本實(shí)用新型涉及一種材料性能測(cè)定試驗(yàn)儀，具體指一種用于瀝青混合料勞損測(cè)定的試驗(yàn)儀。

背景技術(shù)：

從古至今，道路都是人類社會(huì)最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。隨著經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展，人們對(duì)道路行車舒適度和后期維護(hù)等方面提出了更高的要求；使得瀝青混凝土道路應(yīng)運(yùn)而生，瀝青混合料成為應(yīng)用最廣泛的道路材料。瀝青混凝土道路與一般水泥混凝土道路相比有著鋪設(shè)時(shí)間短、成本低，行車安全性高、噪音小，局部破壞易修復(fù)等優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際的使用中我們發(fā)現(xiàn)，部分瀝青混凝土道路在設(shè)計(jì)的使用年限內(nèi)就出現(xiàn)諸如裂縫、松散、坑槽、車轍等路面損害現(xiàn)象，導(dǎo)致瀝青路面的路用性能降低，為行車安全帶來(lái)了巨大隱患。此類損害多源于瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)不合理、施工工藝差等問(wèn)題，致使道路易受到降雨、高溫等環(huán)境因素和車載增大、車流量快速增長(zhǎng)等人為因素的損害。為改善以上情況，需要預(yù)先對(duì)瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)以及瀝青路面施工質(zhì)量進(jìn)行室內(nèi)工況模擬研究。

在新版《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG-E2011）中關(guān)于瀝青混合料的室內(nèi)試驗(yàn)主要有以下幾種：?jiǎn)屋S壓縮、單軸拉伸、凍融劈裂、三軸壓縮、單軸動(dòng)態(tài)模量、四點(diǎn)彎曲疲勞壽命、馬歇爾穩(wěn)定度、車轍試驗(yàn)等。以上方法多以單軸、三軸、或多點(diǎn)簡(jiǎn)支模擬瀝青路面受力情況，而實(shí)際路面承載為多軸受力。經(jīng)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，車轍試驗(yàn)是與實(shí)際車輪碾壓工況最為接近的：車轍試驗(yàn)的實(shí)質(zhì)是在特定環(huán)境下，荷載為0.7Mpa的滾輪在300mm*300mm*50^100mm長(zhǎng)方體試塊板上沿直線做往返的勞損運(yùn)動(dòng)。它能較好的模擬車輛在路面行駛、車輪碾壓路面的過(guò)程；但車轍試驗(yàn)是在恒載、恒溫下，車輪沿直線往返碾壓試塊，與車輛在路面上行駛的復(fù)雜、多變的實(shí)際工況不符，其只能測(cè)量出車輪碾壓勞損次數(shù)與瀝青混合料試塊軸向變形的關(guān)系，并不能反應(yīng)出如多變溫度、無(wú)規(guī)律降雨、車輛轉(zhuǎn)彎、瀝青混合料單向受滾動(dòng)摩擦等條件下的實(shí)際工況。

馬歇爾試驗(yàn)，是目前國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的測(cè)量瀝青混合料穩(wěn)定度最重要的試驗(yàn)方法，為勞損試驗(yàn)的最終評(píng)價(jià)裝置之一。試驗(yàn)過(guò)程中，將φ101.6mm*63.5mm的圓柱試塊放在規(guī)定模具內(nèi)徑向受壓，通過(guò)荷載與流值的關(guān)系判定在相應(yīng)勞損次數(shù)下瀝青混合料是否滿足規(guī)范要求；此試驗(yàn)為瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)及瀝青路面施工質(zhì)量檢驗(yàn)提供了可靠的依據(jù)。但是，此試驗(yàn)無(wú)法對(duì)試樣勞損過(guò)程量進(jìn)行測(cè)量，使得馬歇爾試驗(yàn)的評(píng)價(jià)結(jié)果過(guò)于單調(diào)。

