專利名稱：瀝青混凝土裂縫自愈合模擬試驗儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
瀝青混凝土裂縫自愈合模擬試驗儀技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及工程檢測試驗設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種浙青混凝土裂縫自 愈合模擬試驗儀。
背景技術(shù)：
[0002]世界上絕大多數(shù)國家的高等級公路采用浙青路面結(jié)構(gòu)形式，而浙青路面的開裂是 浙青路面最主要的早期病害之一，也是世界上尚未完全解決的一種道路病害。裂縫的產(chǎn)生 不但破壞了浙青路面的整體性、連續(xù)性及美觀，還為凍融及水損害創(chuàng)造了條件，最終形成路 面整體的結(jié)構(gòu)性破壞，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會影響。然而，經(jīng)過合理設(shè)計及嚴(yán)格 施工的浙青路面有可能避免由裂縫引起的結(jié)構(gòu)性破壞，原因在于浙青混凝土是一種粘彈塑 性材料，在一定的條件下具有裂縫自愈合能力，這也正是有些浙青路面實體工程能歷經(jīng)多 年仍具有良好服役能力的原因。浙青混凝土的裂縫自愈合現(xiàn)象是一個較為復(fù)雜的過程，受 多種因素的制約，除自身內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)之外，荷載水平和溫濕度條件是最為關(guān)鍵的環(huán)境因 素。到目前為止，盡管國內(nèi)外研究人員已對浙青路面疲勞裂縫的自愈合行為進(jìn)行了較多研 究，但尚未開發(fā)出一種能研究浙青混凝土在荷載和環(huán)境單獨或耦合作用下裂縫自愈行為的 專用儀器。因此，為完善浙青混凝土損傷斷裂理論，提高浙青路面的裂縫控制技術(shù)，延長浙 青路面的服役壽命，有必要開發(fā)一套對浙青混凝土在不同荷載及環(huán)境條件作用下的裂縫自 愈合性能進(jìn)行研究的試驗儀器。發(fā)明內(nèi)容[0003]本實用新型要解決的技術(shù)問題就是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計合 理、結(jié)構(gòu)簡單、自動化程度高、能模擬多種工況條件來研究浙青混凝土裂縫自愈合行為的試 驗儀器。[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案為[0005]一種浙青混凝土裂縫自愈合模擬試驗儀，包括主機(jī)架、試驗控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、 環(huán)境模擬箱、剛性水槽、試件、試件限位夾具、車輪荷載模擬裝置、試件愈合力施加裝置和加 載架水平往復(fù)移動機(jī)構(gòu)，以及溫度環(huán)境控制裝置和模擬濕度環(huán)境的水循環(huán)系統(tǒng)，主機(jī)架上 安裝有環(huán)境模擬箱，所述環(huán)境模擬箱至少由內(nèi)、外剛性層和中間的保溫層組成，環(huán)境模擬箱 內(nèi)中部底壁上安裝有剛性水槽，剛性水槽內(nèi)安裝有試件和試件限位夾具，試件一側(cè)垂直上 方設(shè)置有車輪荷載模擬裝置，車輪荷載模擬裝置所含試驗輪與對應(yīng)的試件之間為滾動配合 連接。