本發(fā)明涉及道路工程薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)設計與施工中的性能研究與檢驗、結(jié)構(gòu)驗證與檢測技術領域，特別是涉及一種用于薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)剪切的試驗裝置及方法。

背景技術：

目前，我國公路保有量接近450萬公里，瀝青路面是高等級公路最為主要的結(jié)構(gòu)形式。公路的主要建設工作已從新建向養(yǎng)護轉(zhuǎn)變，如何對現(xiàn)有的瀝青路面進行養(yǎng)護是全國道路工作者高度關注的問題。而近年來，由于石料的減少，瀝青成本的增加以及橋梁隧道比例越來越多，要求道路養(yǎng)護往輕薄和節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展。

在此基礎上發(fā)展起來的超薄瀝青路面結(jié)構(gòu)在功能性、環(huán)保性等方面有顯著的優(yōu)勢。然而，超薄瀝青路面在實際使用過程中，易發(fā)生脫皮、推移等破壞。因此，要實現(xiàn)超薄瀝青路面的應用與發(fā)展，要求薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)抗推移、拉拔、旋轉(zhuǎn)等性能達到相應的指標。

在實際的設計與施工檢測中,針對薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)的混合料性能評價尚未形成完善的體系，尤其是結(jié)構(gòu)抗剪強度的測試與實際的道路工作狀態(tài)存在一定偏差。實際道路中，瀝青路面表層不僅存在車輪輪胎摩擦而導致的剪切應力，還存在因車輪轉(zhuǎn)向而形成的扭矩作用，這種輪胎轉(zhuǎn)動帶來的扭矩會極大地降低薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)的最大抗剪強度，加大了瀝青路面被剪切破壞的可能性。其次，試驗過程中基本采用人工施加載荷的方式，存在人工測量讀數(shù)誤差。在這種測評條件下，盡管結(jié)果顯示瀝青低溫條件下應有的彈性和塑性、高溫條件下的強度和熱穩(wěn)定性、與各種工作結(jié)構(gòu)表面的粘結(jié)力及耐疲勞性測試合格，但路面卻在使用壽命遠未達到設計壽命時就出現(xiàn)了骨料松散、坑洞、麻面等不同程度的損壞。

因此，為了完善薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)評價體系，如何提供一種精確的測試及評價薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)抗旋轉(zhuǎn)剪切性能的方法，開發(fā)專用的薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)剪切試驗裝置，實現(xiàn)對超薄瀝青路面性能測試的自動化操作，成為本領域技術人員亟需解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)剪切的試驗裝置及方法，以實現(xiàn)對薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)性能精確測試的自動化操作。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)剪切的試驗裝置，包括：

轉(zhuǎn)盤，所述轉(zhuǎn)盤底部設有模擬輪胎橡膠墊，所述模擬輪胎橡膠墊與薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)接觸；

電機，通過一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器與所述轉(zhuǎn)盤連接，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器用于驅(qū)動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器與所述轉(zhuǎn)盤之間設有扭矩傳感器，所述扭矩傳感器用于檢測所述轉(zhuǎn)盤作用于所述薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)上的扭矩；

操控臺，分別與所述電機和所述扭矩傳感器電連接，所述操控臺用于設定所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器的工作參數(shù)，并控制所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器按照設定的工作參數(shù)工作；所述操控臺控制所述電機的運轉(zhuǎn)；所述操控臺還用于讀取所述扭矩傳感器的檢測數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述檢測數(shù)據(jù)控制所述電機和所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器的啟停。

可選的，所述轉(zhuǎn)盤的底面為圓形。

可選的，所述轉(zhuǎn)盤的底面為向下凸出的半圓柱面。

可選的，所述模擬輪胎橡膠墊的形狀與所述轉(zhuǎn)盤的底面形狀相適配，且所述模擬輪胎橡膠墊與薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)的接觸面設有輪胎表面紋路。

可選的，所述操控臺上設有顯示儀，所述顯示儀與所述扭矩傳感器相連接，用于顯示扭矩傳感器檢測的扭矩數(shù)值以及顯示所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器的設定工作參數(shù)。

可選的，所述操控臺還包括電機啟動鍵、電機停止鍵、選擇按鍵、數(shù)值增加按鍵、數(shù)值減小按鍵，所述選擇按鍵用于選擇所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器需要設定的參數(shù)，所述數(shù)值增加按鍵和數(shù)值減小按鍵用于調(diào)節(jié)所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器的工作參數(shù)的大小，實現(xiàn)所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器的工作參數(shù)的設定。

