一种车辙板试样击实仪及其击实方法与流程

本发明涉及公路工程领域，具体涉及一种车辙板试样击实仪及其击实方法。

背景技术：

根据JTG E-20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》，用于车辙试验的车辙板试样，其成型后的密度应符合马歇尔标准击实试样密度100％±1％的要求。目前很多实验室将拌锅拌合好的沥青混合料，松装入车辙板试模内，用预热的小型击实锤由边至中转圈夯实一遍，整平成凸圆弧形，进行轮碾仪碾压，这种方法制作的车辙板虽然表面密实程度很高，但车辙板底部空隙率较大，上部与下部沥青混合料密实程度不均匀，严重影响后续路用性能试验的准确性。因此，车辙板试样在压实成型前，需进行一定程度的初步压实，即在向试模内加混合料的同时，借助其他仪器，分层对其进行初步击实，以减少车辙板底部的空隙率，提高密实度。

为了达到以上效果，部分实验室工作人员借助一种带把柄的击实锤，手动对其击实，而这种方法存在很多弊端，其一，手动进行车辙板试样击实，会出现击实力度不够或击打不均匀等问题，而且效率较低；其二，手动击实需要克服击实锤的自重，对体力也是一种严峻的考验。其三，击实锤在对混合料进行击实之前，需要将其放进烘箱内加热到很高的温度，手持击实锤容易烫伤手掌，危险系数很大。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种车辙板试样击实仪及其击实方法，击实均匀且效率高。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

包括底座，底座上安装有支架以及能够在底座上移动的试模固定架，支架上安装有击实装置；击实装置包括能够上下移动的击实杆，击实杆的上端连接动力装置，击实杆的下端连接击实头；击实头内安装有加热与控温装置；击实头位于试模固定架的上方。

进一步地，试模固定架包括第一底板和第二底板，其中，第一底板上安装有用于固定试模的卡槽壁；第一底板下侧安装有第一滑轮，第二底板上侧设置有与第一滑轮相配合的第一滑轨；第二底板下侧安装有第二滑轮，底座上设置有与第二滑轮相配合的第二滑轨，第一滑轨和第二滑轨相垂直。

进一步地，卡槽壁包括安装在第一底板上的两个固定卡槽璧和两组活动卡槽壁，固定卡槽璧和活动卡槽壁组成用于固定试模的直角四边形卡槽结构，固定卡槽璧位于直角四边形卡槽结构的相邻两边。

进一步地，第一底板通过曲柄连杆机构与第一电机相连；第二底板通过曲柄连杆机构与第二电机相连。

进一步地，击实杆的上部连接齿条；支架顶端安装有第三电机，第三电机连接小齿轮，小齿轮通过链条连接大齿轮，大齿轮采用局部有齿的异型齿轮，且大齿轮的有齿部分能够与齿条相啮合。

进一步地，大齿轮上有齿范围在150°～300°。

进一步地，加热与控温装置包括安装在击实头内部的加热电阻和温度传感器，加热电阻和温度传感器分别通过导线连接控制器，控制器连接控温屏。

进一步地，支架的中部连接水平杆的一端，水平杆的另一端连接限位卡槽，击实杆穿过限位卡槽。

进一步地，击实头厚度为3～4cm，底面是边长为10cm的正方形。

本发明击实方法，包括以下步骤：

步骤一：通过加热与控温装置加热击实头并控制在设定温度值；通过试模固定架固定装有一层沥青混合料的试模；

步骤二：启动击实杆的动力装置，带动击实杆上下移动，并使击实头以20～40次/分钟的频率对沥青混合料进行上下击实，同时以4～4.5cm/s的匀速左右移动试模固定架，使击实头对沥青混合料进行第一行左右击实；第一行左右击实结束后将试模固定架向后移动，移动的距离比击实头底面的宽度小1～2cm，继续进行第二行击实，直到该层沥青混合料全部击实；

