一种复合碎石养护封层的实验成型装置及定量撒布方法

本发明涉及道路结构室内实验，尤其涉及一种复合碎石养护封层的实验成型装置及定量撒布方法。

背景技术：

1、道路在投入使用后，在交通载荷和环境因素的影响下，路面会出现裂缝、沉陷、车辙、泛油等损坏，如果不及时采取修复措施，将严重影响道路使用性能。预防性养护技术在路面结构尚未产生病害或刚刚出现病害时及时采取措施，从而维护路面结构和延缓路面损坏，被广泛应用于道路养护工程，目前常见的预防性养护技术有碎石封层、稀浆封层、微表处、纤维碎石封层等。

2、在实际应用中，封层中各原料的种类、掺量、封层厚度等变量的参数不同，会具备不同的使用性能参数，受当地气候、温度、交通量等因素的影响，不同道路对封层的性能需求不同，为确定所需封层各原料的种类和掺量，目前常用方法是制备出不同变量参数的多个封层试件，并对所制备的封层试件进行大量试验，从而确定性能满足需求的封层各变量的参数值。

3、目前实验室制备封层试件通常是凭借人工操作，由于制备封层试件的过程中需要经过撒布、碾压等多个步骤，但是人工操作时不可避免的会产生误差，难以精准把控各原料的撒布量，导致所制备的封层试件理论参数值和实际参数值存在误差，使得实验所得结果数据不准确，且人工制备封层试件的操作步骤繁琐，使得制备封层试件的效率较为低下，难以满足实际的使用需求。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种复合碎石养护封层的实验成型装置及定量撒布方法，解决了目前人工制备封层试件的操作步骤繁琐而使得制备效率较为低下的缺点。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种复合碎石养护封层的实验成型装置及定量撒布方法，包括碎石撒布机构、沥青撒布机构、纤维撒布机构、清洁机构、碾压切割机构和运输机构，所述碎石撒布机构、沥青撒布机构和清洁机构从左到右依次排列设置，所述纤维撒布机构和碾压切割机构分别设置于沥青撒布机构和碎石撒布机构的底部，所述运输机构设置于纤维撒布机构的底部；

3、所述碎石撒布机构包括碎石第一储存箱，以及固定连通于碎石第一储存箱底部的碎石第二储存箱，在碎石第一储存箱的顶部固定有四个呈圆周阵列的碎石进料口，在碎石第一储存箱内侧固定有隔板，且隔板将碎石第一储存箱内侧均匀分割成完全相同的四个碎石储存分箱，四个碎石进料口分别对应于每个碎石储存分箱的上方，在碎石第一储存箱底部内侧转动设置有碎石第一储存挡板，在碎石第二储存箱的底部固定有碎石撒布器，在碎石撒布器底部设有碎石第二储存挡板；

4、所述沥青撒布机构包括固定于碎石第一储存箱一侧底端面为弧形面的沥青储存箱，以及固定于沥青储存箱顶部的第一异步电机，在第一异步电机的输出端固定有第一转轴，在第一转轴的两侧分别设有从属转轴，在沥青储存箱顶部一侧固定有沥青进料口，在第一转轴和从属转轴上分别固定有自上至下螺旋旋转方向相同的螺旋搅拌器，在沥青储存箱的外侧固定有温度调节器，根据不同种类的沥青设置合适的温度，在沥青储存箱的底部固定连通有沥青下料箱，在沥青下料箱的顶部设有圆形片状的沥青调节板，在沥青储存箱底部的一侧固定有破乳剂储存盒，在破乳剂储存盒底部固定连通有与沥青下料箱相连通的破乳剂输送管。

5、优选的，在所述第一转轴的顶部设有上端开口，在第一转轴与从属转轴之间设有相互连通的管道，且第一转轴和从属转轴均设置为具有内外两层的空心圆杆，在第一转轴和从属转轴上设有若干个阵列分布的圆孔，在所述第一转轴上固定有主动齿轮，在两个从属转轴上分别固定有从动齿轮，主动齿轮直径大于从动齿轮，且两个从动齿轮对称分布于主动齿轮两边并与其啮合。

6、优选的，所述沥青下料箱的内侧底部依次转动设有第一送料器和第二送料器，在沥青下料箱底部一端固定连通有若干个横向等距设置的沥青喷头，在沥青下料箱的底部中间开设有沥青下料口，在沥青下料口内侧转动设有底部活动挡板，且沥青下料口通过底部活动挡板控制开合，在沥青喷头底部设有与沥青下料箱固定的沥青挡板，在沥青挡板内部两侧分别设有左右对称分布的卡槽。

7、优选的，所述纤维撒布机构包括固定于沥青储存箱底部一端的纤维储存箱，以及固定于纤维储存箱一侧的纤维进料口，在纤维储存箱内部两侧固定有纤维挡板，在两个纤维挡板之间设有与纤维储存箱转动连接的纤维运输器，且纤维运输器由两个表面粗糙、形状完全相同的圆柱体结构组成，在纤维储存箱底部固定有第二异步电机，在第二异步电机的输出端上固定有第二转轴，在第二转轴顶部两侧固定有纤维撒布转片，在纤维储存箱底部的一侧开设有纤维下料口。

