一种用于沥青混凝土恒温恒湿蠕变回复实验的装置的制作方法

本发明涉及沥青材料的蠕变实验技术领域，具体涉及一种用于沥青混凝土恒温恒湿蠕变回复实验的装置。

背景技术

道路建设的沥青材料具有明显的蠕变性，直接影响着道路的使用性能，近年来，沥青混凝土蠕变性质一直是研究热点。沥青混凝土蠕变行为的研究已经有一系列实验方法：蠕变实验，蠕变回复实验、应力递增的蠕变回复实验等。但考虑材料随机性问题，对不同试件进行实验时难以得到准确的结果。对于应力递增的蠕变回复试验，每个回复阶段时间足够长，可以认定此段时间内粘弹性变形完全回复。应力递增的蠕变回复试验中的回复曲线，经过平移减去相应的残余应变，可看作不同应力下单次蠕变回复试验的回复曲线。采取单个试件进行蠕变回复实验，避免了材料随机性带来的影响。因此设计一种能够测量材料蠕变回复性质的实验装置器和实验方法，对于研究材料蠕变行为和规律、指导材料设计等具有重要的意义。

目前，用于测量材料力学性质的最常用仪器是材料万能实验机，为了测量材料在某恒定温度下的蠕变力学性能，通常需要在万能实验机上增加一个恒温系统和一套反向加载装置。对于材料蠕变回复实验的回复阶段，反向加载装置精度较差。首先，该装置卸力后压头与试件刚刚分离，试件回复后顶住压头，压头由于力感应才再次与试件分离，因此万能机测得到回复阶段曲线往往大于实际值，其次，该装置通过较长的螺杆，金属框架等部件与万能机连接，本身就有精度误差和卡死等突发事故。综合所述，万能机测量沥青混凝土蠕变存在精度差，成本高，不能考虑湿度等缺点。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为了克服现有技术不足，现提出一种用于沥青混凝土恒温恒湿蠕变回复实验的装置，解决了图像采集及教学对讲设备使用不便、自动化程度较低、图像效果不理想的问题。

(二)技术方案

本发明通过如下技术方案实现：本发明提出了一种用于沥青混凝土恒温恒湿蠕变回复实验的装置，其包括恒温恒湿箱、内置在恒温恒湿箱中的试验仪，所述试验仪包括底板、设置在底板上的材料试样以及测量组件、均匀分布在底板一侧的第一立柱组合以及另一侧的第二立柱组合、穿过第一立柱组合和第二立柱组合的轻质板、设置在第一立柱组合中的往复运动机构、控制往复运动机构运作的马达、设置在往复运动机构下方的重物桶；所述往复运动机构包括凸轮和连动机构，所述马达通过控制凸轮圆周运动，带动连动机构进行竖直往复运动，从而控制连动机构与重物桶的接触与分离，控制重物桶的加载与卸载。

进一步地、所述于沥青混凝土恒温恒湿蠕变回复实验的装置还包括第一支承板和第二支承板；所述第一承载板包括梯形的第一主体、设置在第一主体两侧的第一左螺套和第一右螺套；所述第一承载板通过第一左螺套和第一右螺套套接第二立柱组合中并且通过螺栓固定；所述第二承载板包括梯形的第二主体、设置在第二主体两侧的第二左螺套和第二右螺套；所述第二承载板通过第二左螺套和第二右螺套套接第一立柱组合中并且通过螺栓固定。

进一步地、所述第二立柱组合包括第二左立柱和第二右立柱。

进一步地、所述第一立柱组合包括第一左立柱和第一右立柱。

进一步地、所述凸轮上设置有a接触点、b接触点和c接触点；所述a接触点、b接触点和c接触点将凸轮分为ab线段,bc线段和ac线段，其中，所述ab线段为直线形，所述ac线段为内圆弧形，所述bc线段为圆弧形；马达以恒定速度转动，带动凸轮进行圆周运动可以让重物桶进行瞬时卸载，平滑加载

进一步地、所述连动机构沿着第一左立柱和第一右立柱竖直方向自由的滑动，其中，所述连动机构包括套接在第二左立柱和第二右立柱中的套筒组合，设置在套筒组合上的第一连杆组合和第二连杆组合，所述第一连杆组合上设置有小球，所述第二连杆组合上设置有用于支承所述重物桶的套环，所述小球配合设置在凸轮的内槽口中。

