专利名称：Gf多功能道路层间力试验机的制作方法
技术领域：
本发明属于机械设备领域，涉及一种用于评价路面粘层、封层、应力吸收层材料的 层间粘结性能、应力松弛性能、抗反射裂缝性能的装置，是一种可用于多种试验的测试仪 器。它具有较高的精度，利用软件可以调整多种加载方式和加载大小，因此也可根据用户需 要，对其功能进行开发，用于其它材料的力学性能试验
背景技术：
一般的路面破坏行为有剪切破坏、拉伸破坏和扭转破坏三种。通常的层间试验均 是基于这三种基本的破坏行为而设计的。国内外对与道路层间性能的试验仪器有多种，有 些仪器精度太低，有些在试验操作上不太方便，还有些因为价格昂贵无法得到普及，本仪器 总结同类型产品的优缺点，能够满足大多数同领域的试验内容，操作简单易行，其试模尺寸 能够满足大多数道路用试件，且价格上具有很大优势。1.佛罗里达州公路运输部于2003年开发了一种评估粘结层强度的测试方法，试 验使用了标准马歇尔稳定度试验机，作为对该仪器的二次开发，试验对稳定度试验仪作出 了一些改进，增大了抗剪切面积，以减小试验数据的不稳定性。试验过程中存在剪涨变形作用。2.扭矩粘结试验最初为瑞典发明的一种用来测试现场层间粘结强度的方法，它将 压板与粘层紧密接触，并施加一定时间的荷载作用，在通过拉拔试验来评价粘结层的粘结 效果。3.法国J Rosier与荷兰Delf大学自行开发设计了模拟剪切型破坏的疲劳试验 机，可以模拟路面拉裂和剪裂的联合作用。4.西班牙巴塞罗那加泰罗尼亚科技大学提出了一种LCB剪切试验机，在建成的路 面，以及实验室制作试模中分别取芯，通过对试件的剪切试验比较二者的抗剪效应。5.美国SHRP公路计划开发的测定路面夹层抗剪性能和抗疲劳性能的试验机，该 仪器可以使用不同高度的试件，可以同时测量试件上下表明的应变，具有较高的测试精度， 并能实现较高频率的横向加载。6.长安大学研制的“DLG-A”剪切试验仪，剪切时将试件轴向同竖直方向成45° 角，在竖向进行加载，观察试件层间破坏状况。这样在施加一个荷载力的情况下就可以使试 件同时受到水平和竖直方向上的作用力，能测得剪切过程中的最大荷载。
发明内容
该多功能层间应力测试仪在吸取了国内外试验方法的基础上，进行了进一步创 新，通过水平方向及竖直方向上作用力之间的配合，可以完成多种试验内容，通过环境箱可 以保证试验在不同温度的封闭环境下进行。试验过程通过计算机控制，精度较高。试验结 果通过数据接口传入计算机内，经过软件进行处理，可以方便地得到所需试验数据和图表。本发明的目的是通过以下技术方案来解决的
一种GF多功能道路层间力试验机，所述测试仪包括测试仪本体、竖向控制系统、 水平控制系统、微机伺服控制系统和动力源；所述测试仪本体分别与竖向控制系统、水平控 制系统、微机伺服控制系统和动力源连接；所述测试仪本体包括工作台、四个立柱、竖向载 荷输出装置、水平载荷输出装置、电热装置和温控仪表；所述四个立柱设置在工作台上面， 四个立柱顶端设置有竖向载荷输出装置，四个立柱侧面设置有水平载荷输出装置和电热装 置；所述电热装置上连接有温控仪表；所述四个立柱围成的密闭空间为试验仓，用来放置 试件和试模，完成各项试验过程。所述竖向载荷输出装置为液压缸或涡轮蜗杆。所述水平载荷输出装置为液压缸或涡轮蜗杆。本发明的GF多功能道路层间力试验机主要应用于路面粘层、封层、应力吸收层材 料的实用效果评价，评价内容有抗反射裂缝能力、层间粘结性能以及水平抗剪切性能。该设 备同时也可以用于评价桥面防水材料、桥面铺装等其他类似材料在层间结合方面的相应试验。