試件水平向另一側(cè)設(shè)置有試件愈合力施加和測試裝置，車輪荷載模擬裝置所含加載 架上設(shè)置有加載架水平往復(fù)移動機(jī)構(gòu)，剛性水槽下方設(shè)置模擬濕度環(huán)境的水循環(huán)系統(tǒng)，水 平往復(fù)移動機(jī)構(gòu)所含電動機(jī)、模擬濕度環(huán)境的水循環(huán)系統(tǒng)的水泵和溫度環(huán)境控制裝置所含 溫度傳感器均通過電纜和主機(jī)架一側(cè)的試驗控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，環(huán)境模擬箱內(nèi)一側(cè) 壁上安裝有溫度環(huán)境模擬和控制裝置，所述溫度環(huán)境模擬和控制裝置所含制冷機(jī)組安裝在 主機(jī)架內(nèi)側(cè)，其所含冷凝器安裝在環(huán)境模擬箱外壁上，制冷機(jī)組、冷凝器和溫度環(huán)境控制裝置所含的安裝在環(huán)境模擬箱內(nèi)側(cè)壁的蒸發(fā)器兩兩之間通過管道連通，水平往復(fù)移動機(jī)構(gòu)所 含電動機(jī)安裝在環(huán)境模擬箱的底部，其與穿過環(huán)境模擬箱底部的水平往復(fù)移動機(jī)構(gòu)所含的 聯(lián)軸連接，所述模擬濕度環(huán)境的水循環(huán)系統(tǒng)所含循環(huán)水泵安裝在環(huán)境模擬箱底部，循環(huán)水 泵安裝在模擬濕度環(huán)境的水循環(huán)系統(tǒng)所含的循環(huán)管路上。[0006]所述車輪荷載模擬裝置包括加載架，加載架的中部分別安裝有杠桿和施壓滑桿， 杠桿中部與加載架通過轉(zhuǎn)軸鉸接，杠桿的一側(cè)螺紋連接安裝有配重砣，配重砣外側(cè)的杠桿 上安裝有緊固螺母，杠桿的另一側(cè)末端固定有拉繩，拉繩的另一端纏繞在與加載架轉(zhuǎn)動連 接的搖輪上，搖輪上安裝有搖把，搖輪和加載架之間設(shè)有鎖緊銷，施壓滑桿上部與杠桿的中 部通過轉(zhuǎn)軸鉸接，施壓滑桿的中部穿過加載架上的滑孔，施壓滑桿的下部安裝有與試件滾 動配合的試驗輪，所述上滑軌和下滑軌的軌道方向與剛性水槽的長度方向一致。[0007]所述試驗輪與試件的數(shù)量相同，且至少有一個。[0008]所述試驗控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括控制器和與控制器通過電纜連接的計算機(jī)，所 述控制器集成了溫控儀、A/D轉(zhuǎn)換與信號放大模塊，通過電纜與電動機(jī)、加熱管、制冷機(jī)組、 風(fēng)扇、溫度傳感器、水泵和荷載傳感器連接，并且采用usb接口與計算機(jī)連接。[0009]所述溫度環(huán)境控制裝置包括環(huán)境模擬箱內(nèi)側(cè)壁安裝的加熱管，加熱管上方的蒸發(fā) 器，安裝在環(huán)境模擬箱外壁上的冷凝器，固定安裝在主機(jī)架內(nèi)側(cè)的制冷機(jī)組，加熱管一側(cè)的 風(fēng)扇，安裝在剛性水槽內(nèi)壁的溫度傳感器，以及集成在控制器上的溫控儀。[0010]所述試件限位夾具包括分別固定安裝在剛性水槽內(nèi)的夾具底板、夾具前擋板、夾 具后擋板和夾具左頂板。[0011]所述試件愈合力施加裝置包括安裝在剛性水槽一側(cè)、環(huán)境模擬箱側(cè)壁上的反力 架，所述試件另一側(cè)設(shè)置的面向試件有伸出端的“門”字形傳力塊，傳力塊的外側(cè)通過緊固 件安裝有荷載傳感器，荷載傳感器外端設(shè)置有安裝在反力架上的旋緊螺釘，旋緊螺釘與荷 載傳感器接觸端為半球面，二者為點接觸或球面接觸。[0012]所述加載架水平往復(fù)移動機(jī)構(gòu)包括加載架上部安裝的兩個滑輪，加載架下部安裝 有一個滑輪，上部滑輪和下部滑輪分別與固定在環(huán)境模擬箱內(nèi)側(cè)壁上的上滑軌和下滑軌滾 動配合連接，加載架的下部通過軸承與水平面內(nèi)的曲柄連桿連接，曲柄連桿末端通過聯(lián)軸 與固定安裝在環(huán)境模擬箱底部的電動機(jī)連接，所述曲柄連桿的運動行程等于試件的長度。[0013]所述上滑軌和上部滑輪、下滑軌和下部滑輪的接觸面分別設(shè)有與上部滑輪、下部 滑輪寬度匹配的凹形通槽。