一种沥青路面自密封真空压实装置及方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明属于工程机械领域，涉及一种沥青路面压实装置及方法。
【【背景技术】】
[0002]沥青路面由于具有行车舒适、噪声小、易于机械化施工、养护维修方便等优越的性能得到广泛应用。压实是沥青路面修建的重要环节，压实方法和设备的性能直接影响压实效率与沥青路面的质量。目前国内外常用的沥青路面压实设备主要是静碾压路机和振动压路机。静碾压路机主要有轮胎压路机和光轮压路机，工作时依靠压路机的重力作用于沥青混合料，使沥青混合料发生塑性变形而密实。振动压路机是利用振动轮中激振单元的振动效应使沥青混合料中的颗粒重新排列而密实。因振动效应的引入，振动压路机的作业质量和压实效率优于静碾压路机，双钢轮振动压路机是用于沥青路面压实的主要机型。
[0003]虽然我国公路建设发展迅速、整体水平大幅提高，但因建设工期短、车辆超载严重等原因，部分工程出现了质量问题，特别是路面早期局部损坏现象突出，有的路面使用不到一年就出现了车辙、裂缝、龟裂、坑槽和水损坏等问题。这些问题不但造成巨额维修费用，而且极大影响路面使用性能和行车安全，造成经济和社会效益的双重损失。国内外大量研究表明，压实不足是引起沥青路面质量的主要原因之一，这是因为沥青混合料是由气相、液相和固相组成的复杂三相体系，压实过程需尽量移除气相、使液相和固相发生重新排列而减少空隙率。沥青混合料中的空气主要有两部分，一部分是存在于开口孔隙与大气连通的自由气体，另一部分是以气泡形式存在于闭口孔隙的封闭气体。一般的，随着压实的进行，气体不断被排出，沥青混合料持续发生塑性变形而密实。当压实到一定程度时，自由气体变得很少，剩下难以溢出、存在于闭口孔隙的封闭气体。这些被沥青包裹的大量气泡形成了数量可观的“气体弹簧”，与所支撑的集料形成“弹簧-质量系统”，一方面消耗了大量压实能量；另一方面，当压实力撤去后，“气体弹簧”会发生反弹，减小了每次压实的塑性变形，降低了压实的效率。也就是说，大量封闭气体的“气体弹簧”效应阻碍压实过程的进行。
[0004]可见，若能减弱或消除沥青混合料内部封闭气体的“气体弹簧”效应，则在同等压实力的作用下，必然提升压实效率和质量，降低能耗。
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【发明内容】
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[0005]本发明的目的在于提供一种沥青路面自密封真空压实装置及方法，以解决上述现有技术所存在的问题；本发明方法将沥青混合料置于真空环境下进行压实，通过减弱或消除气体弹簧效应而强化压实过程；本发明以此种方法作为技术支撑，提供一种可实现自密封真空压实的装置，以提高压实效率和质量，延长路面使用寿命。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007]—种沥青路面自密封真空压实装置，包括橡胶层、滚轮和配气机构；橡胶层沿圆周均匀包裹滚轮；配气机构包括抽真空设备、换气接头和配气盘；配气盘上设有若干孔道；配气盘包括大径段和小径段；大径段固定在安装在滚轮一端；所述换气接头安装在于配气盘的小径段上；换气接头上设有排气口和吸气口 ；排气口和吸气口在换气接头的轴向上位于不同截面；换气接头上大径段外径比橡胶层的外径小，压实时橡胶层受压变形而配气盘外径不会接触地面；所述孔道从大径段向配气盘中心方向延伸，然后过渡到小径段；每个孔道沿小径段轴向均在小径段圆周面上开有两个出口，一个出口与换气接头上的吸气口在同一截面内，另一个出口与换气接头上的排气口在同一截面内；吸气口连接抽真空设备的真空吸气端；排气口连接抽真空设备的排气端；橡胶层上沿轴向均匀地开有若干排径向孔，每排径向孔在橡胶层内部通过对应的轴向孔相连通；轴向孔与配气盘上的对应孔道相连通。
[0008]每个径向孔是锥形孔，外口大、内口小。
[0009]换气接头内壁上在轴向不同位置处开有三个槽，槽的大小形状相同；位于底部的一个槽为吸气口，两边的两个槽为排气口 ；两排气口在同一截面内，周向相差90-180度，均与吸气口周向相差60-120度。
