一种沥青混合料扭转式剪切装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及道路工程沥青混合料设计与施工中的性能研究与检验、结构验证与检测技术领域，具体涉及一种沥青混合料扭转式剪切装置。
【背景技术】
[0002]对沥青路面进行设计时，混合料性能的好坏是保证道路质量的重要部分，矿料级配不准确、沥青用量不当以及材料质量较低等导致的沥青混合料性能不能满足要求将直接导致道路病害。在实际的设计与施工检测中，混合料性能的评价不全面，尤其是混合料抗剪强度的测试与实际的道路工作状态不相符。在这种情况下，沥青路面设计与施工时混合料的高温性能、低温性能以及水稳定性和抗老化性能均满足要求，但路面却在使用初期出现了小面积的整体松散破坏，局部甚至出现一小块混合料整体脱落。这种路面病害在汽车转向较为频繁的路段较为集中，如城市道路上交叉口汽车停止线附近、道路的进出口、停车位出入口、立交上下坡段、匝道转弯处，机场沥青道面，长大纵坡路段等等，病害将会进一步发展成坑槽，严重影响路面路容，随着荷载和水的作用会影响路面结构轻度，进而导致道路整体破坏。如何施加实际路面沥青混合料剪切所受的复杂荷载成为关键要考虑的问题，也成为实验和检测能否反映问题的症结所在。
[0003]实际道路在汽车转向处，路面表层除受到轮胎因摩擦而导致的剪应力外，往往还受到了强大的扭转作用，这种轮胎转动带来的扭矩会大大降低沥青混合料的最大抗剪强度，加大了沥青路面被剪切破坏的可能。国内规范对于沥青混合料的抗剪强度试验采用的是三轴压缩法。三轴压缩试验存在着试验设备与操作较为复杂，难以保证混合料的受力状态与实际受力状态相符的问题。此外，测试抗剪强度还有直接剪切法、单轴贯入法等，但这些方法的试验条件与参数不能较好反映实际路面所受的状况，因而并不能有效的检测与反映路面剪切破坏。
[0004]由于上述问题的出现，就有可能使对工程质量的控制出现偏差。甚至有时，明明沥青混合料各种性能满足设计与施工规范的要求，但是可能由于抗剪强度的测试与实际不符，导致路面出现早期病害。此种问题如果能在沥青混合料设计与施工检测中予以重视，并对其指标进行研究，则可以有效的减少沥青路面初期因抗剪强度不足导致的病害，进而节约路面养护维修费用，延长道路使用寿命。
【发明内容】
[0005]针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于，从沥青混合料在实验过程中同时受到扭矩作用和水平剪应力作用进行考虑，提供一种沥青混合料扭转式剪切装置，使混合料试件的受力状况更加合理，有代表性。
[0006]为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案:
[0007]—种沥青混合料扭转式剪切装置，包括底座，底座上垂直设置支撑架，支撑架上设置有与底座平行的顶板，顶板可在支撑架上滑动;顶板底部设置有测力装置，测力装置底部安装有测扭矩装置，测扭矩装置底部通过扭矩转轴安装有一个水平连杆，水平连杆上设置有第一控制模具，水平连杆下方的底座上设置有第二控制模具，第一控制模具和第二控制模具共同用于固定试件。
[0008]进一步地，所述的第一控制模具包括一对固定件，每个固定件均包括固定板、卡板、安装块以及顶块，卡板和安装块同高且均固结在顶块的下部，在卡板上开设有半圆形槽，半圆形槽的直径线位于卡块底面所在平面上;所述的卡板设置一对，对称固结在卡板的两侧，并在卡板上开设有通孔;所述的顶块呈四面体状，顶块的顶部加工为平滑的圆面;在顶块上贯穿开设有安装孔。
[0009]进一步地，所述的底座上设置有温度控制桶，温度控制桶中设置有加热棒。
[0010]进一步地，所述的第二控制模具位于温度控制桶中，第二控制模具包括一对“凹”形卡夹，两个卡夹对称设置，在每个卡夹的两端均设置有一段横杆;卡夹通过调节旋钮装配在温度控制桶上，调节旋钮包括带有外螺纹的调节杆，温度控制桶的侧壁上开设有螺孔，调节杆装配在螺孔中，并在调节杆的端部设置有旋钮。
[0011]进一步地，所述的测扭矩装置采用扭矩加载器，扭矩加载器的输出轴与扭矩转轴同轴固结，在扭矩加载器的输出轴上安装有扭矩传感器。
[0012]进一步地，所述的测力装置采用液压装置，液压装置上安装有压力传感器，该液压装置固定在一个安装板上，安装板上设置有滑块，在顶板底部开设有与滑块配合的滑槽，安装板通过滑块装配在滑槽中。
[0013]进一步地，所述的顶板的底部安装有测位移装置，测位移装置的一端连接在安装板上。
[0014]进一步地，所述的支撑架上沿长度方向铺设有齿条，所述的顶板通过齿轮与所述的齿条配合装配在支撑架上;顶板与支撑架连接的一端设置有调位电机，通过调位电机改变顶板在支撑架上的位置。
[0015]进一步地，所述的底座的侧面设置有控制面板和显示屏，控制面板上设置有用于操控测力装置、测扭矩装置以及控制顶板运动的键盘。
[0016]本实用新型具有以下技术特点:
[0017]1、本实用新型试验装置能够单独施加剪应力使试件破坏，从而可以测出试件的抗剪强度，同时该装置能够单独施加扭矩使试件破坏，从而可以测出试件在扭转作用下破坏时的强度；