本勞損試驗(yàn)儀是經(jīng)現(xiàn)有車轍試驗(yàn)儀啟發(fā)并進(jìn)行改進(jìn)，使其能夠盡量模擬車輛在路上行駛的實(shí)際工況，然后結(jié)合馬歇爾穩(wěn)定度的試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)試塊的勞損次數(shù)與勞損性能的關(guān)系；是能夠結(jié)合瀝青混合料勞損試驗(yàn)和穩(wěn)定度試驗(yàn)的綜合性試驗(yàn)儀，能有效提高瀝青混合料室內(nèi)工況模擬試驗(yàn)的精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種瀝青混合料勞損試驗(yàn)儀，使之最大程度的與實(shí)際路況相近，是一種能夠結(jié)合瀝青混合料勞損試驗(yàn)和穩(wěn)定度試驗(yàn)的綜合性試驗(yàn)儀，有效提高了瀝青混合料室內(nèi)工況模擬試驗(yàn)的精度。

本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種瀝青混合料勞損試驗(yàn)儀，包括試驗(yàn)儀機(jī)體，所述試驗(yàn)儀機(jī)體內(nèi)設(shè)置有試塊固定裝置、沿試塊平面運(yùn)行的荷載試驗(yàn)輪以及試驗(yàn)輪驅(qū)動(dòng)裝置，所述試塊固定裝置包括試模，所述試模為圓柱形模具，若干試模緊密鏈接形成橢圓跑道型結(jié)構(gòu)并固定在機(jī)體底部的試模載物臺(tái)上，每個(gè)試模內(nèi)固定有與其結(jié)構(gòu)尺寸相適配的圓柱形試塊，荷載試驗(yàn)輪通過(guò)安裝在機(jī)體上部的試驗(yàn)輪驅(qū)動(dòng)裝置沿試塊上表面環(huán)向碾壓運(yùn)行。

作為本案的優(yōu)化方案，所述試模底部設(shè)置有3個(gè)調(diào)高螺母，利用“三點(diǎn)一面”的原理調(diào)整試塊的上表面處于同一水平面。

作為本案的優(yōu)化方案，所述試模是由兩半圓拼接而成的圓柱形模具。

作為本案的優(yōu)化方案，所述圓柱形試塊采用馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)試塊，尺寸規(guī)格為φ101.6*63.5mm。

作為本案的優(yōu)化方案，所述試驗(yàn)輪驅(qū)動(dòng)裝置包括輪載發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)齒輪和傳動(dòng)帶，輪載發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)軸承帶動(dòng)傳動(dòng)齒輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)齒輪與帶齒傳動(dòng)帶嚙合傳動(dòng)，荷載試驗(yàn)輪通過(guò)傳動(dòng)軸與傳動(dòng)帶連接并沿軌道單向運(yùn)行，所述軌道與橢圓跑道型的試模對(duì)應(yīng)設(shè)置。

作為本案的優(yōu)化方案，所述荷載試驗(yàn)輪通過(guò)液壓裝置調(diào)控荷載壓力，液壓裝置包括安裝在傳動(dòng)軸上的液壓器和液壓機(jī)。

作為本案的優(yōu)化方案，所述試模的上端機(jī)體上設(shè)置有噴水器，噴水器通過(guò)管路與設(shè)置在機(jī)體外側(cè)的水槽連通，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)向試塊表面噴水。

作為本案的優(yōu)化方案，所述試驗(yàn)儀機(jī)體的兩側(cè)內(nèi)壁上對(duì)稱設(shè)置有加熱控制器。

作為本案的優(yōu)化方案，所述試驗(yàn)儀機(jī)體內(nèi)側(cè)壁上還設(shè)置有試塊高度基準(zhǔn)線。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1、將試塊連接成橢圓跑道型結(jié)構(gòu)，使得路面狀況多元化，可以進(jìn)行車輛轉(zhuǎn)彎，滾輪單向碾壓試塊的勞損試驗(yàn)；解決了現(xiàn)有車轍試機(jī)只能反映直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的勞損試驗(yàn)，真實(shí)地還原了車輛在路面行駛的實(shí)際工況，是本試驗(yàn)儀與現(xiàn)有車轍試機(jī)的主要區(qū)別和主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)；

2、試模采取馬歇爾試驗(yàn)所使用的圓柱形結(jié)構(gòu)，使得試塊在進(jìn)行勞損試驗(yàn)后可以繼續(xù)進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)，從而檢測(cè)出在不同勞損次數(shù)下瀝青混合料的強(qiáng)度指標(biāo)，使得試驗(yàn)結(jié)果更有說(shuō)服力；圓柱形試塊相比長(zhǎng)方體試塊節(jié)省了制作原料，降低了試驗(yàn)成本，簡(jiǎn)化了安裝、拆卸、碾壓等操作工序；