图1为本发明的GF多功能道路层间力试验机外部构造示意图；图2为本发明的圆柱体试件剪切试模；图3为本发明的裂缝扩张试验试模；其中1为调节竖向液压缸高度的立柱；2为竖向荷载液压缸；3为水平荷载的液 压缸；4为电热设备；5为温控仪表；6为竖向液压缸配套控制系统；7为水平液压缸配套的 控制系统；8为微机伺服控制系统；9为液压源。
具体实施例方式参见图1、图2和图3，一种GF多功能道路层间力试验机，所述测试仪包括测试仪 本体、竖向控制系统、水平控制系统、微机伺服控制系统和动力源；所述测试仪本体分别与 竖向控制系统、水平控制系统、微机伺服控制系统和动力源连接；所述测试仪本体包括工作 台、四个立柱、竖向载荷输出装置、水平载荷输出装置、电热装置和温控仪表；所述四个立柱 设置在工作台上面，四个立柱顶端设置有竖向载荷输出装置，四个立柱侧面设置有水平载 荷输出装置和电热装置；所述电热装置上连接有温控仪表；所述四个立柱围成的密闭空间 为试验仓，用来放置试件和试模，完成各项试验过程。所述竖向载荷输出装置为液压缸或涡轮蜗杆。所述水平载荷输出装置为液压缸或涡轮蜗杆。本发明的GF多功能道路层间力试验机仪器主体上部为输出竖向荷载的液压缸 (或涡轮蜗杆)2，通过四个立柱1可以调节试验空间，以减小对压杆产生的弯矩。利用控制 系统I 6控制其动作，可通过计算机软件对试验中每个步骤进行编辑，编辑内容包括调整 加载大小、加载速率、恒定位移等。中部为试验仓，用来放置试件、试模，完成各项试验过程。内置电热设备4，可以通 过外侧的温控仪表5来调节仓内温度。内壁为绝热材料，具有良好的保温性能。右侧为输出水平荷载的液压缸(或涡轮蜗杆)3，利用控制系统117控制其动作，可
4通过计算机软件调整加载大小、加载速度和加载频率。图中6为竖向液压缸配套的控制系统7为水平液压缸配套的控制系统，图中9为 液压源，图中8为微机伺服控制系统。2.通过液压动力设备(或涡轮蜗杆机械传动设备)提供竖向荷载和水平荷载，对 试件进行竖直方向和水平方向上的双向加载。3.通过水平和竖向荷载作用之间的配合，模拟路面在不同受力状况下的力学响 应，完成蠕变、应力松弛、反射裂缝扩张等各项试验。4.针对不同试验采用不同尺寸的成型用模具和试验用模具，通过更换模具即可满 足不同的试验需求。5.试验中使用的试件主要有三种类型，直径150mm圆柱体试件；直径IOOmm圆柱 体试件；底部为水泥板，上部为浙青混合料的小型车辙板试件。6.在调整试模和试件相对高度时，采用在试模底部添加尺寸相同、厚度不同的垫 板来完成，这样即使成型的试件高度不是十分标准，对试验过程也不会产生影响。7.在裂缝疲劳扩张试验中，将一块水泥板通过小车右侧的挖空部分固定在试验平 台上，另一块通过螺丝和垫板与小车固定在一起，这样在推动小车运动的时候，推力就转换 为拉动两水泥板相对运动的拉力。这不仅弥补了横向液压缸在回程中不易控制加载与位移 的缺点，也提高了试验的简易性(1)直剪蠕变试验选择试验项目，将车辙板试件(旋转压实试件或击实成型试件)放入相应底层试 模内，锁死下压环以固定试件下端，将试模放入轨道托板，移动到指定位置。调整水平传力 杆，与托板栓结。调整竖向传力杆，锁死上压环固定试件上端，勻速加载至额定荷载a ；水平 方向先以额定加载速率α加载至额定荷载b，待变形稳定后，将位移速率调至β，对试件下 部产生侧向推力，直至试件发生破坏(如图2所示)。计算机记录下荷载大小随时间的变化 情况。(2)直剪松弛试验选择试验项目，将车辙板试件放入相应底层试模内，锁死下压环以固定试件下端， 将试模放入轨道托板，移动到指定位置。调整水平传力杆，与托板栓结。调整竖向传力杆， 锁死上压环固定试件上端，先勻速加载至额定荷载a;水平方向对试件下部产生侧向推力， 先以额定加载速率α加载至额定荷载b，待变形稳定后，以额定加载速率β加载至额定位 移λ，保持恒定位移一定时间，然后卸载回额定位移μ ；重复以上步骤。