制作沥青混合料试件的模拟轮碾成型机及试件制作方法与流程

本发明涉及沥青混合料材料制备技术领域，尤其涉及一种制作沥青混合料试件的模拟轮碾成型机及试件制作方法。

背景技术：

近年来，随着我国经济的快速发展，作为服务于经济发展的公路交通建设事业取得了举世瞩目的成就。在我国公路网结构中，由于沥青路面具有行驶舒适、视觉效果好、噪声低、养护维修方便等优点，各等级公路均采用沥青路面作为主要铺装形式。在沥青混合料的大量室内试验中沥青混合料试件的成型是其他所有测试的基础，同时轮碾成型方法也是沥青混合料试件成型的一个重要成型方法。

但是，我们现行的轮碾成型机采用的是与钢筒压路机相似的圆弧形碾压轮，只能模拟钢轮压路机的压实状态，无法模拟胶轮压路机的压实状态。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种结构简单、操作简便以及使用效果好的模拟轮碾成型机及试件制作方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种制作沥青混合料试件的模拟轮碾成型机，包括轮载系统和试件支撑装置，所述试件支撑装置包括成型平台、试模和两个硬质橡胶块，所述成型平台底部设有支架，所述成型平台上表面平放设置有试模，所述试模由一个底板和六个侧模构成三个长方体形试模腔，所述试模的三个长方体形试模腔沿长度方向依次分为(或者命名为)区域A、区域B、区域C，所述区域A设有一个大小吻合的硬质橡胶块，所述区域C设有一个大小吻合的硬质橡胶块；所述轮载系统包括加载装置、驱动装置、橡胶轮胎、轮胎支架、行驶轨道和充气控制阀，所述加载装置包括荷载架和三个铝合金凹形轮，所述荷载架与行驶轨道平行设置，荷载架滑动安装于行驶轨道中，所述驱动装置驱动荷载架在行驶轨道上平行来回滑动，所述荷载架与行驶轨道垂直的方向上并排设有三个铝合金凹形轮，所述轮胎支架设置于试模上方，在轮胎支架上设有与三个铝合金凹形轮一一对应接触连接的三个橡胶轮胎，所述铝合金凹形轮外边缘设有凹陷槽，所述橡胶轮胎外部圆周边缘的上面部分紧密卡接于所对应的铝合金凹形轮的凹陷槽中，三个所述橡胶轮胎分别通过充气管道与充气泵连通，在橡胶轮胎与充气泵之间的充气管道上设有充气控制阀。

为了更好地实现本模拟轮碾成型机，所述橡胶轮胎由内至外包括内胎和外胎组成，所述充气泵与橡胶轮胎的内胎通过充气管道密闭连通，所述充气泵橡胶轮胎的内胎与充气泵之间的充气管道上设有气压校准器。

作为优选，所述加载装置上设有荷载校准器，所述荷载校准器位于荷载架上，荷载校准器用于检测铝合金凹形轮对橡胶轮胎所施加的荷载大小。

作为优选，所述成型平台底面设有横向位置调节装置，所述横向位置调节装置用于调节成型平台的横向位置。所述横向位置调节装置包括轨道、位置卡槽一、位置卡槽二和位置卡槽三；当调节成型平台至位置卡槽一时，轮胎支架上的位于中间的橡胶轮胎刚好位于试模的中轴线正上方；当调节成型平台至位置卡槽二时，轮胎支架上的位于中间的橡胶轮胎刚好位于试模的左轴线正上方；当调节成型平台至位置卡槽三时，轮胎支架上的位于中间的橡胶轮胎刚好位于试模的右轴线正上方。

本模拟轮碾成型机还包括控制箱，所述控制箱上设有控制器、显示器和参数输入单元，所述气压校准器、荷载校准器、横向位置调节装置、显示器和参数输入单元分别与控制器电连接；所述驱动装置设置于控制箱顶部。

作为优选，所述试模的中轴线将区域A、区域B、区域C垂直平分，在试模的长方体形试模腔的中轴线左边设有贯穿区域A、区域B、区域C的左轴线，在试模的长方体形试模腔的中轴线右边设有贯穿区域A、区域B、区域C的右轴线；所述左轴线平行于中轴线；所述右轴线平行于中轴线。