[0014]所述剛性水槽采用不銹鋼制成，所述模擬濕度環(huán)境的水循環(huán)系統(tǒng)包括剛性水槽的 右端底部和左側(cè)壁分別設(shè)置有出水口和進(jìn)水口，出水口和進(jìn)水口通過循環(huán)管路與循環(huán)水泵 連接，連接出水口的出水管與三通連接，三通與放水閥和循環(huán)水泵連接，所述環(huán)境模擬箱內(nèi) 層和保溫層之間、外層和保溫層之間相接觸或設(shè)置有間隙。[0015]本實用新型技術(shù)方案的有益效果是[0016]1、在結(jié)構(gòu)上，本實用新型浙青混凝土裂縫自愈合模擬試驗儀包括主機(jī)架、試驗控 制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、環(huán)境模擬箱、剛性水槽、試件、試件限位夾具、車輪荷載模擬裝置、試件 愈合力施加裝置和加載架水平往復(fù)移動機(jī)構(gòu)，以及溫度環(huán)境控制裝置，濕度環(huán)境控制裝置。 水平往復(fù)移動機(jī)構(gòu)所含電動機(jī)、水循環(huán)系統(tǒng)所含水泵、試件愈合力施加裝置所含荷載傳感 器和溫度環(huán)境控制裝置所含溫度傳感器均通過電纜與試驗控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，自動化程度高，控制精度高，能夠完全模擬研究多種工況條件下浙青混凝 土的裂縫自愈合行為，也就是說，本實用新型不但能對經(jīng)過拉伸(直接拉伸或彎拉)后帶損 傷的小梁試件進(jìn)行單個環(huán)境因素作用下的裂縫自愈合性能模擬，也能對荷載、溫度和濕度 耦合作用下的小梁試件進(jìn)行裂縫自愈合模擬，還可根據(jù)研究需要，依據(jù)浙青的時溫等效關(guān) 系進(jìn)行更高溫度下的加速自愈合模擬。[0017]2、在結(jié)構(gòu)上，本實用新型所述上滑軌、下滑軌和剛性水槽相互平行，且保證在垂直 平面內(nèi)剛性聯(lián)接，平行度保證了加載架能沿著上下滑軌做水平方向的往復(fù)運動，剛性聯(lián)接 保證了試驗輪能對試件施加足夠的荷載；上滑軌和下滑軌與滑輪的接觸面均為凹槽型設(shè) 計，這樣保證了加載架不會脫出滑軌，運動可靠；加載架上部安裝的兩個滑輪，加載架下部 安裝有一個滑輪，三個滑輪的設(shè)計保證了加載架在垂直平面內(nèi)的穩(wěn)定性和水平方向移動的 靈活性；配重砣與杠桿通過螺紋聯(lián)接，配重砣沿杠桿的旋轉(zhuǎn)移動可精確調(diào)整試驗輪對試件 的壓力；搖輪和加載架之間設(shè)有鎖緊銷，將鎖緊銷插入搖輪與加載架上的鎖緊孔內(nèi)，防止試 驗輪落下，工作安全可靠，搖輪上安裝有搖把，操作方便。[0018]3、在結(jié)構(gòu)上，本實用新型所述剛性水槽為不銹鋼材質(zhì)制成，具有足夠的強(qiáng)度，這樣 可將試件和試件夾具固定在其中，并可承受對試件所施加的初始愈合力；剛性水槽還可盛 水，用于模擬濕度環(huán)境條件，剛性水槽的右端底部和左側(cè)壁分別設(shè)置有出水口和進(jìn)水口，出 水口和進(jìn)水口通過循環(huán)管路與循環(huán)水泵連接，連接出水口的出水管與三通連接，三通再連 接放水閥和循環(huán)水泵，放水閥便于在試驗結(jié)束時將水及時排出；所述環(huán)境模擬箱內(nèi)層和保 溫層之間、外層和保溫層之間設(shè)置有間隙，由于間隙內(nèi)空氣的進(jìn)一步隔離作用，環(huán)境模擬箱 的保溫性能更好，受外界環(huán)境的影響更??；傳力塊設(shè)計成一個“門”字形的曲拱結(jié)構(gòu)，既能 保證力和位移的有效傳遞，也避免了水對荷載傳感器的不利影響；控制器集成了溫控儀、A/ D轉(zhuǎn)換與信號放大模塊，通過電纜與電動機(jī)、加熱管、制冷機(jī)組、風(fēng)扇、溫度傳感器、水泵和荷 載傳感器的連接，采用usb接口與計算機(jī)聯(lián)接，控制精準(zhǔn)，自動化程度高。[0019]4、綜上，本實用新型的浙青混凝土裂縫自愈合模擬試驗儀設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，自 動化程度高，控制精準(zhǔn)，能模擬研究多種工況條件下浙青混凝土的裂縫自愈合行為，而且， 操作方便，安全可靠，非常適于推廣實施。[0020]附圖及說明[0021]
