CN220888599U - 一种路面无损压实度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种路面无损压实度测量装置，包括装置支架，还包括中心击实锤和位于中心击实锤外围的环形击实锤，中心击实锤、环形击实锤彼此独立设置，中心击实锤的底部具有与路面接触配合的中心接触部，环形击实锤的底部具有位于中心接触部外围的与路面接触配合的环形接触部，装置支架上设置有在提升机构驱动下能够提升高度的中心撞击锤和外围撞击锤，中心撞击锤的底部具有用于撞击中心击实锤上端的第一撞击部，外围撞击锤的底部具有用于在第一撞击部撞击中心击实锤时同步撞击环形击实锤的第二撞击部。本实用新型解决了现有技术中需要在路面上挖坑、填沙和收沙而导致压实度测量劳动强度大的技术问题。

Description

一种路面无损压实度测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种路面压实度测量领域，尤其涉及一种路面无损压实度测量装置。

背景技术

压实度是指路基材料压实后的密度与标准密度之比，以百分比表示，字母k代表。

路基材料的压实通常依靠现场的压路机来实现，标准密度是指作为指定的最佳配比的路基材料在实验室标准条件下的最大路基材料密度。对于含水率比较敏感的现场土质类路基材料，标准密度是最大干密度。

通常需要在实验室内获得标准密度，具体的获得是：将与现场一致配比的路基材料置于击实筒中，然后通过直径比击实筒小的多的冲击锤一圈一圈对路基材料进行击实，从而得到击实后的路基材料的体积，再根据路基材料的质量，求得路基材料的标准密度。

路基材料制成的路基的现场密度获得方式如下：在施工现场，在路面上挖取一定截面积的柱形路坑，然后在柱形路坑内填入沙子，沙子摊平后，取出沙子，沙子用于测量柱形路坑的体积，由柱形路坑挖出的路基材料称量得到重量，从而计算出现场路基材料的实际密度，该实际密度与标准密度相比，即得到路基材料的压实度，实际密度越接近标准密度，说明路基的压实效果越好。

由此可见，为了获得现场路基的压实度，需要现场挖坑填沙，以及再收集沙子的工作，工作强度大，测量效率低，还有就是，需要在路面上挖坑操作，这是一种对路面的有损检测，不利于路基的结构稳定性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种路面无损压实度测量装置，以解决现有技术中需要在路面上挖坑、填沙和收沙而导致压实度测量劳动强度大的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型中一种路面无损压实度测量装置的技术方案如下：

一种路面无损压实度测量装置，包括装置支架，还包括中心击实锤和位于中心击实锤外围的环形击实锤，中心击实锤、环形击实锤彼此独立设置，中心击实锤的底部具有与路面接触配合的中心接触部，环形击实锤的底部具有位于中心接触部外围的与路面接触配合的环形接触部，装置支架上设置有在提升机构驱动下能够提升高度的中心撞击锤和外围撞击锤，中心撞击锤的底部具有用于撞击中心击实锤上端的第一撞击部，外围撞击锤的底部具有用于在第一撞击部撞击中心击实锤时同步撞击环形击实锤的第二撞击部。

进一步的，路面无损压实度测量装置还包括设置于环形接触部外围的环形垫板，环形垫板与环形击实锤彼此独立设置，环形垫板的底面用于与路面接触配合。

进一步的，中心撞击锤、环形撞击锤彼此独立设置，中心击实锤的重量与中心撞击锤的重量相同。

进一步的，第一撞击部为用于与中心击实锤上端点接触配合的球头结构。

进一步的，第二撞击部为用于与环形击实锤上端线接触配合的环形凸起。

进一步的，中心接触部与环形接触部之间的径向间距为0.1cm~3cm。

进一步的，装置支架上设置有与中心撞击锤导向移动配合的中心撞击锤导向杆和与外围撞击锤导向移动配合的外围撞击锤导向杆，提升机构包括由动力机构驱动的提升卷筒，提升卷筒上缠绕有第一拉绳和第二拉绳，第一拉绳与中心撞击锤相连，第二拉绳与外围撞击锤相连。

本实用新型的有益效果为：本实用新型中路面无损压实度测量装置在使用时，不需开挖路面，而是直接将路面无损压实度测量装置放置于路面上，将中心撞击锤和外围撞击锤提升一定高度后，通过中心撞击锤、外围撞击锤的下落来撞击中心击实锤和环形击实锤，通过中心击实锤和环形击实锤击实路面，由于中心击实锤和环形击实锤始终与路面接触，因此可以避免，路面在冲击时表面破裂问题，同时由于环形击实锤的存在，可以使得中心击实锤冲击路面时，中心击实锤下侧的路基材料层外围形成一定的侧限，避免中心击实锤下侧的路基材料层在冲击时产生外延（外延会导致相应的路基材料层的重量发生变化），保证中心击实锤下侧的路基材料层尽量只是竖向变形，从而保证测量结果，测量中心击实锤下侧路基材料层的高度变化就可以测量出被检路面的压实度，不需要挖坑、填沙和挖沙操作，测量过程简单，且对路面是一种无损操作，不会影响路面的结构性能。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应地标号表示相同或对应地部分，其中：