3、試模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，既能防止因個(gè)別試塊軸向變形過(guò)大引起荷載試驗(yàn)輪產(chǎn)生沖擊荷載，又能調(diào)節(jié)試塊高度，以保證在勞損試驗(yàn)過(guò)程中各個(gè)試塊面的高度相同；

4、通過(guò)液壓裝置對(duì)試塊荷載壓力進(jìn)行調(diào)控，因不同的車輛對(duì)路面的荷載大小不同，本試驗(yàn)儀的荷載大小可分為“高、中、低”三擋，以模擬實(shí)際工況，克服現(xiàn)有滾輪荷載一般為固定值，無(wú)法調(diào)控荷載大小，與正常路況荷載不符的問(wèn)題；

5、通過(guò)設(shè)置自動(dòng)撒水裝置，在車轍試驗(yàn)中對(duì)試塊進(jìn)行均勻撒水，以模擬自然降雨、市政撒水等自然環(huán)境條件下的勞損試驗(yàn)；

6、結(jié)構(gòu)合理，操作便捷，具有較好的市場(chǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益，適于推廣應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型瀝青混合料勞損試驗(yàn)儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型瀝青混合料勞損試驗(yàn)儀中試模的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型瀝青混合料勞損試驗(yàn)儀中試模的連接示意圖；

圖4為本實(shí)用新型瀝青混合料勞損試驗(yàn)儀中試驗(yàn)輪驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-試驗(yàn)儀機(jī)體，2-載物盤，3-試模載物臺(tái)，4-試模，5-試塊，6-荷載試驗(yàn)輪，7-調(diào)高螺母，8-輪載發(fā)動(dòng)機(jī)，9-傳動(dòng)齒輪，10-傳動(dòng)帶，11-軌道，12-液壓器，13-液壓機(jī)，14-噴水器，15-水槽，16-加熱控制器，17-試塊高度基準(zhǔn)線。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型及其效果作進(jìn)一步闡述。

如圖1-4所示，一種瀝青混合料勞損試驗(yàn)儀，包括試驗(yàn)儀機(jī)體1，所述試驗(yàn)儀機(jī)體1內(nèi)設(shè)置有試塊固定裝置、沿試塊平面運(yùn)行的荷載試驗(yàn)輪以及試驗(yàn)輪驅(qū)動(dòng)裝置，所述試塊固定裝置包括位于機(jī)體底部的載物盤2，載物盤2上固定有試模載物臺(tái)3，試模載物臺(tái)3上固定有試模4，所述試模4為圓柱形模具，若干試模4緊密鏈接形成橢圓跑道型結(jié)構(gòu)并固定在試模載物臺(tái)3上，每個(gè)試模4內(nèi)固定有與其結(jié)構(gòu)尺寸相適配的圓柱形試塊5，荷載試驗(yàn)輪6通過(guò)安裝在機(jī)體上部的試驗(yàn)輪驅(qū)動(dòng)裝置沿試塊5上表面環(huán)向碾壓運(yùn)行。

一般情況下，車轍試驗(yàn)的溫度為60℃，用荷載為0.7Mpa的滾輪在300mm*300mm*50^100mm長(zhǎng)方體試塊上做往返的勞損運(yùn)動(dòng)，試驗(yàn)過(guò)程中可自動(dòng)測(cè)定試塊的豎向變形與試驗(yàn)溫度。首先，車轍試驗(yàn)所用的長(zhǎng)方體試塊，制作所需原料量大，試塊安裝、拆卸、碾壓等操作都需要借助特定機(jī)械來(lái)完成，成本高；其次，使用的滾輪荷載一般為固定值，無(wú)法調(diào)控荷載大小，因而與正常路況荷載不符；此外，試驗(yàn)中無(wú)法模擬雨天、路面積水等自然條件下的車轍情況，以及無(wú)法對(duì)車輛轉(zhuǎn)彎進(jìn)行模擬；最后，滾輪為往返勞損運(yùn)動(dòng)，與我國(guó)車輛單向行駛的實(shí)際勞損不符。

