一种荷载与湿热耦合作用下沥青混合料的形变测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及交通运输工程道路工程材料研究领域，特别涉及一种的荷载与湿热耦合作用下沥青混合料的形变测试装置。


背景技术：

2.沥青混合料量的高温稳定性试验，又称车辙试验，是将沥青混合料车辙板（称为试件，规格通常为300mm*300mm*50mm）置于环境箱试件台上，然后利用加载装置经加载轮对试件施压，通过加载轮在试件上的来回往复运动，来模拟车辆在沥青混凝土上行驶，试验时间为60min，即60min后，试验设备停止试验，在试验过程中，设备自动记录45min和60min的车辙板表面的形变量，从而计算动稳定度，评价沥青混合料的高温稳定性能。
3.对于现有的车辙试验机来说，由于通过加载轮在试件表面往复运动来模拟行车过程，这与高等级沥青路面在实际服役过程中是车轮在其表面连续同向运动的方式不同，其本质上接触轮与不规则集料表面受力方式的差异，这就会导致车辙试验与实际应用场景存在较大的区别，导致试验结果与实际情况存在较大差异。若能对荷载加载装置进行改进，使加载轮在试件上连续同向运动，则即可与实际应用场景达到基本一致。
4.再者，对于现有的车辙试验来说，只考虑了温度参数对车辙试验的影响，而没有将湿度考虑在内，水分对沥青混合料形变产生影响是工程界的共识，在我国南方地区，尤其是海南岛、广东南部沿海地区及广西南部沿海地区，对于长期处于湿度较大环境的沥青路面来说，不仅温度会影响沥青路面的变形，而且湿度也会对沥青路面的变形造成较大影响，因此有必要将外界环境的湿度作为一个重要的参数考虑在内，较真实地模拟沥青混合料在实际使用过程中所处的环境、受力方式，综合评价其使用性能。