本發(fā)明還提供了一種用于薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)剪切的試驗方法，利用上述的用于薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)剪切的試驗裝置進行試驗，所述試驗方法包括：

啟動電機；

開啟旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器，并使所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器按照設定的工作參數(shù)驅(qū)動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，使模擬輪胎橡膠墊對待測薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)試件產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)剪切；

獲取扭矩傳感器檢測的扭矩；

判斷待測薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)試件是否發(fā)生旋轉(zhuǎn)剪切破壞，若是，關閉電機和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器；若否，返回獲取扭矩傳感器檢測的扭矩的步驟。

可選的，在所述啟動電機之前，所述試驗方法還包括：

連接轉(zhuǎn)盤底部的模擬輪胎橡膠墊和待測薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)試件；

設定旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器的工作參數(shù)，所述工作參數(shù)包括扭矩和旋轉(zhuǎn)速率。

可選的，所述將轉(zhuǎn)盤底部的模擬輪胎橡膠墊與待測薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)試件緊固連接，具體包括：

在所述模擬輪胎橡膠墊下表面涂覆粘結(jié)膠；

將所述模擬輪胎橡膠墊與所述待測薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)試件接觸，使粘結(jié)膠固化。

可選的，所述判斷待測薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)試件是否發(fā)生旋轉(zhuǎn)剪切破壞，具體包括：

判斷是否存在扭矩到達峰值后逐漸下降的過程，若是，則待測薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)試件發(fā)生旋轉(zhuǎn)剪切破壞；若否待測薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)試件未發(fā)生旋轉(zhuǎn)剪切破壞。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術效果：

(1)本發(fā)明在為待測薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)試件提供扭矩的轉(zhuǎn)盤底部設置模擬輪胎橡膠墊，能夠更為準確地模擬真實路面薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)受車輪旋轉(zhuǎn)剪切的狀況，能更準確地評價試件的力學性能。本發(fā)明對完善薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)力學性能評價體系具有一定作用。

(2)本發(fā)明通過設置在轉(zhuǎn)盤和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器之間的扭矩傳感器實時檢測扭矩施加速率和扭矩大小。當扭矩傳感器檢測到試樣破壞時，操控臺的控制電機自動閉合，也可以進行手動閉合，此時電機、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器均斷電關閉，顯示儀顯示試驗數(shù)據(jù)，極大程度上實現(xiàn)了由人工操作到機械自動化的轉(zhuǎn)變。

(3)本發(fā)明通過操控臺和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器，可控制扭矩施加的速率；通過扭矩傳感器，能實時檢測并記錄實驗數(shù)據(jù)，避免人工讀數(shù)造成的誤差，實現(xiàn)了試驗誤差最小化。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明提供的用于薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)剪切的試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的用于薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)剪切的試驗方法的流程圖。

其中，轉(zhuǎn)盤-1、模擬輪胎橡膠墊-11、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器-12、扭矩傳感器-13、電機-2、操控臺-3、顯示儀-31、電機啟動鍵-32、電機停止鍵-33、選擇按鍵-34、數(shù)值增加按鍵-35、數(shù)值減小按鍵-36。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種用于薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)剪切的試驗裝置及方法，以實現(xiàn)對薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)性能精確測試的自動化操作。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

如圖1所示，本發(fā)明提供的用于薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)剪切的試驗裝置包括轉(zhuǎn)盤1、電機2和操控臺3。

該轉(zhuǎn)盤1底部設有模擬輪胎橡膠墊11，模擬輪胎橡膠墊11與薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)接觸。

其中轉(zhuǎn)盤1的底面可以為圓形，也可以為向下凸出的半圓柱面，向下凸出的半圓柱面與實際輪胎形狀更相似，那么對薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)試件的旋轉(zhuǎn)剪切試驗會更符合實際，在一定程度上能提高試驗結(jié)果的準確度。而模擬輪胎橡膠墊11的形狀與轉(zhuǎn)盤1的底面形狀相適配，且模擬輪胎橡膠墊11與薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)的接觸面設有輪胎表面紋路。模擬輪胎橡膠墊11的材質(zhì)與輪胎的材質(zhì)相同，而且在模擬輪胎橡膠墊11的接觸面上設置的紋路與輪胎紋路相同，這樣更提高了與實際輪胎與路面的接觸的近似性，可在實驗室內(nèi)更精準地模擬真實路面收到的輪胎的旋轉(zhuǎn)剪切力，那么也就會提高試驗結(jié)果的準確度。