图1是本实用新型中一种路面无损压实度测量装置的一个实施例的结构示意图；

图2是图1中中心撞击锤、外围撞击锤被提升后的状态示意图；

图3是单独中心击实锤击实路面时的应力分布图；

图4是单独环形击实锤击实路面时的应力分布图；

图5是中心击实锤、环形击实锤共同击实路面时的应力分布图；

图6是本实用新型中冲击锤与击实筒的配合示意图；

附图标记说明：1、装置支架；2、提升卷筒；3、第一拉绳；4、第二拉绳；5、中心撞击锤导向杆；6、外围撞击锤导向杆；7、中心撞击锤；8、外围撞击锤；9、环形击实锤；10、中心击实锤；11、环形垫板；12、环形翻沿；13、路面；14、路基材料层；15、第一撞击部；16、第二撞击部；17、第一应力区域；18、第二应力区域；19、第三应力区域；20、冲击锤；21、路基材料；22、击实筒。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。

本实用新型中一种路面无损压实度测量装置的实施例如图1~6所示：包括装置支架1，还包括中心击实锤10和位于中心击实锤外围的环形击实锤9，中心击实锤10的底部具有与路面接触配合的中心接触部，环形击实锤9的底部具有位于中心接触部外围的与路面接触配合的环形接触部，中心接触部与环形接触部之间的径向间隙为0.8cm.

装置支架上设置有在提升机构驱动下能够提升高度的中心撞击锤7和外围撞击锤8，中心撞击锤7的底部具有用于撞击中心击实锤上端的第一撞击部15，外围撞击锤8的底部具有用于在第一撞击部撞击中心击实锤时同步撞击环形击实锤的第二撞击部16，外围撞击锤和第二撞击部均为环形结构。

中心撞击锤、环形撞击锤彼此独立设置，中心击实锤的重量与中心撞击锤的重量相同。环形击实锤的底部具有朝内翻的环形翻沿12，中心击实锤包括上下设置的大径段和小径段，大径段上端用于被中心撞击锤底部撞击，小径段的下端穿过环形翻沿的内孔而与地面接触。

路面无损压实度测量装置还包括设置于环形接触部外围的环形垫板11，环形垫板11与环形击实锤9彼此独立设置，环形垫板11的底面用于与路面接触配合。本实施例中装置支架包括立架和横架，立架下端与环形垫板相连，横架固定于立架的上端，横架下端固定有与中心撞击锤导向移动配合的中心撞击锤导向杆5和与外围撞击锤导向移动配合的外围撞击锤导向杆6，中心撞击锤导向杆、外围撞击锤导向杆竖向设置，中心撞击锤导向杆有两个，两个中心撞击锤导向杆左右间隔布置，外围撞击锤导向杆有两个，两个外围撞击锤导向杆左右间隔布置。

中心撞击锤与中心撞击锤导向杆导向移动配合，外围撞击锤与外围撞击锤导向杆导向移动配合。

第一撞击部15为用于与中心击实锤上端点接触配合的球头结构，第二撞击部16为用于与环形击实锤上端线接触配合的球头结构。中心撞击锤导向杆避开第一撞击部与中心击实锤的接触点，外围撞击锤导向杆避开第二撞击部与环形击实锤的接触线。接触点可以保证中心击实锤受中心撞击锤撞击时的稳定受力；同样道理，接触线可以保证环形击实锤受外围撞击锤撞击时的稳定受力。

提升机构包括由动力机构驱动的提升卷筒2，动力机构包括减速电机，减速电机的动力输出端与提升卷筒2传动连接，提升卷筒上缠绕有第一拉绳3和第二拉绳4，第一拉绳3与中心撞击锤7相连，第二拉绳4与外围撞击锤8相连。

图中项14表示路基材料层，项13表示路面，使用时，将中心击实锤、环形击实锤和环形垫板置于路面上，通过提升机构，提升中心撞击锤和外围撞击锤的高度，然后松开中心撞击锤和外围撞击锤，中心撞击锤和外围撞击锤自由落体运动，中心撞击锤撞击到中心击实锤的同时，外围撞击锤撞击到环形击实锤。