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中[0022]

圖1為本實用新型浙青混凝土裂縫自愈合模擬試驗儀的結(jié)構(gòu)示意圖；[0023]圖2為圖1所示浙青混凝土裂縫自愈合模擬試驗儀的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖；[0024]圖3為本實用新型浙青混凝土裂縫自愈合模擬試驗儀的電連接示意圖；[0025]圖4為本實用新型浙青混凝土裂縫自愈合模擬試驗儀的控制和數(shù)據(jù)采集工作原 理示意圖；[0026]圖中序號1、杠桿，2、配重砣緊固螺母，3、配重砣，4、下滑軌，5、施壓滑桿，6、上滑 軌，7、加載架，8、滑輪，9、拉繩，10、鎖緊銷，，11、搖輪，12、搖把，13、曲柄連桿，14、聯(lián)軸， 15、試驗輪，16、電動機(jī)，17、循環(huán)水泵，18、出水口，19、放水閥，20、進(jìn)水口，21、夾具左頂板， 22、夾具底板，23、夾具后擋板，24、夾具前擋板，25、試件，26、傳力塊，27、剛性水槽，28、反力 架，29、旋緊螺釘，30、荷載傳感器，31、制冷機(jī)組，32、蒸發(fā)器，33、冷凝器，34、風(fēng)扇，35、加熱 管，36、溫度傳感器，37、環(huán)境模擬箱，38、主機(jī)架，39、控制器，40、溫控儀，41、計算機(jī)。[0027]具體實施方式
[0028]實施例一[0029]參見圖1至圖4。圖中，本實用新型浙青混凝土裂縫自愈合模擬試驗儀，包括主機(jī) 架38、試驗控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、環(huán)境模擬箱37、剛性水槽27、試件25、試件限位夾具、車輪 荷載模擬裝置、試件愈合力施加裝置和加載架水平往復(fù)移動機(jī)構(gòu)，以及溫度環(huán)境控制裝置 和模擬濕度環(huán)境的水循環(huán)系統(tǒng)，主機(jī)架38為整個儀器的支撐結(jié)構(gòu)，主機(jī)架38上安裝環(huán)境模 擬箱37，所述環(huán)境模擬箱37由內(nèi)、外剛性層和中間的保溫層組成，所述環(huán)境模擬箱37內(nèi)層 和保溫層之間、外層和保溫層之間相接觸，環(huán)境模擬箱37內(nèi)中部底壁上安裝有剛性水槽 27，剛性水槽27內(nèi)安裝有試件25和試件限位夾具，試件25 —側(cè)垂直上方設(shè)置有車輪荷載 模擬裝置，車輪荷載模擬裝置所含試驗輪15與對應(yīng)的試件25之間為滾動配合連接，試件25 水平向另一側(cè)設(shè)置有試件愈合力施加裝置，車輪荷載模擬裝置所含加載架7上設(shè)置有加載 架水平往復(fù)移動機(jī)構(gòu)，環(huán)境模擬箱37內(nèi)一側(cè)壁上安裝有溫度環(huán)境模擬和控制裝置，剛性水 槽27下方設(shè)置模擬濕度環(huán)境的水循環(huán)系統(tǒng)，水平往復(fù)移動機(jī)構(gòu)所含電動機(jī)16、水循環(huán)系統(tǒng) 所含循環(huán)水泵17、試件愈合力施加裝置所含荷載傳感器30和溫度環(huán)境模擬和控制裝置所 含溫度傳感器36均通過電纜和主機(jī)架一側(cè)的試驗控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，所述溫度環(huán) 境模擬和控制裝置所含制冷機(jī)組31安裝在主機(jī)架38內(nèi)側(cè)，其所含冷凝器33安裝在環(huán)境模 擬箱37外壁上，制冷機(jī)組31、冷凝器33和溫度環(huán)境控制裝置所含的安裝在環(huán)境模擬箱37 內(nèi)側(cè)壁的蒸發(fā)器32兩兩之間通過管道連通，水平往復(fù)移動機(jī)構(gòu)所含電動機(jī)16安裝在環(huán)境 模擬箱37的底部，其與穿過環(huán)境模擬箱37底部的水平往復(fù)移動機(jī)構(gòu)所含的聯(lián)軸14連接， 所述模擬濕度環(huán)境的水循環(huán)系統(tǒng)所含循環(huán)水泵17安裝在環(huán)境模擬箱37底部，循環(huán)水泵17 安裝在模擬濕度環(huán)境的水循環(huán)系統(tǒng)所含的循環(huán)管路上。