技术实现要素：

5.本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种荷载与湿热耦合作用下沥青混合料的形变测试装置。
6.本实用新型的荷载与湿热耦合作用下沥青混合料的形变测试装置，包括承载机构、液压加载机构、旋转驱动机构和湿热环境模拟试验箱，承载机构用于放置待试验的沥青混合料试件，液压加载机构用于对试件表面施加载荷，旋转驱动机构用于驱使承载机构旋转，湿热环境模拟试验箱实现试件在设定的温度和湿度下进行试验；其特征在于：所述承载机构由托盘、外环形限位板和内环形限位板组成，托盘水平设置，外环形限位板和内环形限位板同轴地固定于托盘的上表面上，内环形限位板与外环形限位板之间形成容纳试件的环形槽，试件在环形槽中紧邻排布；所述液压加载机构位于托盘的上方，液压加载机构由连接板、液压缸、加载轮和车轮架组成，连接板固定在固定架上，液压缸的缸体固定在连接板上，加载轮经车轮架固定于液压缸的伸缩杆上，液压缸经加载轮对试件的上表面施加载荷；所述湿热环境模拟试验箱中设置有湿度形成单元和加热单元，湿热环境模拟试验箱外部的箱体上设置有分别与湿度形成单元、加热单元相连接的湿度控制器和温度控制器，湿度形成
单元和加热单元均连接有电源。
7.本实用新型的荷载与湿热耦合作用下沥青混合料的形变测试装置，所述旋转驱动机构由底座、电机、转轴和传动机构组成，底座位于托盘的下方，转轴的上端固定于托盘下表面的中心位置上，转轴的下端经轴承及轴承座设置于底座上；电机固定于底座上，电机的输出轴经传动机构带动转轴转动。
8.本实用新型的荷载与湿热耦合作用下沥青混合料的形变测试装置，所述传动机构由主动带轮、从动带轮和皮带组成，主动带轮固定于电机的输出轴上，从动带轮固定于转轴上，主动带轮与从动带轮经皮带传动连接。
9.本实用新型的荷载与湿热耦合作用下沥青混合料的形变测试装置，所述试件为两侧设置有切面的圆柱体形状，环形槽中的两相邻试件以切面相接触的方式布置。
10.本实用新型的荷载与湿热耦合作用下沥青混合料的形变测试装置，所述试件横截面所在圆的直径为150mm，试件的高度为110～120mm。
11.本实用新型的荷载与湿热耦合作用下沥青混合料的形变测试装置，所述液压加载机构的数量为四个，四个液压加载机构在同一圆周上均匀分布。
12.本实用新型的荷载与湿热耦合作用下沥青混合料的形变测试装置，所述液压缸上设置有对其伸缩杆的伸缩量进行检测的竖直位移传感器，竖直位移传感器上设置有信号输出线缆。
13.本实用新型的荷载与湿热耦合作用下沥青混合料的形变测试装置，所述承载机构、液压加载机构和旋转驱动机构均设置于湿热环境模拟试验箱中，湿度形成单元位于湿热环境模拟试验箱的底部，加热单元位于湿热环境模拟试验箱的上部且数量为2个；所述湿热环境模拟试验箱设置中有分别与湿度控制器和温度控制器相连接的湿度传感器和温度传感器。
14.本实用新型的有益效果是：本实用新型的沥青混合料的形变测试装置，通过设置由托盘、内外环形限位板组成的承载机构，内、外环形限位板之间所形成的环形槽用于放置试件，实现了对试件的固定和限位；通过设置由连接板、液压缸、车轮架、加载轮组成的液压加载机构，通过控制液压缸的给油压力即可对加载轮施加到试件上表面的载荷大小进行控制；这样，在旋转驱动机构驱使托盘转动的过程中，即可实现在加载轮对试件上表面施加固定载荷情况下的连续同向运动，改变了现有车辙试验机在试件上表面来回往复运动的形式，使得本实用新型的形变测试装置更加接近车辆在沥青路面上的实际情况，使得实验数据更加准确。
15.进一步地，通过在湿热环境模拟试验箱上设置的温度控制单元和湿度控制单元，实现了对试件所在的温度环境和湿度环境进行控制，与现有的车辙仪仅对试件温度进行控制相比，增加了环境湿度因素对沥青混合料使用性能的影响，所模拟的实验环境也更多，便于分析温度和湿度的交互作用对沥青混合料使用性能的影响。
附图说明
16.图1为本实用新型中托盘的主视图；
17.图2为本实用新型中托盘的俯视图；
18.图3为图2中a-a截面的剖视图；
19.图4为本实用新型的沥青混合料的形变测试装置的主视图；
20.图5为本实用新型的沥青混合料的形变测试装置的俯视图；
21.图6为本实用新型的沥青混合料的形变测试装置设置湿热环境模拟试验箱之后的结构示意图。
22.图中：1托盘，2外环形限位板，3内环形限位板，4试件，5环形槽，6底座，7电机，8转轴，9轴承及轴承座，10液压加载机构，11连接板，12液压缸，13车轮架，14加载轮，15主动带轮，16从动带轮，17皮带，18湿热环境模拟试验箱，19切面，20湿度形成单元，21湿度控制器，22加热单元，23温度控制器，24竖直位移传感器。
具体实施方式
23.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
24.如图4和图5所示，分别给出了本实用新型的沥青混合料的形变测试装置的主视图和俯视图，所示的沥青混合料的形变测试装置由承载机构、液压加载机构、旋转驱动机构和湿热环境模拟试验箱18组成，承载机构用于放置待测试的沥青混合料试件4，液压加载机构位于承载机构的上方，用于对试件4的上表面施加载荷，旋转驱动机构用于驱使承载机构进行运动，进而实现试件4与加载轮14之前的相对运动。
25.如图1和图2所示，给出了本实用新型中承载机构的结构示意图，图3给出了图2中a-a截面的示意图，所示的承载机构由托盘1、外环形限位板2和内环形限位板3组成，托盘1水平设置，外环形限位板2和内环形限位板3固定于托盘1的上表面上，并且同轴设置，内环形限位板3与外环形限位板2之间形成容纳试件3的环形槽5。环形槽5的宽度与试件4的直径相等，这样，内环形限位板3与外环形限位板2即可实现对试件4的牢固限位。
26.所示试件4为两侧设置有切面19的圆柱体形状，相邻试件4经切面19紧密接触，这样，即可保证试件4在环形槽5中的稳固性，使得在试验过程中试件4不会发生移动。试件4的高度一致，这样，试件4在环形槽5中排列后，所有试件4的上表面在同一水平面上，保证了每个试件4所受到的液压加载机构10的压力相等。所示试件4的横截面所在圆的直径为150mm，试件的高度为110～120mm。
27.所示液压加载机构10由连接板11、液压缸12、车轮架13和加载轮14组成，连接板11起固定和支撑作用，连接板11固定于相应的固定架上，液压缸12以伸缩杆朝下的形式布置，液压缸12的缸体固定在连接板11上，车轮架13固定于液压缸12的伸缩杆的末端，加载轮14转动设置于加载轮14上。这样，通过控制液压缸12的给油压力，即可对加载轮14施加到试件4上表面的压力大小进行控制，以使试件4所收到的载荷满足试验要求。所示液压加载机构10的数量为4个，4个液压加载机构10在同一圆周上均匀分布，这样，可保证托盘1所受到的压力分布均匀，保证了整个形变测试装置试验过程中的稳定性。
28.所示液压缸12上设置有对其伸缩杆的伸缩量进行检测的竖直位移传感器24，竖直位移传感器24上设置有信号输出线缆，当加载轮14碾压45min时，竖直位移传感器24输出液压缸12活塞杆的位移量，即碾压45min时的车辙深度；当碾压60min时，也输出液压缸12活塞杆的位移量，即碾压60min时的车辙深度。用45min-60min的竖向位移除以时间，作为试件的动稳定度评价指标。
29.所示的旋转驱动机构位于托盘1的下方，旋转驱动机构由底座6、电机7、转轴8组
成，底座6起固定和支撑作用，转轴8的上端固定于托盘1下表面的中心位置上，转轴8的下端经轴承及轴承座9固定于底座6上，轴承及轴承座9中采用推力轴承，以使转轴8可以承受托盘1施加在转轴8上的压力。电机7固定于底座6上，电机7的输出轴15上固定有主动带轮15，转轴8上固定有从动带轮16，主动带轮15与从动带轮16经皮带17相连接，这样，在电机7的带动下即可驱使托盘1进行转动。
30.如图6所示，给出了本实用新型的沥青混合料的形变测试装置设置湿热环境模拟试验箱之后的结构示意图，所示湿热环境模拟试验箱18中设置有湿度形成单元20和加热单元22，湿热环境模拟试验箱18外部的箱体上设置有分别与湿度形成单元20、加热单元22相连接的湿度控制器21和温度控制器23，湿度形成单元20和加热单元22均连接有电源。
31.湿度形成单元20位于湿热环境模拟试验箱18的底部，加热单元22位于湿热环境模拟试验箱18的上部且数量为2个；湿热环境模拟试验箱中设置有湿度传感器和温度传感器，湿度传感器和温度传感器分别与湿度控制器21和温度控制器23相连接的。所示承载机构、液压加载机构10和旋转驱动机构均设置于湿热环境模拟试验箱18中。湿度形成单元20、加热单元22在湿度控制器21和温度控制器23的控制作用下，对试件4所在的温度环境和湿度环境进行控制，以便进行荷载与湿热耦合作用下沥青混合料的形变测试。