进一步地、所述底板内部设置有三个三等分的螺栓槽，所述材料试样位于螺栓槽的中间位置并且通过三个螺栓将其固定。

进一步地、所述测量组件为激光位移传感器；所述激光位移传感器设置在底板的上方并且测量轻质板的位移。

进一步地、所述第二支承板上设置有传送带。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

第一，本发明成本低廉，结构简单，其零件便于加工制造。

第二，本发明体积小巧，便于放于恒温恒湿箱中，进行恒温环境下的蠕变实验。

第三，本发明可根据不同实验需要，制作不同凸轮，从而控制试件加载卸载时间，为测量粘弹塑性材料的力学性能提供了有效手段。

第四，本发明不仅可以进行恒温恒湿箱内应力递增的蠕变回复实验，同样可进行蠕变实验、蠕变回复实验、应力递增的蠕变实验，操作更加简便。

第五，本发明采用高精度电子百分表直接对试件变形进行测量，从而提高了实验精度，更加准确的分析沥青混凝土的蠕变回复行为。

附图说明

图1是本发明所述一种用于沥青混凝土恒温恒湿蠕变回复实验的立体结构示意图；

图2是本发明所述一种用于沥青混凝土恒温恒湿蠕变回复实验的立体结构示意图；

图3是本发明所述一种用于沥青混凝土恒温恒湿蠕变回复实验的凸轮的结构示意图；

图4是本发明所述一种用于沥青混凝土恒温恒湿蠕变回复实验的主视图；

图5为图4的后视图；

图6为第一支承板的结构示意图；

图7为第二支承板的结构示意图。

图8是本发明所述一种用于沥青混凝土恒温恒湿蠕变回复实验的应力递增的蠕变回复试验加载历史表格；

图9为本发明所述一种用于沥青混凝土恒温恒湿蠕变回复实验的测试结果。

图10为试验仪放置在恒温恒湿箱的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-图7所示，本发明提出了一种用于沥青混凝土恒温恒湿蠕变回复实验的装置，其包括恒温恒湿箱101、内置在恒温恒湿箱101中的试验仪201，所述试验仪201包括底板1、设置在底板1上的材料试样9以及测量组件10、均匀分布在底板15一侧的第一立柱组合5以及另一侧的第二立柱组合4、穿过第一立柱组合5和第二立柱组合4的轻质板2、设置在第一立柱组合5中的往复运动机构3、控制往复运动机构3运作的马达15、设置在往复运动机构3下方的重物桶8；所述往复运动机构3包括凸轮6和连动机构7，所述马达15通过控制凸轮6圆周运动，带动连动机构7进行竖直往复运动，从而控制连动机构7与重物桶8的接触与分离，控制重物桶8的加载与卸载；所述于沥青混凝土恒温恒湿蠕变回复实验的装置还包括第一支承板14和第二支承板13；所述第一支承板14上设置有传送带16，所述第二支承板13上设置有马达15；所述第一承载板14包括梯形的第一主体141、设置在第一主体141两侧的第一左螺套142和第一右螺套143；所述第一承载板14通过第一左螺套142和第一右螺套143套接第二立柱组合4中并且通过螺栓(图中未标识)固定；所述第二承载板13包括梯形的第二主体131、设置在第二主体131两侧的第二左螺套132和第二右螺套133；所述第二承载板13通过第二左螺套132和第二右螺套133套接第一立柱组合5中并且通过螺栓(图中未标识)固定，其中，所述第二立柱组合4包括第二左立柱41和第二右立柱42；所述第一立柱组合5包括第一左立柱51和第一右立柱52；试样在施加的恒定载荷作用下，随着时间的推移，会产生蠕变变形；材料试样9的位移与轻质板2的位移相等，通过激光位移传感器10测量轻质板2的位移，电脑对测量数据进行实时采样和记录；在蠕变实验中，往往要给材料试样9提供一个恒温环境，由于本实验装置的体积小巧，可以将其全部放入恒温恒湿箱101中进行实验。还有就是，所述底板1内部设置有三个三等分的螺栓槽12，所述材料试样位于螺栓槽12的中间位置并且通过三个螺栓11将其固定。