其方法步骤如下：

A、将橡胶轮胎固定在轮胎支架上，将充气控制阀与气压校准器连接，通过气压校准器控制充气控制阀向橡胶轮胎充气，充气后的橡胶轮胎气压为690kPa；

B、将预热的试模从烘箱中取出，在试模外部安装试模框架；在试模的区域B中铺一张裁好的普通纸，使试模的底面及侧面均被普通纸隔离；将拌和好的沥青混合料用小铲均匀地沿试模由边缘至中部按顺序装入试模的区域B，试模区域B中部的沥青混合料略高于区域B四周的沥青混合料；

C、取下试模外部的试模框架，用预热的小型击实锤由边缘至中部夯实一遍，整平成凸圆弧形，将两块硬质橡胶块分别置于区域A和区域C；

D、插入温度计，待沥青混合料达到规定的压实温度时，在沥青混合料上表面再铺一张裁好尺寸的普通纸；

E、将盛有沥青混合料的试模置于成型平台上，采用横向位置调节装置调节成型平台至位置卡槽一处，轻轻在试模上方放下轮胎支架，然后放下铝合金凹形轮，使得三个铝合金凹形轮的凹陷槽与三个橡胶轮胎一一对应卡接，通过荷载校准器调整总荷载为9kN；启动轮碾成型机，通过驱动装置驱动荷载架在行驶轨道中往返滑动，荷载架带动三个铝合金凹形轮往返运动，三个铝合金凹形轮通过三个橡胶轮胎在试模中的沥青混合料上做往返碾压运动，先在位置卡槽一处完成三次往返碾压；

F、卸荷，抬起铝合金凹形轮和轮胎支架，将沥青混合料试件调转方向，采用横向位置调节装置调节成型平台至位置卡槽二处；启动轮碾成型机，通过驱动装置驱动荷载架在行驶轨道中往返滑动，荷载架带动三个铝合金凹形轮往返运动，三个铝合金凹形轮通过三个橡胶轮胎在试模中的沥青混合料上做往返碾压运动，在位置卡槽二处并且在与步骤E相同的荷载情况下完成三次往返碾压；

G、卸荷，抬起铝合金凹形轮和轮胎支架，采用横向位置调节装置调节成型平台至位置卡槽三处；启动轮碾成型机，通过驱动装置驱动荷载架在行驶轨道中往返滑动，荷载架带动三个铝合金凹形轮往返运动，三个铝合金凹形轮通过三个橡胶轮胎在试模中的沥青混合料上做往返碾压运动，在至位置卡槽三处并且在与步骤E相同的荷载情况下完成三次往返碾压；

H、依次循环步骤E、F、G往返碾压操作，直到使得试模中的沥青混合料碾压至马歇尔标准密实度100％为止并形成沥青混合料试件；

I、步骤H碾压压实成型后，揭去沥青混合料试件上表面的普通纸，用粉笔在沥青混合料试件上表面标明碾压方向；

J、将盛有压实沥青混合料试件的试模置于室温下冷却，至少12h后，将试模中的沥青混合料试件取出。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)所采用的制作沥青混合料试件的模拟胶轮压路机的轮碾成型机结构简单、设计合理且安装及使用操作简便，投入成本较低，安装紧凑，占用空间较小。

(2)所采用的制作沥青混合料试件的模拟胶轮压路机的轮碾成型机参数调整简便，能对橡胶轮胎气压、铝合金凹形轮荷载等参数进行调整，并且设置有控制箱，控制简易，能精确控制橡胶轮胎气压、铝合金凹形轮荷载；另外，气压校准器和荷载校准器能对橡胶轮胎气压和铝合金凹形轮荷载进行有效控制，使得沥青混合料试件的制备过程易于控制。

(3)所采用的制作沥青混合料试件的模拟胶轮压路机的沥青混合料轮碾成型机，采用三个并排的铝合金凹形轮和对应的三个橡胶轮胎，很好的模拟现场胶轮压路机的工作过程，而且通过横向位置调节装置的应用实现了橡胶轮胎间隙搭接段沥青混合料的压实，制备的沥青混合料试件的宏观特性、微细观结构特性与实际路面更为接近。