计算机自动记录下 中间过程荷载随水平位移的变化情况。(3)裂缝扩张破坏试验选择试验项目，试件下部为两块分离的水泥板，中间为回弹性能比较高的应力吸 收层混合料(或其它层间功能层)，上部为普通浙青混合料，将一块水泥板放置固定的试验 台上，另一块放在可移动的小车上。其中小车内部右半侧挖空，固定在试验台的水泥板位于 空位之中的模具内，另一块水泥板坐在小车左侧的模具内，从右侧对小车施加横向荷载时， 右侧水泥板不动，左侧水泥板随小车运动(如图3所示)。调整水平传力杆，与托板栓结。调整竖向传力杆，竖向加载至额定荷载a，在水平方 向以额定位移速率α推动小车运动，此时右侧水泥板保持不动，随着位移不断增大，上面层浙青混凝土达到一定变形后断裂失衡，计算机记录下试验过程中荷载大小的变化情况。(4)裂缝扩张松弛试验选择试验项目，各操作过程与试验(3)相同。调整竖向传力杆，勻速加载至额定荷载a;水平方向对试件下部产生侧向推力，先 以额定加载速率α加载至额定荷载b，待变形稳定后，以额定加载速率β加载至额定位移 λ，保持恒定位移一定时间，然后卸载回额定位移μ ；重复以上步骤。计算机自动记录下中 间过程荷载随水平位移的变化情况。所有试验结束后，均自动将输入的参数以及采集到的数据传入计算机，通过软件 分析得到需要的数据和图格。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施方式
仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱 离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所 提交的权利要求书确定专利保护。
权利要求
一种GF多功能道路层间力试验机，其特征在于所述测试仪包括测试仪本体、竖向控制系统、水平控制系统、微机伺服控制系统和动力源；所述测试仪本体分别与竖向控制系统、水平控制系统、微机伺服控制系统和动力源连接；所述测试仪本体包括工作台、四个立柱、竖向载荷输出装置、水平载荷输出装置、电热装置和温控仪表；所述四个立柱设置在工作台上面，四个立柱顶端设置有竖向载荷输出装置，四个立柱侧面设置有水平载荷输出装置和电热装置；所述电热装置上连接有温控仪表；所述四个立柱围成的密闭空间为试验仓，用来放置试件和试模，完成各项试验过程。
2.如权利要求1所述一种GF多功能道路层间力试验机，其特征在于所述竖向载荷输 出装置为液压缸或涡轮蜗杆。
3.如权利要求1所述一种GF多功能道路层间力试验机，其特征在于所述水平载荷输 出装置为液压缸或涡轮蜗杆。
全文摘要
本发明公开了一种GF多功能道路层间力试验机，所述测试仪包括测试仪本体、竖向控制系统、水平控制系统、微机伺服控制系统和动力源；所述测试仪本体分别与竖向控制系统、水平控制系统、微机伺服控制系统和动力源连接；所述测试仪本体包括工作台、四个立柱、竖向载荷输出装置、水平载荷输出装置、电热装置和温控仪表；所述四个立柱设置在工作台上面，四个立柱顶端设置有竖向载荷输出装置，四个立柱侧面设置有水平载荷输出装置和电热装置。该设备主要应用于路面粘层、封层、应力吸收层材料的试验，用来评价这些材料抗反射裂缝性能、应力松弛性能、层间粘结与抗剪切性能。该设备同时也可以用于评价桥面防水材料、桥面铺装等其他同类层间结合方面的试验。
文档编号G01N19/04GK101923044SQ20101023807
公开日2010年12月22日 申请日期2010年7月27日 优先权日2010年7月27日
发明者刘好, 刘金中, 徐鹏, 朱永光, 林楠, 温丽颖, 矫芳芳, 童琴, 赵琦, 郭锋, 陆晶晶, 陈华鑫, 陈栓发 申请人:长安大学;天津东正测控技术发展有限公司