如图1和图3所示，本发明提出了一种用于沥青混凝土恒温恒湿蠕变回复实验的装置，所述凸轮6上设置有a接触点65、b接触点66和c接触点67；所述a接触点65、b接触点66和c接触点67将凸轮6分为ab线段62，bc线段64和ac线段61，其中，所述ab线段62为直线形，所述ac线段61为内圆弧形，所述bc线段64为圆弧形；马达15以恒定速度转动，带动凸轮6进行圆周运动可以让重物桶8进行瞬时卸载，平滑加；其中，凸轮6为主动件，所述凸轮6的内槽口63与连动机构7上端小球74自由接触，小球74可在凸轮6的内槽口63滚动，其中，马达15以恒定速度转动，带动凸轮6进行圆周运动分别在b线段62，bc线段64和ac线段61运动，所述凸轮6按图1进行顺时针转动，连动机构7上的小球74(由于导杆约束，只能在中轴线上进行垂直运动)与bc线段64接触时，连动机构7下端套环75与重物桶8分离，此时重物桶8压在材料试样9上，材料试样9处于蠕变阶段，小球74与ab线段62接触时，连动机构7的下端套环75提起重物桶8，材料试样9处于回复阶段；小球74与b点66接触时，传送带16(事先等距离放置所需重量砝码)刚好传送处砝码掉落至重物桶9内，ac线段61保证再次给重物加力时，加载平缓。

如图1和图2所示，本发明提出了一种用于沥青混凝土恒温恒湿蠕变回复实验的装置，其中，所述连动机构7包括套接在第二左立柱1和第二右立柱52中的套筒组合71，设置在套筒组合71上的第一连杆组合73和第二连杆组合72，所述第一连杆组合73上设置有小球74，所述第二连杆组合27上设置有用于支承所述重物桶8的套环75，所述小球74配合设置在凸轮6的内槽口63中。

下面说明一种用于沥青混凝土恒温恒湿蠕变回复实验的装置的具体实施例的实验方法与步骤。

为了测量材料试样9在某恒定温度下的蠕变回复变形，我们采用激光位移传感器10，并将整个试验仪201放入恒温恒湿箱102中。具体的实验步骤如下：

1、将第一支承板14和第二支承板13调整到合适位置并用其螺母(图中未标识)固定，在第一支承板14、第二支承板13上分别安装传送带16和马达15。

2、将连动机构7的顶部小球74放入凸轮6的内槽口36，装载往复运动机构3：所述连动机构7的套环71套入第一立柱组合5，凸轮6马达15连接。连动机构7下部套环75套住重物桶8.

3、将材料试样12放在底板1中心，并用螺栓11配合底板上螺栓槽12固定材料试样9；所施加的载荷大小是重物桶119与桶内重量之和。初始时套环75掉起重物桶8，重物桶8并没有对材料试样9施加载荷。

4、安装好激光位移传感器10，连接电脑。

5、将整个试验仪201放入恒温恒湿箱101内，调平，固定支脚静；置于恒温恒湿箱中4小时以上，使得测试系统和待测材料试样达到温度与湿度平衡状态。

6、调整马达15、传送带16发速率，开始实验，同时利用位移传感器10测量系统记录实验过程中应变值与时间值，并存盘为文本文件，最终获得材料的蠕变回复实验曲线。

7、为了验证装置效果，使用本装置按照图8表中的实验加卸载历程，对橡胶颗粒沥青砂应力递增蠕变回复行为进行了实际测试，测试结果如图9所示。

本发明的有益效果是：

第一，本发明成本低廉，结构简单，其零件便于加工制造。

第二，本发明体积小巧，便于放于恒温恒湿箱中，进行恒温环境下的蠕变实验。

第三，本发明可根据不同实验需要，制作不同凸轮，从而控制试件加载卸载时间，为测量粘弹塑性材料的力学性能提供了有效手段。

第四，本发明不仅可以进行恒温恒湿箱内应力递增的蠕变回复实验，同样可进行蠕变实验、蠕变回复实验、应力递增的蠕变实验，操作更加简便。

第五，本发明采用高精度电子百分表直接对试件变形进行测量，从而提高了实验精度，更加准确的分析沥青混凝土的蠕变回复行为。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。