中心击实锤会使得路面产生一个中心凹坑，外围击实锤会使得路面产生一个环形凹坑，中心凹坑的深度会小于环形凹坑的深度，这是因为，如图3~5所示，当近使用中心击实锤冲击路面时，中心击实锤下侧的路基材料层会产生一个梨形的第一应力区域17，也就是说中心击实锤下侧的路基材料层会往外延，在受到中心击实锤冲击时，中心击实锤下侧的路基材料层不仅被轴向压缩，也会沿径向向外扩散，此时中心击实锤正下侧的路基材料层不仅体积发生变化，重量也会发生变化；当仅有环形击实锤冲击路面时，在环形击实锤的下侧会产生一个环状的第二应力区域18；而对于本实用新型中，中心击实锤和环形击实锤同时冲击路面，环形击实锤对路基材料层产生第二应力区域，该第二应力区域对中心的路基材料层形成一定的挤压力，该挤压力可限制中心击实锤正下侧的路基材料层向外延展，该挤压力就像实验室获得标准密度的容器壁一样，限制中心击实锤正下侧的路基材料层受挤压时向外延，保证中心击实锤正下侧的路基材料层尽量只发生体积变化，而质量不发生变化，为密度计算提供准确依据。而对于外围击实锤而言，外围击实锤冲击路面时，外围击实锤正下侧的路基材料层会发生外延，因此中心凹坑的深度基本上会小于环形凹坑的深度。

因此当中心击实锤、外围击实锤同时冲击路面时，受外围击实锤的侧限作用，中心击实锤下侧的路基材料层的受力区域为第三应力区域19，第三应力区域近似为圆柱形，包装中心击实锤正下侧的路基材料层受冲击时不外延。

中心击实锤、环形击实锤的底部始终与路面接触，可以避免路面被冲击时，表面破裂的问题，如果没有中心击实锤和环形击实锤，中心撞击锤、外围撞击锤直接从高处降落而冲击路面的话，由于受力不稳定问题，会导致路面破裂，这个不仅会损伤路面，也会导致相应中心撞击锤正下侧的路基材料层重量发生变化，影响计算结果。

中心击实锤与路面的接触面积为S，中心击实锤正下侧的路基材料层的重量为m，路基材料层没有被中心击实锤冲击前的厚度为X。

为了得到原位最大密度，就是标准密度，受中心击实锤冲击，路面产生的沉降位移为x，由于本实用新型中环形击实锤的存在，中心击实锤冲击前后，中心击实锤正下侧的路基材料层的质量是相同的。

则被检路面的实测密度也称原位实测密度：ρ=m/（S*X)

标准密度也称原位标准密度：ρc=m/[S*(X-x)]

压实度也称原位压实度：k=（ρ/ρc）*100=100(X-x)/X （公式一）

在上述公式中X为已知值，x为测量值，因此什么时候开始测量x比较关键，假设有这么一次操作，只经过一次冲击过程，它就达到标准密度的最后一次击实，产生了最小末次击实沉降位移∆x，贡献的压实度为∆k。

通常情况下，压实度的精度为0.1mm，就是希望压实度具有0.1mm这个细分的产生能力。

假设路基材料层没有受冲击时的厚度X=200mm，在检测时只需要一次击实就可以达到标准密度。压实度的分度值为0.1，最后一次的击实只产生一个分度值的压实度变化，对应的最后一次击实的沉降位移叫最小单击实沉降位移∆x。

由公式一得到：

∆k=100∆x/X

其中：X=200mm、∆k=0.1。

则有：∆x=∆kX/100=0.2mm

就是说：当末次击实沉降位移出现小于0.2mm时，视为达到原位标准密度，是停止击实一种标志。

具体到本实施例中，中心击实锤冲击路面n次，n为正整数，当第n次冲击时，中心击实锤下侧的路面沉降值为0.1X，则停止冲击，此时将获得标准密度，从开始冲击到冲击结束，中心击实锤整正下侧的路面沉降位移为x。

而中心击实锤冲击路面，路面每次的沉降值可以通过以下方式测量得到：1、每次冲击路面后，移开中心击实锤和环形击实锤，测量中心凹坑的深度；2、中心撞击锤每次提升到相同高度，检测中心撞击锤每次的下落高度，通过高度差值来计算。