(4)所采用的试模延长了碾压轮的行走距离，避免了碾压轮在沥青混合料试件表面折返，与实际压路机工作流程更为接近，制备的沥青混合料试件的宏观特性、微细观结构特性与实际路面更为接近。

(5)本发明使用效果好且实用价值高，外形美观，极大程度上方便了沥青混合料试件的胶轮轮碾成型，并且制备过程易于控制，具有制备效率高、操作方便、控制精确等优点，能有效保证所制备沥青混合料试件的性能。

(6)本发明所采用的制备方法步骤简单、设计合理且操作简易，所制备沥青混合料试件与现场胶轮压实沥青路面芯样的相关性好，包括十一个步骤，各步骤的工艺参数设计合理且实现方便、控制简易，并且制备过程安全、可靠。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为加载装置的结构示意图；

图3为铝合金凹形轮的结构示意图；

图4为橡胶轮胎与轮胎支架组合结果示意图；

图5为试模的结构示意图；

图6为本发明的控制原理结构框图。

其中，附图中的附图标记所对应的名称为：

1-气压校准器；2-横向位置调节装置；3-荷载架；4-铝合金凹形轮；5-驱动装置；6-橡胶轮胎；7-轮胎支架；8-成型平台；9-试模；10-充气控制阀；11-荷载校准器；12-中轴线；13-控制箱；14-控制器；15-底板；16-侧模；17-区域A；18-区域B；19-区域C；20-显示器；21-参数输入单元；22-左轴线；23-右轴线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明：

实施例

如图1～图6所示，一种制作沥青混合料试件的模拟轮碾成型机，包括轮载系统和试件支撑装置，试件支撑装置包括成型平台8、试模9和两个硬质橡胶块，成型平台8底部设有支架，成型平台8上表面平放设置有试模9，试模9由一个底板15和六个侧模16构成三个长方体形试模腔，试模9的三个长方体形试模腔依次命名为区域A17、区域B18、区域C19，区域A17设有一个大小吻合的硬质橡胶块，区域C19设有一个大小吻合的硬质橡胶块；轮载系统包括加载装置、驱动装置5、橡胶轮胎6、轮胎支架7、行驶轨道和充气控制阀10，加载装置包括荷载架3和三个铝合金凹形轮4，荷载架3与行驶轨道平行设置，荷载架3滑动安装于行驶轨道中，驱动装置5驱动荷载架3在行驶轨道上平行来回滑动，荷载架3与行驶轨道垂直的方向上并排设有三个铝合金凹形轮4，轮胎支架7设置于试模9上方，在轮胎支架7上设有与三个铝合金凹形轮4一一对应接触连接的三个橡胶轮胎6，铝合金凹形轮4外边缘设有凹陷槽，橡胶轮胎6外部圆周边缘的上面部分紧密卡接于所对应的铝合金凹形轮4的凹陷槽中，三个橡胶轮胎6分别通过充气管道与充气泵连通，在橡胶轮胎6与充气泵之间的充气管道上设有充气控制阀10。

橡胶轮胎6由内至外包括内胎和外胎组成，充气泵与橡胶轮胎6的内胎通过充气管道密闭连通，橡胶轮胎6的内胎与充气泵之间的充气管道上设有气压校准器1。

加载装置上设有荷载校准器11，荷载校准器11位于荷载架3上，荷载校准器11用于检测铝合金凹形轮4对橡胶轮胎6所施加的荷载大小。

成型平台8底面设有横向位置调节装置2；所述横向位置调节装置2包括轨道、位置卡槽一、位置卡槽二和位置卡槽三；当调节成型平台8至位置卡槽一时，轮胎支架7上的位于中间的橡胶轮胎6刚好位于试模9的中轴线12正上方；当调节成型平台8至位置卡槽二时，轮胎支架7上的位于中间的橡胶轮胎6刚好位于试模9的左轴线22正上方；当调节成型平台8至位置卡槽三时，轮胎支架7上的位于中间的橡胶轮胎6刚好位于试模9的右轴线23正上方。