該電機2通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器12與轉(zhuǎn)盤1連接，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器12用于驅(qū)動轉(zhuǎn)盤1轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器12與轉(zhuǎn)盤1之間設有扭矩傳感器13，扭矩傳感器13用于檢測轉(zhuǎn)盤1作用于所述薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)上的扭矩。

該操控分別與電機2和扭矩傳感器13電連接，操控臺3用于設定旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器12的工作參數(shù)，并控制旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器12按照設定的工作參數(shù)工作；操控臺3控制電機2的運轉(zhuǎn)；操控臺3還用于讀取扭矩傳感器13的檢測數(shù)據(jù)，并根據(jù)檢測數(shù)據(jù)控制電機2和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器12的啟停。

具體的，操控臺3上可以設有顯示儀31，顯示儀31與扭矩傳感器13相連接，用于顯示扭矩傳感器13檢測的扭矩數(shù)值以及顯示旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器12的設定工作參數(shù)。該顯示儀31可以采用液晶顯示屏。

操控臺3還可以包括電機啟動鍵32、電機停止鍵33、選擇按鍵34、數(shù)值增加按鍵35、數(shù)值減小按鍵36，選擇按鍵34用于選擇旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器12需要設定的參數(shù)，如扭矩和旋轉(zhuǎn)速度；數(shù)值增加按鍵35和數(shù)值減小按鍵36用于調(diào)節(jié)所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器12的工作參數(shù)的大小，實現(xiàn)所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器12的工作參數(shù)的設定。

該操控臺3通過選擇按鍵34、數(shù)值增加按鍵35和數(shù)值減小按鍵36設定旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器12的扭矩和旋轉(zhuǎn)速度大小，并控制旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器12按照設定的扭矩和旋轉(zhuǎn)速度帶動轉(zhuǎn)盤1轉(zhuǎn)動，避免人工操作帶來的偶然誤差，從而提高試驗的準確性。

與上述實施例對應的，本發(fā)明還提供了一種用于薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)剪切的試驗方法，利用上述的用于薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)剪切的試驗裝置進行試驗，如圖2所示，所述試驗方法包括：

步驟201：啟動電機2；

步驟202：開啟旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器12，并使旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器12按照設定的工作參數(shù)驅(qū)動轉(zhuǎn)盤1轉(zhuǎn)動，使模擬輪胎橡膠墊11對待測薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)試件產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)剪切；

步驟203：獲取扭矩傳感器13檢測的扭矩；

具體的，可以是通過操控臺實時獲取扭矩數(shù)據(jù)，保證讀數(shù)的精確。

步驟204：判斷待測薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)試件是否發(fā)生旋轉(zhuǎn)剪切破壞，若是，關閉電機2和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器12；若是否，返回步驟203。

其中，在步驟201啟動電機2之前，該試驗方法還包括：

緊固連接轉(zhuǎn)盤1底部的模擬輪胎橡膠墊11和待測薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)試件；

設定旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器12的工作參數(shù)，所述工作參數(shù)包括扭矩和旋轉(zhuǎn)速率。參數(shù)設定可以通過操控臺3人工設定。

其中，將轉(zhuǎn)盤1底部的模擬輪胎橡膠墊11與待測薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)試件緊固連接的方法可以是：

在所述模擬輪胎橡膠墊11下表面涂覆粘結(jié)膠；

將所述模擬輪胎橡膠墊11與所述待測薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)試件接觸，使粘結(jié)膠固化。

當然，也可以采用其他方法將模擬輪胎橡膠墊11與待測薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)試件連接牢固，以保證模擬輪胎橡膠墊11與待測薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)試件接觸牢固。

在步驟204中，判斷待測薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)試件是否發(fā)生旋轉(zhuǎn)剪切破壞的步驟具體包括：

判斷是否存在扭矩到達峰值后逐漸下降的過程，若是，則待測薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)試件發(fā)生旋轉(zhuǎn)剪切破壞；若否待測薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)試件未發(fā)生旋轉(zhuǎn)剪切破壞。

當然，也可以采用其他判斷方法判斷待測薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)試件是否發(fā)生旋轉(zhuǎn)剪切破壞。

試樣破壞后操控臺3上的顯示儀31自動記錄所測數(shù)據(jù)，保證了試驗數(shù)據(jù)的精確性。

上述用于薄層瀝青路面結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)剪切的試驗方法中可以是操控臺自動控制實施各個步驟，也可以是人工執(zhí)行各個步驟，還可以部分操控臺實施、部分人工實施。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本發(fā)明的限制。