[0018]2.本装置能够同时施加扭矩和剪应力，从而更加真实地模拟实际路面受力状态，可以测出在一定扭矩作用下混合料试件的抗剪强度，以及在一定剪应力作用下混合料试件抗扭转剪切的强度，进而可以分析扭转作用对抗剪强度的影响；
[0019]3.本装置安装有位移传感器，从而能够测试试件在剪切破坏时破坏处的相对位移值;本装置可以对常温、高温和低温的混合料试件进行试验，从而可以测出不同温度下试件的抗扭转剪切强度；
[0020]4.本装置安装有温度控制桶，从而可以在不同温度的水浴中进行扭转剪切强度试验；
[0021]5.本装置在显示屏上有试验时间显示区，从而可以记录试件在设定的剪应力和扭矩作用下从开始剪切到最终破坏的时间。
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型装置的整体结构示意图；
[0023]图2为第一控制模具的结构示意图；
[0024]图3为第二控制模具部分的结构示意图；
[0025]图4为滑槽部分的结构示意图；
[0026]图中标号代表:I—底座，2—温度控制桶，3—控制面板，4—显不屏，5—顶板，6—支撑架，7—安装板，8—扭矩转轴，9一调位电机，10—测力装置，11一测扭矩装置，12—测位移装置，13—第一控制模具，14 一第二控制模具，15—水平连杆，16—固定板，17—安装孔，18—调节杆，19一滑槽，20—顶块，21—安装块，22—半圆形槽，23—卡块，24—旋钮，25—卡夹，26—滑块。
【具体实施方式】
[0027]遵从上述技术方案，如图1所示，本实用新型提供了一种沥青混合料扭转式剪切装置，包括底座I，底座I上垂直设置支撑架6，支撑架6上设置有与底座I平行的顶板5，顶板5可在支撑架6上滑动;顶板5底部设置有测力装置10，测力装置10底部安装有测扭矩装置11，测扭矩装置11底部通过扭矩转轴8安装有一个水平连杆15，水平连杆15上设置有第一控制模具13，水平连杆15下方的底座I上设置有第二控制模具14，第一控制模具13和第二控制模具14共同用于固定试件。
[0028]如图1所示，本实用新型的基本结构包括一个底座I和装配在底座I上的支撑架6，支撑架6用来安装顶板5，而用于测试试件性能的装置就固定在顶板5上。在本方案中，用于测量试件性能的有:
[0029]测力装置10。测力装置10主要用于通过对试件表面施加荷载，以在试件表面产生剪切力，用来测试试件的抗剪性能。
[0030]测扭矩装置11。测扭矩装置11组要用于通过对试件产生扭转力，用来测试试件的抗扭转性能。
[0031 ]具体地说，测力装置10采用液压装置，液压装置上安装有压力传感器，该液压装置固定在一个安装板7上，安装板7上设置有滑块26，在顶板5底部开设有与滑块26配合的滑槽19，安装板7通过滑块26装配在滑槽19中。
[0032]液压装置能稳定地输出直线方向的力度，用以作用在试件表面，且其可施加的力度大，完全能满足试件的测试要求。整个测力装置10以及其下方的部件是可以移动的，其主要为了配合测试试件在被破坏过程中产生的位移。为此，在顶板5的底部开设有滑槽19，滑槽19为T形滑槽19，滑块26为T形滑块26，使整个测力装置10及其下部的部分能在顶板5的底部移动;液压装置的输出轴上安装有压力传感器，用以记载剪切力的大小。
[0033]测扭矩装置11采用扭矩加载器，扭矩加载器的输出轴与扭矩转轴8同轴固结，在扭矩加载器的输出轴上安装有扭矩传感器。
[0034]测扭矩装置11需要是通过其输出轴给试件施加扭转力，其安装在测力装置10的下方，具体说是在测力装置10的输出轴上，测力装置10通过测扭矩装置11间接地将剪切力施加在试件上。试件固定在控制模具中，而控制模具安装在水平连杆15上，为此需要将扭矩测试装置的输出轴与扭矩转轴8同轴固结，以使扭转力通过水平连杆15施加到试件上。
[0035]另外，本方案还能测定试件在测试过程中产生的位移:
[0036]顶板5的底部安装有测位移装置12，测位移装置12的一端连接在安装板7上。
[0037]测位移装置12采用直线位移传感器，将直线位移传感器固定在底板底部，并把测试端连接安装板7上。当测力装置10、测扭矩装置11对试件进行作用时，试件发生破坏的过程中，会在水平方向上产生一定的位移，促使测力装置10及测扭矩装置11整体在水平方向运动，此时测位移装置12根据安装板7的移动即可得到试件在破坏过程中发生的位移。
[0038]安装板7的高度是可以调节的，以配合对试件的固定过程。具体地，支撑架6上沿长度方向铺设有齿条，所述的顶板5通过齿轮与所述的齿条配合装配在支撑架6上;顶板5与支撑架6连接的一端设置有调位电机9，通过调位电机9改变顶板5在支撑架6上的位置。启动调位电机9，控制电机的正反转可使顶板5在支撑架6上位置得到调节。
[0039]底座I上设置有温度控制桶2，温度控制桶2中设置有加热棒，可使试件在一定的温度条件下进行性能的测试。
[0040]为了配合本方案上述的测试过程，需要对试件进行有效的固定，同时要考虑到对试件同时施加扭转力和剪切力时试件的安装姿态等问题。为此，本装置中配合设置了一套控制模具:
[0041]控制模具包括第一控制模具13和第