δ₄+δ₅+δ₆)/6)。

综上可见，本实用新型具有以下有益效果：

(a)温湿控制板9和温湿智能数据控制区3相连，能够及时的将温湿控制箱体1内温度和湿度情况反馈于温湿智能数据控制区3，形成收缩量与时间、温度和湿度曲线图，以便做出调控。真正的实现了无机结合料稳定材料温缩和干缩试验设备的一体化和智能化，大大提高了工作效率。

(b)通过在激光测距板10上设置多个激光测距端口11，一次可以测试试件4表层、中层和底层的收缩量，并通过公式：δ＝(δ₁+δ₂+δ₃+δ₄+δ₅+δ₆)/6计算出温缩量和干缩量，减小了不同层面收缩量不同对试验结果造成的误差，使得测试的结果更加准确和贴近实际情况。

(c)本实用新型能够达到准确定位试件4和测点，以提高设备的适用性和精度。激光测距板10测距端口轨道，可以根据测试试件4截面的大小(即小梁、中梁和大梁)精确调整测点的位置，以达到所需要求，并结合滚轴5上面设置的3个定位线圈13，形成了试件和测点的精确定位，以适应小梁、中梁和大梁的尺寸。

(d)高低温交变器和湿度控制器，通过温湿控制板9使温湿控制箱体1内温度变化范围为100℃～-30℃，湿度变化范围为0％～100％，且可保持温度、湿度在某一固定值，或在一个区间内变化。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无机结合料稳定材料温缩、干缩一体化智能试验设备，其特征在于：包括温湿控制箱体(1)，多测点定位控制系统和温湿智能数据控制区(3)；所述温湿控制箱体(1)内置有试件(4)、滚轴(5)和温湿控制板(9)，安装在温湿控制箱体(1)内且沿着试件纵向的为一对激光测距仪(2)；所述多测点控制系统是由所述一对激光测距仪(2)和带有定位线圈(13)的所述滚轴(5)组成；温湿智能数据控制区(3)由显屏控制台(6)，高低温交变器(7)和湿度控制器(8)组成。

2.如权利要求1所述的无机结合料稳定材料温缩、干缩一体化智能试验设备，其特征在于：所述温湿控制板(9)安装在所述温湿控制箱体(1)内顶部，温湿控制板(9)上开有温湿调节孔(18)；所述温湿控制板(9)与高低温交变器(7)和湿度控制器(8)连接。

3.如权利要求1所述的无机结合料稳定材料温缩、干缩一体化智能试验设备，其特征在于：每一个所述激光测距板(10)上设有6个激光测点端口，各测点端口置于移动轨道(12)上。

4.如权利要求1所述的无机结合料稳定材料温缩、干缩一体化智能试验设备，其特征在于：所述滚轴(5)悬空设置于所述温湿控制箱体(1)下部，且滚轴(5)两端固定在温湿控制箱体(1)相对的两侧壁上；所述滚轴(5)上面设有定位线圈(13)。

5.如权利要求1所述的无机结合料稳定材料温缩、干缩一体化智能试验设备，其特征在于：所述高低温交变器(7)和湿度控制器(8)位于显屏控制台(6)下；所述温湿控制箱体(1)侧面设有数据和电源外接口(14)。

6.如权利要求1所述的无机结合料稳定材料温缩、干缩一体化智能试验设备，其特征在于：所述温湿控制箱体(1)正面设有观察窗口(15)，采用密封保温玻璃制成。

7.如权利要求1所述的无机结合料稳定材料温缩、干缩一体化智能试验设备，其特征在于：所述温湿控制箱体(1)左侧设有手把(17)；所述温湿控制箱体(1)底部设有自锁滑轮(16)。

8.如权利要求1所述的无机结合料稳定材料温缩、干缩一体化智能试验设备，其特征在于：在所述温湿控制箱体(1)上还设有电源总开关(19)和温湿器散热孔(20)。

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