8、优选的，所述清洁机构包括固定于沥青储存箱一侧的清洁液储存箱，以及固定于清洁液储存箱顶部的清洁液进料口，在清洁液储存箱底部一侧固定连通有导液管，在导液管出液端安装有液压泵，且液压泵的输出端与上端开口可拆卸连通，在沥青挡板底部设有收液器，在收液器底部固定有与清洁液储存箱固定连通的收液管，在收液管与清洁液储存箱的衔接处安装有单向阀。

9、优选的，所述碾压切割机构包括固定于碎石第一储存箱底部的碾压切割滑轨，在碾压切割滑轨上滑动设置有调节夹杆，且调节夹杆可在碾压切割滑轨上任意水平移动，在调节夹杆底部转动设置有旋转杆，在旋转杆的顶部转动设置有碾压滚轮，在旋转杆的底部转动设置有切割刃，且旋转杆可围绕调节夹杆端点处旋转，控制碾压滚轮和切割刃的使用。

10、优选的，所述运输机构包括固定于碎石第一储存箱底部的试件模传送轨道，以及固定于试件模传送轨道两侧的传送齿条，在两个传送齿条的一侧分别啮合设置有传送齿轮，在传送齿轮上设置有用于驱动其转动的伺服电机，在试件模传送轨道上滑动设置有试件模传送夹，且试件模传送夹两端分别与两个传送齿轮转动连接。

11、优选的，所述碾压切割机构、碎石撒布器、沥青喷头、沥青下料口和纤维下料口正下方分别固定安装有感应装置。

12、优选的，所述碎石第一储存挡板由两个相同半圆型片状结构组成，通过调节两个半圆形片状结构的角度控制开口位置调节碎石下料种类，所述碎石第二储存挡板是长方形片状结构，通过控制长方形片状结构可调节碎石撒布器的开口大小。

13、一种复合碎石养护封层的实验成型装置的定量撒布方法，该方法应用于调节试件模运动速度实现碎石的定量撒布，所述定量撒布方法为：

14、在试件模喷洒上沥青之后，试件模被输送至碎石撒布器105处，碎石第二储存挡板106打开，碎石匀速下落，调节试件模运行速度，可以保证碎石能够精确定量、均匀撒布在试件模上，计算得到铺撒各层碎石时试件模的运行速度；

15、所述上述中试件模的运行速度采用如下公式进行计算：

16、

17、式中，v为试件模运行速度，y为碎石撒布器长度，l为碎石铺撒长度，x为碎石撒布器宽度，ρp为碎石的颗粒密度，ε为碎石的孔隙率，g为重力加速度，dp为碎石粒径，m为试件所需碎石质量，c1、k1根据颗粒形状和摩擦确定的经验常数，通常0.5＜c1＜0.7、1.2＜k1＜3。

18、借由上述技术方案，本发明提供了一种复合碎石养护封层的实验成型装置及定量撒布方法，相比于现有技术，至少具备以下有益效果：

19、1、本发明能够自动化快速成型标准的单层、多层复合碎石封层、纤维碎石封层以及稀浆封层等多种路面封层的室内成型试件，且施工流程与现场施工流程相同，既与现场施工效果一致，又解决了传统人工制备封层试件耗工耗时的问题，同时可以精准的把控制备封层试件原料的撒布量，避免出现制备的封层试件理论参数值和实际参数值存在误差而导致实验所得结果数据不准确的情况，有助于实现路面封层的性能检测、评定，促进路面预防性养护技术的发展。

20、2、本发明可实现“分级定量撒布”效果，通过碎石第一储存挡板确定碎石级配，实现“一次确定”，并根据路面封层试件所需碎石量和碎石下料速度，提出理论公式确定试件模的运行速度，实现“二次确定”，且碎石撒布器为与试件模等宽的矩形结构，从而达到试件成型过程中碎石精确定量、均匀撒布的效果。

21、3、本发明通过设置碾压切割机构可对复合碎石封层试件进行切割，得到不同层位组合的剪切试件，获得不同层位之间的性能，据此对碎石封层各层的掺料进行调整，对单层路面封层试件进行切割，得到多个剪切试件，方便后续进行不同性能的检测，提高检测效率，同时避免不同检测之间的相互影响。

22、4、本发明通过设置清洁机构可实现清洁液在沥青撒布机构中的循环流动，实现沥青撒布机构中各结构的充分清洁，清洁完成后清洁液通过导液管流入废物箱，实现清洁液的安全回收，避免环境污染。

23、5、本发明沥青撒布机构中的第一转轴转速高于两侧从属转轴，螺旋搅拌器的转速差使得沥青下部压强小于上部压强，中和碎石的重力作用使碎石分布更均匀，同时转轴旋转方向与其上固定的螺旋搅拌器向下旋转方向相反，实现位于沥青储存箱下部的碎石向上运动，位于上部的碎石向下运动的效果，使碎石在沥青中分布更加均匀。