[0030]杠桿1、配重砣緊固螺母2、配重砣3、下滑軌4、施壓滑桿5、上滑軌6、加載架7、滑 輪8、拉繩9、鎖緊銷10、搖輪11、搖把12、曲柄連桿13、聯(lián)軸14、試驗輪15等組成了本實用 新型的車輪荷載模擬裝置。上滑軌6、下滑軌4和剛性水槽27相互平行，且保證在垂直平面 內(nèi)剛性聯(lián)接。平行度保證了加載架7能沿著上下滑軌做水平方向的往復(fù)運動，剛性聯(lián)接保 證了試驗輪能對試件施加足夠的荷載；上滑軌6和下滑軌4與滑輪8的接觸面均為凹槽型 設(shè)計，這樣保證了加載架7不會脫出滑軌。加載架上端向外伸出一個呈“T”型的水平支桿， 其水平端桿與上滑軌6平行對應(yīng)，正對上滑軌6的一面設(shè)置兩個滑輪8，加載架7下部伸出 一個支桿，端部與下滑軌4相對應(yīng)，與下滑軌對應(yīng)面設(shè)置一個滑輪8，三個滑輪8的設(shè)計保證 了加載架7在垂直平面內(nèi)的穩(wěn)定性。加載架7沿上下滑軌的水平方向運動行程正好等于試 件的長度，也即曲柄連桿13的運動行程。加載架7通過軸承及轉(zhuǎn)軸與曲柄連桿13聯(lián)接，曲 柄連桿13通過聯(lián)軸14與電動機(jī)16聯(lián)接，電動機(jī)16設(shè)置在環(huán)境模擬箱37外的主機(jī)架38 上，試驗輪15通過施壓滑桿5和杠桿I與加載架7聯(lián)接，施壓滑桿5可在加載架7的滑孔 內(nèi)上下移動，從而帶動試驗輪15對試件25進(jìn)行加載或卸載，施壓滑桿5與杠桿I也通過軸 聯(lián)接，但設(shè)置在杠桿I上的軸孔為橢圓形，這樣確保杠桿I對施壓滑桿5進(jìn)行施壓時傳力的 準(zhǔn)確性，杠桿I通過軸與加載架7聯(lián)接，杠桿I在靠近施壓滑桿5的一端設(shè)置配重砣3，配重 砣3與杠桿I通過螺紋聯(lián)接，配重砣3沿杠桿I的旋轉(zhuǎn)移動可精確調(diào)整試驗輪15對試件25 的壓力，配重砣緊固螺母2用于固定配重砣3，杠桿I的另一端聯(lián)接拉繩9，拉繩9可繞在搖 輪11的轉(zhuǎn)動軸上，當(dāng)需要給試件加、卸載時，搖動搖把12帶動搖輪11將拉繩9纏繞或脫開轉(zhuǎn)軸，杠桿I另一端帶動試驗輪15接觸或脫離試件，然后將鎖緊銷10插入搖輪11與加載 架7上的鎖緊孔內(nèi)，防止試驗輪上下運動。[0031]剛性水槽27固定在環(huán)境模擬箱下部中央，是模擬試件遭受溫度和濕度環(huán)境條件 的裝置，其材質(zhì)為不銹鋼。剛性水槽27具有足夠的強(qiáng)度，這樣可將試件和試件夾具固定在 其中，并可承受對試件所施加的初始愈合力。剛性水槽27的右端底部設(shè)置有出水口 18，左 側(cè)壁設(shè)置有進(jìn)水口 20，出水口和進(jìn)水口通過循環(huán)管路與循環(huán)水泵17連接。連接出水口的出 水管與三通連接，三通與放水閥19和循環(huán)水泵17連接。放水閥19便于在試驗結(jié)束時將水 及時排出。循環(huán)水泵17通過電纜連接到與計算機(jī)41相連接的控制器39上，通過計算機(jī)設(shè) 定的程序進(jìn)行運行，保持水溫的恒定。[0032]夾具底板22、夾具后擋板23、夾具前擋板24通過螺栓固定在剛性水槽27內(nèi)，作為 試件的側(cè)向限位裝置，夾具左頂板21和傳力塊26用于限制待修復(fù)試件的水平移動，從而獲 得裂縫修復(fù)力。