與上述現(xiàn)有的車轍試驗(yàn)儀相比，本案首先使用馬歇爾試驗(yàn)的圓柱形試塊替換現(xiàn)有的長(zhǎng)方體試塊進(jìn)行勞損試驗(yàn)，并將試塊連接成橢圓跑道型結(jié)構(gòu)。其所具有的有益效果有：

（1）試模在形狀上大膽的采取馬偕爾試驗(yàn)所使用的圓柱形構(gòu)造，使得試塊在進(jìn)行勞損試驗(yàn)后可以繼續(xù)進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)，通過(guò)最真實(shí)的工況還原，從而檢測(cè)出在不同勞損次數(shù)下瀝青混合料的強(qiáng)度指標(biāo)，即同一試樣受車輪勞損次數(shù)與軸向變形、徑向受力及變形的關(guān)系，使得試驗(yàn)結(jié)果更有說(shuō)服力。此外，圓柱形試塊相比長(zhǎng)方體試塊節(jié)省了制作原料，降低了試驗(yàn)成本，簡(jiǎn)化了安裝、拆卸、碾壓等操作工序。

（2）試塊制作、安裝、拆卸：所需試塊采用標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試塊，尺寸規(guī)格為φ101.6*63.5mm，制作只需要使用馬歇爾擊實(shí)儀與脫模機(jī)，脫模后直接放入到勞損試驗(yàn)機(jī)模具中，待車轍試驗(yàn)完畢后取出，不需要進(jìn)行拆卸，模具清洗，方便快捷、成本更低。

（3）試模邊緣緊密相連，荷載統(tǒng)一：試模之間采取緊密排列相連的形式，具體形式可由兩半圓拼接而成的圓柱形模具；在勞損試驗(yàn)過(guò)程中，此設(shè)計(jì)能夠有效防止個(gè)別試塊軸向變形過(guò)大引起荷載試驗(yàn)輪產(chǎn)生沖擊荷載（顛簸），進(jìn)而對(duì)其他試塊的邊緣產(chǎn)生沖切破壞。

（4）試塊高度調(diào)控裝置：馬歇爾擊實(shí)儀制作出的標(biāo)準(zhǔn)馬偕爾試塊可用高度為63.5±1.3mm，因人為因素、試驗(yàn)設(shè)備差異等因素，使得制作出的試塊高度肯定會(huì)有一定差異。因而試模4底部設(shè)置有3個(gè)調(diào)高螺母，利用“三點(diǎn)一面”原理對(duì)不同高度的試塊進(jìn)行面層找平，以保證在勞損試驗(yàn)初始各個(gè)試塊面處于同一水平面。

（5）車輪單向勞損：我國(guó)車輛行駛時(shí)靠右側(cè)通行，也可以說(shuō)車輪對(duì)路面的勞損始終是單方向的，將荷載試驗(yàn)輪行駛的試塊面設(shè)計(jì)成橢圓跑道型結(jié)構(gòu)，使荷載試驗(yàn)輪能夠只朝著一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，避免了現(xiàn)有車轍試驗(yàn)中車輪往返運(yùn)動(dòng)的情況，與實(shí)際工況更加貼切。

（6）對(duì)彎道進(jìn)行車轍試驗(yàn)：目前車轍試驗(yàn)時(shí)滾輪是沿直線來(lái)回滾動(dòng)的，并沒(méi)有考慮彎道的車轍試驗(yàn)。試塊面設(shè)計(jì)成橢圓跑道型結(jié)構(gòu)，包括圓弧彎道處的試塊，這樣就可以充分的反映出車輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)對(duì)路面的影響。

進(jìn)一步地，試驗(yàn)輪驅(qū)動(dòng)裝置包括輪載發(fā)動(dòng)機(jī)8、傳動(dòng)齒輪9和傳動(dòng)帶10，輪載發(fā)動(dòng)機(jī)8通過(guò)軸承帶動(dòng)傳動(dòng)齒輪9勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)齒輪9與帶齒傳動(dòng)帶10嚙合傳動(dòng)，荷載試驗(yàn)輪6通過(guò)傳動(dòng)軸與傳動(dòng)帶10連接并沿軌道11單向運(yùn)行，軌道11與所述橢圓跑道型的試模4對(duì)應(yīng)設(shè)置；荷載試驗(yàn)輪6通過(guò)液壓裝置調(diào)控荷載壓力，液壓裝置包括安裝在傳動(dòng)軸上的液壓器12和液壓機(jī)13。通過(guò)液壓裝置對(duì)試塊荷載壓力進(jìn)行調(diào)控，因不同的車輛對(duì)路面的荷載大小不同，本試驗(yàn)儀的荷載大小可分為“高、中、低”三擋，以模擬實(shí)際工況，克服現(xiàn)有滾輪荷載一般為固定值，無(wú)法調(diào)控荷載大小，與正常路況荷載不符的問(wèn)題。其中，荷載試驗(yàn)輪6還可通過(guò)除液壓裝置之外的其他裝置調(diào)控荷載壓力，此處并不受限制。