本模拟轮碾成型机还包括控制箱13，控制箱13上设有控制器14、显示器20和参数输入单元21，气压校准器1、荷载校准器11、横向位置调节装置2、显示器20和参数输入单元21分别与控制器14电连接；驱动装置5设置于控制箱13顶部，

试模9的中轴线12将区域A17、区域B18、区域C19垂直平分，在试模9的中轴线12左边设有贯穿区域A17、区域B18、区域C19的左轴线22，在试模9的中轴线12右边设有贯穿区域A17、区域B18、区域C19的右轴线23；左轴线22平行于中轴线12；右轴线23平行于中轴线12。

一种沥青混合料试件制作方法，包括模拟轮碾成型机，其方法步骤如下：

A、将橡胶轮胎6固定在轮胎支架7上，将充气控制阀10与气压校准器1连接，通过气压校准器1控制充气控制阀10向橡胶轮胎6充气，充气后的橡胶轮胎6气压为690kPa；

B、将预热的试模9从烘箱中取出，在试模9外部安装试模框架；在试模9的区域B18中铺一张裁好的普通纸，使试模9的底面及侧面均被普通纸隔离；将拌和好的沥青混合料用小铲均匀地沿试模9由边缘至中部按顺序装入的区域B18，的区域B18中部的沥青混合料略高于的区域B18四周的沥青混合料；

C、取下试模9外部的试模框架，用预热的小型击实锤由边缘至中部夯实一遍，整平成凸圆弧形，将两块硬质橡胶块分别置于区域A17和区域C19中；

D、插入温度计，待沥青混合料达到规定的压实温度时，在沥青混合料上表面再铺一张裁好尺寸的普通纸；

E、将盛有沥青混合料的试模9置于成型平台8上，采用横向位置调节装置2调节成型平台8至位置卡槽一处，轻轻在试模9上方放下轮胎支架7，然后放下铝合金凹形轮4，使得三个铝合金凹形轮4的凹陷槽与三个橡胶轮胎6一一对应卡接，通过荷载校准器11调整总荷载为9kN；启动轮碾成型机，通过驱动装置5驱动荷载架3在行驶轨道中往返滑动，荷载架3带动三个铝合金凹形轮4往返运动，三个铝合金凹形轮4通过三个橡胶轮胎6在试模9中的沥青混合料上做往返碾压运动，先在位置卡槽一处完成三次往返碾压；

F、卸荷，抬起铝合金凹形轮4和轮胎支架7，将沥青混合料试件调转方向，采用横向位置调节装置2调节成型平台8至位置卡槽二处；启动轮碾成型机，通过驱动装置5驱动荷载架3在行驶轨道中往返滑动，荷载架3带动三个铝合金凹形轮4往返运动，三个铝合金凹形轮4分别通过三个橡胶轮胎6在试模9中的沥青混合料上做往返碾压运动，在位置卡槽二处并且在与步骤E相同的荷载情况下完成三次往返碾压；

G、卸荷，抬起铝合金凹形轮4和轮胎支架7，采用横向位置调节装置2调节成型平台8至位置卡槽三处；启动轮碾成型机，通过驱动装置5驱动荷载架3在行驶轨道中往返滑动，荷载架3带动三个铝合金凹形轮4往返运动，三个铝合金凹形轮4分别通过三个橡胶轮胎6在试模9中的沥青混合料上做往返碾压运动，在位置卡槽三处并且在与步骤E相同的荷载情况下完成三次往返碾压；

H、依次循环步骤E、F、G往返碾压操作，直到使得试模9中的沥青混合料碾压至马歇尔标准密实度100％为止并形成沥青混合料试件；

I、步骤H碾压压实成型后，揭去沥青混合料试件上表面的普通纸，用粉笔在沥青混合料试件上表面标明碾压方向；

J、将盛有压实沥青混合料试件的试模9置于室温下冷却，至少12h后，将试模9中的沥青混合料试件取出。

上述实施方式只是本发明的一个优选实施例，并不是用来限制本发明的实施与权利范围的，凡依据本发明申请专利保护范围所述的内容做出的等效变化和近似替换，均应落在本发明的保护范围内。