[0033]反力架28設(shè)置在剛性水槽27的右端中部，與剛性水槽27剛性連接成一體，反力 架28的右端支座上安裝一旋緊螺釘29，旋緊螺釘29與荷載傳感器30對應(yīng)，荷載傳感器30 通過螺栓與傳力塊26聯(lián)接在一起，傳力塊26的另一端直接頂在試件的右端，這就組成了試 件的愈合力施加裝置，用于對已損傷試件提供初始愈合力。荷載傳感器30通過電纜連接到 與計算機(jī)41相連接的控制器39上，用于記錄試驗過程中試驗輪15提供的荷載對愈合力的 影響。傳力塊26設(shè)計成一個曲拱形的結(jié)構(gòu)，有足夠的剛度，避免彎矩的產(chǎn)生，既能保證力和 位移的有效傳遞，也避免了水對荷載傳感器30的不利影響。[0034]蒸發(fā)器32設(shè)置在環(huán)境模擬箱37的內(nèi)壁一側(cè)，制冷機(jī)組31安裝在主機(jī)架38上，冷 凝器33安裝在環(huán)境模擬箱37外壁，蒸發(fā)器32、制冷機(jī)組31和冷凝器33通過導(dǎo)管順序連 接，組成制冷機(jī)構(gòu)。制冷機(jī)組31通過電纜與集成在控制器39內(nèi)的溫控儀40聯(lián)接。加熱管 35也設(shè)置在環(huán)境模擬箱37的內(nèi)壁一側(cè)，靠近底部，旁側(cè)設(shè)置風(fēng)扇34，加熱管35通過電纜與 集成在控制器39內(nèi)的溫控儀40聯(lián)接。溫度傳感器36安裝在剛性水槽的左壁上，用于測定 試件周圍的環(huán)境溫度。溫度傳感器36也通過電纜與集成在控制器39內(nèi)的溫控儀40聯(lián)接。 控制器39通過電纜與計算機(jī)41聯(lián)接，這就構(gòu)成了本實用新型的溫度環(huán)境控制系統(tǒng)，其有效 溫度控制范圍為-40 70°C，控制精度±0. 5°C。[0035]控制器39集成了溫控儀、A/D轉(zhuǎn)換與信號放大模塊，采用usb接口與計算機(jī)41聯(lián) 接。同時，控制器39通過電纜分別與電動機(jī)16、加熱管35、制冷機(jī)組31、風(fēng)扇34、溫度傳感 器36、水泵17和荷載傳感器30相聯(lián)接，組成了整個儀器的試驗控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。控制 并記錄試驗輪15的往返次數(shù)，控制并記錄溫濕度歷程以及記錄愈合力歷程。[0036]本實例中礦料級配采用JTG F40— 2004規(guī)范規(guī)定的密級配浙青混凝土級配范圍 中值，粒徑在1. 18mm以上的為多孔玄武巖，1. 18mm以下的為石灰?guī)r，填料為磨細(xì)石灰石粉。 所用浙青為重交AH-70。本實例中自愈能力采用小梁試件的彎曲試驗進(jìn)行評價，對彎曲斷 裂后的試件在模擬一定的工況下對裂縫進(jìn)行修復(fù)，試驗方法和步驟如下在設(shè)定溫度下按 照J(rèn)TJ 052-2000規(guī)程規(guī)定的方法進(jìn)行小梁彎曲試驗，得到破壞后的帶縫試件，隨后將帶縫 試件按成型碾壓和加載時相一致的方向裝入殷鋼制成的車轍試模中，再放入環(huán)境模擬試驗 系統(tǒng)，模擬溫度、荷載等條件單獨或耦合作用對試件裂縫自愈的影響，達(dá)設(shè)定的條件后再對 試件進(jìn)行彎曲試驗。自愈能力以自愈指數(shù)表示，計算公式如下
權(quán)利要求1.一種浙青混凝土裂縫自愈合模擬試驗儀，其特征是包括主機(jī)架、試驗控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、環(huán)境模擬箱、剛性水槽、試件、試件限位夾具、車輪荷載模擬裝置、試件愈合力施加裝置和加載架水平往復(fù)移動機(jī)構(gòu)，以及溫度環(huán)境控制裝置和模擬濕度環(huán)境的水循環(huán)系統(tǒng)，主機(jī)架上安裝環(huán)境模擬箱，所述環(huán)境模擬箱至少由內(nèi)、外剛性層和中間的保溫層組成，環(huán)境模擬箱