上述n的获得还可以通过以下方式：将与被检路面相同的路基材料21置于击实筒22内，如图6所示，该路基材料是指沙石、混凝土的混合料，没有被压路机压实过。冲击锤20的直径与击实筒直径匹配，冲击锤的重量与中心撞击锤的重量相同，冲击锤每次的撞击高度与中心撞击锤每次的撞击高度相同，通过冲击锤对击实筒内的路基材料进行击实，当路基材料不能再继续被压缩，说明路基材料达到标准密度，记录冲击锤第m-1次冲击时，路基材料的压缩位移为L，中心击实锤第n次冲击路面时，路面的压缩位移为L时，说明路面的压缩量也达到最大，不能再被继续压缩，此时中心击实锤下侧的路面达到标准密度。

在本实用新型的其它实施例中，中心接触部与环形接触部之间的径向间距还可以是0.1cm、1cm、2cmm或3cm，或者0.1cm~3cm之间的其它值或者0.1cm~0.3cm之外的值；提升机构还可以是其它形式，比如说通过驱动缸或电动推杆来提升中心撞击锤和外围撞击锤的高度，提升至一定高度后，松开驱动缸或电动推杆与对应撞击锤的连接，使撞击锤自由落体即可。

一种压实度测量方法的如图1~5所示：将路面无损压实度测量装置的环形垫板、中心击实锤、环形击实锤置于路面上，路面无损压实度测量装置的具体结构与上述各路面无损压实度测量装置实施例相同，在此不再详述。

该方法包括以下步骤，第一步，提升机构提升中心撞击锤和外围撞击锤的高度；第二步，中心撞击锤、外围撞击锤下落，中心撞击锤的第一撞击部撞击中心击实锤的上端，同时，外围撞击锤的第二撞击部撞击环形击实锤的上端，第三步，重复第一步、第二步n次，n为正整数，中心击实锤正下侧的路面产生x高度的变形量，则被检路面的压实度k=100(X-x)/X，式中X表示路面没有被中心击实锤冲击前的路面厚度。

n通过以下方式获得，当第n次中心击实锤冲击路面时，路面产生的沉降位移为0.1X。

上述n的获得还可以通过以下方式：将与被检路面相同的路基材料置于击实筒内，该路基材料是值沙石、混凝土的混合料，没有被压路机压实过。冲击锤的直径与击实筒直径匹配，冲击锤的重量与中心撞击锤的重量相同，冲击锤每次的撞击高度与中心撞击锤每次的撞击高度相同，通过冲击锤对击实筒内的路基材料进行击实，当路基材料不能再继续被压缩，说明路基材料达到标准密度，记录冲击锤第m-1次冲击时，路基材料的压缩位移为L，中心击实锤第n次冲击路面时，路面的压缩位移为L时，说明路面的压缩量也达到最大，不能再被继续压缩，此时中心击实锤下侧的路面达到标准密度。

在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”、“中心”、“纵向”、“横向”、“顺时针”或“逆时针”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本实用新型的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本实用新型方案的限制。

另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种路面无损压实度测量装置，其特征在于：包括装置支架，还包括中心击实锤和位于中心击实锤外围的环形击实锤，中心击实锤、环形击实锤彼此独立设置，中心击实锤的底部具有与路面接触配合的中心接触部，环形击实锤的底部具有位于中心接触部外围的与路面接触配合的环形接触部，装置支架上设置有在提升机构驱动下能够提升高度的中心撞击锤和外围撞击锤，中心撞击锤的底部具有用于撞击中心击实锤上端的第一撞击部，外围撞击锤的底部具有用于在第一撞击部撞击中心击实锤时同步撞击环形击实锤的第二撞击部。

2.根据权利要求1所述的路面无损压实度测量装置，其特征在于：路面无损压实度测量装置还包括设置于环形接触部外围的环形垫板，环形垫板与环形击实锤彼此独立设置，环形垫板的底面用于与路面接触配合。

3.根据权利要求1所述的路面无损压实度测量装置，其特征在于：中心撞击锤、环形撞击锤彼此独立设置，中心击实锤的重量与中心撞击锤的重量相同。

4.根据权利要求3所述的路面无损压实度测量装置，其特征在于：第一撞击部为用于与中心击实锤上端点接触配合的球头结构。

5.根据权利要求3所述的路面无损压实度测量装置，其特征在于：第二撞击部为用于与环形击实锤上端线接触配合的环形凸起。

6.根据权利要求1所述的路面无损压实度测量装置，其特征在于：中心接触部与环形接触部之间的径向间距为0.1cm~3cm。

7.根据权利要求1~6任意一项所述的路面无损压实度测量装置，其特征在于：装置支架上设置有与中心撞击锤导向移动配合的中心撞击锤导向杆和与外围撞击锤导向移动配合的外围撞击锤导向杆，提升机构包括由动力机构驱动的提升卷筒，提升卷筒上缠绕有第一拉绳和第二拉绳，第一拉绳与中心撞击锤相连，第二拉绳与外围撞击锤相连。