更進(jìn)一步地，所述試模4的上端機(jī)體上設(shè)置有噴水器14，噴水器14通過(guò)管路與設(shè)置在機(jī)體外側(cè)的水槽15連通，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)向試塊5表面噴水。因自然降雨、市政撒水對(duì)路面的勞損破壞有一定的影響，通過(guò)設(shè)置自動(dòng)撒水裝置，可實(shí)現(xiàn)在車轍試驗(yàn)中對(duì)試塊進(jìn)行均勻撒水，以實(shí)現(xiàn)對(duì)路面有水的勞損試驗(yàn)進(jìn)行模擬。除此以外，試驗(yàn)儀機(jī)體1的兩側(cè)內(nèi)壁上對(duì)稱設(shè)置有加熱控制器16，能夠加熱、檢測(cè)試驗(yàn)儀機(jī)體1內(nèi)的溫度，對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)可以保證整個(gè)試驗(yàn)空間無(wú)溫度差。試驗(yàn)儀機(jī)體1的內(nèi)側(cè)壁上還設(shè)有用于輔助觀察試塊5的上表面是否處于同一水平面的試塊高度基準(zhǔn)線17。

馬歇爾試驗(yàn)所使用的圓柱形試塊有兩種尺寸規(guī)格φ101.6*63.5mm和φ152.4*95.3，根據(jù)道路面層材料尺寸一般選用前者。試驗(yàn)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)試塊放入水中兩小時(shí)后放入馬歇爾試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，獲取荷載與流值的曲線。利用本試驗(yàn)儀試塊在勞損試驗(yàn)后，可繼續(xù)進(jìn)行馬偕爾試驗(yàn)，根據(jù)設(shè)定不同的勞損次數(shù)，從而檢測(cè)出在不同勞損次數(shù)下瀝青混合料的強(qiáng)度指標(biāo)，使試驗(yàn)結(jié)果更有說(shuō)服力。

本試驗(yàn)儀的操作過(guò)程：

1.試塊的制作：通過(guò)馬歇爾擊實(shí)儀或者路面鉆心法獲取φ101.6*63.5mm的圓柱體試塊。

2.試塊安裝：將制作好的試塊逐個(gè)放入高度為55.0mm的試模內(nèi)，并逐個(gè)調(diào)節(jié)試模下部的調(diào)高螺母進(jìn)行試塊高度調(diào)節(jié)，保證每個(gè)試塊高度與試塊高度基準(zhǔn)線水平。

3.勞損試驗(yàn)：勞損試驗(yàn)開始前，自主調(diào)節(jié)試驗(yàn)溫度、試驗(yàn)輪壓力、碾壓速度、碾壓次數(shù)等；如果進(jìn)行雨天車轍試驗(yàn)，需提前在水槽中加水，通過(guò)噴水器向試塊表面噴水。打開儀器開關(guān)，輪載發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)齒輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)齒輪與帶齒傳動(dòng)帶嚙合傳動(dòng)，荷載試驗(yàn)輪通過(guò)傳動(dòng)軸與傳動(dòng)帶連接并沿軌道11單向運(yùn)行，從而達(dá)到碾壓試塊的目的，待達(dá)到設(shè)定的碾壓勞損次數(shù)后測(cè)量試塊的軸向變形。

4.馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)：將碾壓勞損后的試塊取下，安裝至馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定測(cè)試，分別得到各試塊流值與荷載的曲線。

以上實(shí)施例僅是示例性的，并不會(huì)局限本實(shí)用新型，應(yīng)當(dāng)指出對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在本實(shí)用新型所提供的技術(shù)啟示下，所做出的其它等同變型和改進(jìn)，均應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。