內(nèi)中部底壁上安裝有剛性水槽，剛性水槽內(nèi)安裝有試件和試件限位夾具，試件一側(cè)垂直上方設(shè)置有車輪荷載模擬裝置，車輪荷載模擬裝置所含試驗輪與對應(yīng)的試件之間為滾動配合連接，試件水平向另一側(cè)設(shè)置有試件愈合力施加裝置，車輪荷載模擬裝置所含加載架上設(shè)置有加載架水平往復(fù)移動機(jī)構(gòu)，環(huán)境模擬箱內(nèi)一側(cè)壁上安裝有溫度環(huán)境模擬和控制裝置，剛性水槽下方設(shè)置模擬濕度環(huán)境的水循環(huán)系統(tǒng)，水平往復(fù)移動機(jī)構(gòu)所含電動機(jī)、模擬濕度環(huán)境的水循環(huán)系統(tǒng)所含循環(huán)水泵、試件愈合力施加裝置所含荷載傳感器和溫度環(huán)境模擬和控制裝置所含溫度傳感器均通過電纜和主機(jī)架一側(cè)的試驗控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，所述溫度環(huán)境模擬和控制裝置所含制冷機(jī)組安裝在主機(jī)架內(nèi)側(cè)，其所含冷凝器安裝在環(huán)境模擬箱外壁上，制冷機(jī)組、冷凝器和溫度環(huán)境控制裝置所含的安裝在環(huán)境模擬箱內(nèi)側(cè)壁的蒸發(fā)器兩兩之間通過管道連通，水平往復(fù)移動機(jī)構(gòu)所含電動機(jī)安裝在環(huán)境模擬箱的底部，其與穿過環(huán)境模擬箱底部的水平往復(fù)移動機(jī)構(gòu)所含的聯(lián)軸連接，所述模擬濕度環(huán)境的水循環(huán)系統(tǒng)所含循環(huán)水泵安裝在環(huán)境模擬箱底部，循環(huán)水泵安裝在模擬濕度環(huán)境的水循環(huán)系統(tǒng)所含的循環(huán)管路上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浙青混凝土裂縫自愈合模擬試驗儀，其特征是所述車輪荷載模擬裝置包括加載架，加載架的中部分別安裝有杠桿和施壓滑桿，杠桿中部與加載架通過轉(zhuǎn)軸鉸接，杠桿的一側(cè)螺紋連接安裝有配重砣，配重砣外側(cè)的杠桿上安裝有緊固螺母，杠桿的另一側(cè)末端固定有拉繩，拉繩的另一端纏繞在與加載架轉(zhuǎn)動連接的搖輪上，搖輪上安裝有搖把，搖輪和加載架之間設(shè)有鎖緊銷，施壓滑桿上部與杠桿的中部通過轉(zhuǎn)軸鉸接，施壓滑桿的中部穿過加載架上的滑孔，施壓滑桿的下部安裝有與試件滾動配合的試驗輪，所述上滑軌和下滑軌的軌道方向與剛性水槽的長度方向一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的浙青混凝土裂縫自愈合模擬試驗儀，其特征是所述試驗輪與試件的數(shù)量相同，且至少有一個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浙青混凝土裂縫自愈合模擬試驗儀，其特征是所述試驗控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括控制器和與控制器通過電纜連接的計算機(jī)，所述控制器集成了溫控儀、A/D轉(zhuǎn)換與信號放大模塊,通過電纜與電動機(jī)、加熱管、制冷機(jī)組、風(fēng)扇、溫度傳感器、水泵和荷載傳感器連接，并且采用usb接口與計算機(jī)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浙青混凝土裂縫自愈合模擬試驗儀，其特征是所述溫度環(huán)境控制裝置包括環(huán)境模擬箱內(nèi)側(cè)壁安裝的加熱管，加熱管上方的蒸發(fā)器，安裝在環(huán)境模擬箱外壁上的冷凝器，固定安裝在主機(jī)架內(nèi)側(cè)的制冷機(jī)組，加熱管一側(cè)的風(fēng)扇，安裝在剛性水槽內(nèi)壁的溫度傳感器，以及集成在與計算機(jī)連接的控制器上的溫控儀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浙青混凝土裂縫自愈合模擬試驗儀，其特征是所述試件限位夾具包括分別固定安裝在剛性水槽內(nèi)壁上的夾具底板、夾具前擋板、夾具后擋板和夾具左頂板。