步骤三：向试模内依次添加第二层和第三层沥青混合料，重复步骤二，完成车辙板试样击实。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明击实装置中的击实头内安装有加热与控温装置，能够对击实头进行加热且准确控温，进而提高室内成型车辙板试件的质量，保证试验的准确性；击实装置中的击实杆能够上下移动，从而带动击实头反复击打试模内的混合料，击打均匀且效率高，无需手动击实，避免烫伤；通过设置试模固定架，使得试模能够在底座上移动，使得击打位置能够改变，提高混合料的均匀密实度。本发明提供了一种沥青混合料试验击实成型设备，结构简单，操作安全方便，无需手动击实，利于提高试验准确性。

进一步地，本发明中第一底板和第二底板通过相配合的滑轮和滑轨，能够实现垂直移动，比如左右移动和前后移动，更好地保证试模内混合料各处位置均匀密实。

进一步地，本发明中通过均安置在第一底板上表面的固定卡槽璧与活动卡槽壁，能够对试模进行固定，且能够调节其内部尺寸，适用于不同的试模，灵活方便。

进一步地，本发明中通过设置限位卡槽，保证每次击实均是在击实头的正下方，防止击实杆偏移。

【附图说明】

图1为本发明的剖面图；

图2为本发明的第一底板和第二底板俯视图；

图3为本发明的滑轮和滑轨放大图；

图4为本发明的第一底板俯视图；

图5为本发明的活动螺旋侧视图；

图6为本发明的第一底板与第一电机配合图；

图7为本发明的击实装置与控温装置示意图；

图8为本发明的控制面板结构示意图。

其中：1为击实杆、2为击实锤、3为击实头、4为齿条、5为底座、6为支架、7为小齿轮、8为第三电机、9为链条、10为大齿轮、11为限位卡槽、12为第一底板、13为固定卡槽壁、14为第一滑轮、15为第一滑轨、16为第二底板、17第二滑轨、18为第一电机、19为第二电机、20为加热电阻、21为温度传感器、22为第一导线、23为第二导线、24为控温屏、25为第一电机控制开关、26为第二电机控制开关、27为第三电机控制开关、28为总开关、29为暂停键、30为活动卡槽壁、31为第一螺钉、32为第二螺钉、33为第二滑轮、34为击实装置、35为加热及控温装置、36为水平杆、37为控制面板。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

参见图1至图8所示，本发明包括击实装置34、加热与控温装置35、底座5、支架6、试模固定架及控制面板36。

试模固定架能够在底座5上前后左右移动，包括第一电机18、第二电机19、固定卡槽壁13、活动卡槽壁30、第一底板12、第一滑轨15、第二底板16和第二滑轨17等；第二底板16位于第一底板12下方，第一底板12与第二底板16均安装在底座5上部。

参见图2和图3，第一底板12下表面安装有第一滑轮14，第二底板16上表面有第一滑轨15，第一滑轮14与第一滑轨15相配合。第二底板16下表面有第二滑轮33，底座5上固定着第二滑轨17，第二滑轮33与第二滑轨17相配合；第二底板16通过第二滑轮33、第二滑轨17与底座5接触。第一滑轨15方向和第二滑轨17方向垂直。

参见图4和图5，第一底板12上表面设置有两条固定不动的固定卡槽壁13；第一底板12上表面设置有若干排螺纹孔，活动卡槽壁30通过第一螺钉31固定安装在该螺纹孔上，且活动卡槽壁30和固定卡槽壁13形成直角四边形结构，两条固定卡槽壁13处于直角四边形的相邻两边，剩余两边上安装活动卡槽壁30，且每条边上可以安装若干个活动卡槽壁30；第一螺钉31垂直旋转，用于控制活动卡槽壁30的安装与固定，通过调节活动卡槽壁30的安装位置，能够调整直角四边形结构的内部尺寸；活动卡槽壁30上还安装有水平朝直角四边形结构内部旋转的第二螺钉32，第二螺钉32用于固定试模。