[0010]换气接头内表面安装有若干个密封圈将换气接头上吸气口与排气口密封成两个独立空间；换气接头两端各有一个起支撑作用的轴承，使得换气接头与配气盘能够相对转动。
[0011]所述抽真空设备为真空栗或高压风机；所述滚轮是驱动轮或非驱动轮；所述滚轮是静碾轮或振动轮。
[0012]橡胶层下方与地面接触处形成自密封区域。
[0013]吸气口连通自密封区域的轴向孔；排气口连通自密封区域旁侧的部分轴向孔。
[0014]一种沥青路面自密封真空压实方法，包括:橡胶层下方与地面接触处形成自密封区域，吸气口连通自密封区域的轴向孔；抽真空设备通过滚轮下方与地面接触的橡胶层的径向孔、对应的轴向孔、对应的通道和吸气口对自密封区域的沥青混合料中的气体进行抽气。
[0015]排气口连通自密封区域旁侧的部分轴向孔；抽真空设备将抽出的气体经过依次通过换气接头的排气口、配气盘相应通道回到紧邻自密封区域的橡胶层的轴向孔中，吹走橡胶层孔道里的堵塞物，实现了自清洁。
[0016]相对于现有技术，本发明具有以下优点:
[0017]本发明是靠橡胶层上的径向孔与地面接触形成密闭空间，与地面接触的带状橡胶层上密布的径向孔和地面形成较小的真空室，需要抽真空的空间很小，可以较容易的达到较高的真空度要求。
[0018]本发明相对其他密封机构，形成的真空室依靠橡胶和地面自行密封，不需要额外密封装置，两者之间是滚动摩擦，一方面有效保证气密性，另一方面，利用摩擦力实现了滚轮行走。
[0019]本发明中真空栗或高压风机排出的气体经过气体通道从橡胶层上紧邻自密封区域的孔道排出，可以吹掉孔中的可能堵塞物，达到了自清洁作用，保证了压实装置能持续有效工作。
[0020]本发明根据不同工况的要求，可以与其他压实装置组成复合压实装置，进一步强化压实过程。如采用振动轮，在实现真空压实的同时还有振动压实效果。
[0021]本发明方案合理，结构简单，能充分发挥真空压实的优势。【【附图说明】】
[0022]图1为本发明的压实装置的正视结构示意图。
[0023]图2为图1B处的局部放大结构示意图。
[0024]图3为本发明在正视图中A-A处剖视图。
[0025]图中各个标号的含义为：1_橡胶层，2-滚轮，3-驱动系统，4-径向孔，5-轴向孔，6-密封圈I，7-轴承，8-密封圈II，9-附加系统，10-轴承端盖，11-换气接头，12-配气盘，13-出气口，14-排气口。
【【具体实施方式】】
[0026]以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
[0027]请参阅图1所示，本发明一种沥青路面自密封真空压实装置，包括自密封真空机构、配气机构、自清洁机构和滚轮机构。
[0028]自密封真空机构包括滚轮2和滚轮下方与地面接触的橡胶层1，滚轮下方与地面接触的橡胶层形成自密封区域。
[0029]配气机构包括真空栗或高压风机、配气盘12、换气接头11、多个支撑、密封元件。
[0030]自清洁机构包括滚轮2和紧邻自密封区域的橡胶层1。
[0031]滚轮机构中的滚轮2可以是驱动轮，也可以是非驱动轮；可以是静碾轮，也可以是振动轮。自密封真空机构与配气机构的真空吸气端相连，自清洁机构与配气机构的排气端相连。
[0032]自密封真空机构中，由于滚轮2行进中，与地面接触的橡胶层1不断变化，故将橡胶层1沿圆周均匀包裹滚轮2。橡胶层1上沿轴向均匀地开有一排排孔径和深度均相同的径向孔4，每排径向孔4在橡胶层1内部通过轴向孔5相连通。每个径向孔4是锥形孔，夕卜口大、内口小。轴向孔5与配气机构的真空吸气端相连。
[0033]配气机构中，真空栗或高压风机是一种能使气体不断的吸入和排出，以达到抽气目的的设备；真空栗可选气体传输栗，高压风机是风压为30kPa?200KPa或压缩比e =
1.3?3的风机。配气盘12的一端与滚轮2固接；配气盘12分为大径段和小径段。大径段外径比橡胶层小些，保证压实时橡胶层1受压变形而配气盘12外径不会接触地面。大径段在接近外边缘处的圆周上有一圈孔，与橡胶层1上的轴向孔