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浙青混凝土裂縫自愈合模擬試驗儀，其特征是所述試件愈合力施加裝置包括安裝在剛性水槽一側(cè)、環(huán)境模擬箱底壁上的反力架，所述試件另一側(cè)設(shè)置有面向試件有伸出端的“門”字形傳力塊，傳力塊的外側(cè)通過緊固件安裝有荷載傳感器，荷載傳感器外端設(shè)置有安裝在反力架上的旋緊螺釘，旋緊螺釘與荷載傳感器接觸端為半球面，二者為點接觸或球面接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浙青混凝土裂縫自愈合模擬試驗儀，其特征是所述加載架水平往復(fù)移動機(jī)構(gòu)包括加載架上部安裝的兩個滑輪，加載架下部安裝有一個滑輪，上部滑輪和下部滑輪分別與固定在環(huán)境模擬箱內(nèi)側(cè)壁上的上滑軌和下滑軌滾動配合連接，加載架的下部通過軸承及轉(zhuǎn)軸與水平面內(nèi)的曲柄連桿連接，曲柄連桿末端通過聯(lián)軸與固定安裝在環(huán)境模擬箱底部的電動機(jī)連接，所述曲柄連桿的運動行程等于試件的長度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的浙青混凝土裂縫自愈合模擬試驗儀，其特征是所述上滑軌和上部滑輪、下滑軌和下部滑輪的接觸面分別設(shè)有與上部滑輪、下部滑輪寬度匹配的凹形通槽。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浙青混凝土裂縫自愈合模擬試驗儀，其特征是所述剛性水槽采用不銹鋼制成，所述模擬濕度環(huán)境的水循環(huán)系統(tǒng)包括剛性水槽的右端底部和左側(cè)壁分別設(shè)置的出水口和進(jìn)水口，出水口和進(jìn)水口通過循環(huán)管路與循環(huán)水泵連接，連接出水口的出水管與三通連接，三通與放水閥和循環(huán)水泵連接，所述環(huán)境模擬箱內(nèi)層和保溫層之間、夕卜層和保溫層之間相接觸或設(shè)置有間隙。
專利摘要一種瀝青混凝土裂縫自愈合模擬試驗儀，包括主機(jī)架、試驗控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、環(huán)境模擬箱、剛性水槽、試件、試件限位夾具、車輪荷載模擬裝置、試件愈合力施加裝置和加載架水平往復(fù)移動機(jī)構(gòu)、溫度環(huán)境控制裝置和模擬濕度環(huán)境水循環(huán)系統(tǒng)，主機(jī)架上安裝有環(huán)境模擬箱，環(huán)境模擬箱至少由內(nèi)、外剛性層和中間的保溫層組成，環(huán)境模擬箱內(nèi)中部底壁上安裝有剛性水槽，剛性水槽內(nèi)安裝有試件和試件限位夾具，試件一側(cè)垂直上方設(shè)置有車輪荷載模擬裝置，車輪荷載模擬裝置所含試驗輪與對應(yīng)的試件之間為滾動配合連接，試件水平向另一側(cè)設(shè)置有試件愈合力施加和測試裝置，車輪荷載模擬裝置所含加載架上設(shè)置有加載架水平往復(fù)移動機(jī)構(gòu)，剛性水槽下方設(shè)置模擬濕度環(huán)境的水循環(huán)系統(tǒng)。本實用新型自動化程度高，控制精準(zhǔn)，能模擬研究多種工況條件下瀝青混凝土的裂縫自愈合行為，操作方便，安全可靠。
文檔編號G01N33/38GK202854132SQ201220438219
公開日2013年4月3日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者高丹盈, 湯寄予, 趙軍, 齊新華 申請人:鄭州大學(xué), 華北水利水電學(xué)院