参见图6，第一底板12通过曲柄连杆机构与第一电机18相连，在第一电机18带动下，与第一电机18相连的曲柄转动，曲柄和连杆衔接，连杆带动第一底板12在第一滑轨15上以4～4.5cm/s的速度左右运动。第二底板16通过曲柄连杆机构与第二电机19相连，可按4～4.5cm/s的速度在第二滑轨17上做前后运动；第一电机18与第二电机19安装在底座5下方。

参见图7，击实装置34包括击实杆1、击实锤2、击实头3、齿条4、小齿轮7、第三电机8、链条9和大齿轮10，其中大齿轮10采用异形齿轮。异形齿轮是根据齿条4上下行程及齿轮大小来定，有齿范围推荐为150°～300°，异形齿轮和齿条4啮合使得齿条4带动击实杆1向上直线运动，当齿轮转到无齿部分时，异形齿轮和齿条4脱离，齿条4和击实锤2由于重力作用自由下落。

底座5上安装有支架6，支架6顶端安装有第三电机8，第三电机8连接小齿轮7，小齿轮7通过链条9连接大齿轮10，大齿轮10通过齿条4带动击实杆1做上下直线运动；支架6中部与一根水平杆36连接，水平杆36另一端连接限位卡槽11，击实杆1穿过限位卡槽11，击实杆1上安装有击实锤2，击实杆1下端连接击实头3；与击实锤2相连的击实头3厚度为3cm至4cm，底部采用边长为10cm的正方形；击实头3位于第一底板12上方。

加热及控温装置35包括加热电阻20、温度传感器21、第一导线22和第二导线23。加热电阻20和温度传感器21安装在击实头3内部，加热电阻20与第一导线22连接，温度传感器21与第二导线23连接，第一导线22与第二导线23穿过击实杆1连接到控制器，控制器连接控制面板37上的控温屏24。

参见图8，控制面板37上还设置有第一电机控制开关25、第二电机控制开关26、第三电机控制开关27，分别控制第一电机18、第二电机19和第三电机8的开启与关闭，控制面板37上设置总开关28和暂停键29。

本发明的具体操作过程为：

将沥青混合料分三层装进试模中，每层分三行击实，每行击实两遍。启动控制面板36上的总开关28，通过控温屏24设置击实头3的温度设定值，加热并控制到所需温度。将需要击实的试模放置在第一底板12上，试模相邻两条边紧靠固定卡槽壁13，转动活动卡槽壁30上的第二螺旋32，固定试模。打开第三电机控制开关27，带动击实装置34以20～40次/分钟的频率对沥青混合料进行上下击实，频率值优选为30次/分钟；同时打开第一电机控制开关25，启动第一电机18，带动第一底板12以4～4.5cm/s的速度做左右运动。击实2个来回后，关闭第一电机控制开关25，打开第二电机控制开关26，启动第二电机19，带动第二底板16以及其上面的第一底板12向后运动8～9cm，关闭第二电机控制开关26，打开第一电机控制开关25，带动第一底板12进行左右运动；然后进行第三行的击实工作。第一层压实结束后，关闭总开关28，向试模内添加第二层混合料，并进行第二层的压实，同理进行第三层的压实，最终保证试模内混合料均匀密实。

本发明提供了一种实验室车辙板自动击实设备，保证车辙板试样各个位置的密实度，且操作简单，安全省力。

本发明具有以下优点：

本发明所述的一种车辙板自动击实仪在使用时，将需要击实的试模固定在第一底板12的卡槽内；试模在第二滑轨17上做前后运动时，此时击实装置34可对试模内的混合料进行前后击实；当试模在第一滑轨15上做左右运动时，击实装置34可对试模内的混合料进行左右击实；借助击实装置34，可以保证试模内混合料各处位置均匀密实；手动击实所使用的击实锤温度极高，易使手臂烫伤，使用本发明仪器击实能够避免这些危险；此外，击实头3内部安装有加热及控温装置35，能够准确控制击实温度，进而提高室内成型车辙板试件的质量，保证试验的准确性。