一種瀝青混合料扭轉(zhuǎn)式剪切裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實用新型涉及道路工程瀝青混合料設(shè)計與施工中的性能研究與檢驗、結(jié)構(gòu)驗證與檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種瀝青混合料扭轉(zhuǎn)式剪切裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]對瀝青路面進行設(shè)計時，混合料性能的好壞是保證道路質(zhì)量的重要部分，礦料級配不準(zhǔn)確、瀝青用量不當(dāng)以及材料質(zhì)量較低等導(dǎo)致的瀝青混合料性能不能滿足要求將直接導(dǎo)致道路病害。在實際的設(shè)計與施工檢測中，混合料性能的評價不全面，尤其是混合料抗剪強度的測試與實際的道路工作狀態(tài)不相符。在這種情況下，瀝青路面設(shè)計與施工時混合料的高溫性能、低溫性能以及水穩(wěn)定性和抗老化性能均滿足要求，但路面卻在使用初期出現(xiàn)了小面積的整體松散破壞，局部甚至出現(xiàn)一小塊混合料整體脫落。這種路面病害在汽車轉(zhuǎn)向較為頻繁的路段較為集中，如城市道路上交叉口汽車停止線附近、道路的進出口、停車位出入口、立交上下坡段、匝道轉(zhuǎn)彎處，機場瀝青道面，長大縱坡路段等等，病害將會進一步發(fā)展成坑槽，嚴(yán)重影響路面路容，隨著荷載和水的作用會影響路面結(jié)構(gòu)輕度，進而導(dǎo)致道路整體破壞。如何施加實際路面瀝青混合料剪切所受的復(fù)雜荷載成為關(guān)鍵要考慮的問題，也成為實驗和檢測能否反映問題的癥結(jié)所在。
[0003]實際道路在汽車轉(zhuǎn)向處，路面表層除受到輪胎因摩擦而導(dǎo)致的剪應(yīng)力外，往往還受到了強大的扭轉(zhuǎn)作用，這種輪胎轉(zhuǎn)動帶來的扭矩會大大降低瀝青混合料的最大抗剪強度，加大了瀝青路面被剪切破壞的可能。國內(nèi)規(guī)范對于瀝青混合料的抗剪強度試驗采用的是三軸壓縮法。三軸壓縮試驗存在著試驗設(shè)備與操作較為復(fù)雜，難以保證混合料的受力狀態(tài)與實際受力狀態(tài)相符的問題。此外，測試抗剪強度還有直接剪切法、單軸貫入法等，但這些方法的試驗條件與參數(shù)不能較好反映實際路面所受的狀況，因而并不能有效的檢測與反映路面剪切破壞。
[0004]由于上述問題的出現(xiàn)，就有可能使對工程質(zhì)量的控制出現(xiàn)偏差。甚至有時，明明瀝青混合料各種性能滿足設(shè)計與施工規(guī)范的要求，但是可能由于抗剪強度的測試與實際不符，導(dǎo)致路面出現(xiàn)早期病害。此種問題如果能在瀝青混合料設(shè)計與施工檢測中予以重視，并對其指標(biāo)進行研究，則可以有效的減少瀝青路面初期因抗剪強度不足導(dǎo)致的病害，進而節(jié)約路面養(yǎng)護維修費用，延長道路使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型的目的在于，從瀝青混合料在實驗過程中同時受到扭矩作用和水平剪應(yīng)力作用進行考慮，提供一種瀝青混合料扭轉(zhuǎn)式剪切裝置，使混合料試件的受力狀況更加合理，有代表性。
[0006]為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種瀝青混合料扭轉(zhuǎn)式剪切裝置，包括底座，底座上垂直設(shè)置支撐架，支撐架上設(shè)置有與底座平行的頂板，頂板可在支撐架上滑動;頂板底部設(shè)置有測力裝置，測力裝置底部安裝有測扭矩裝置，測扭矩裝置底部通過扭矩轉(zhuǎn)軸安裝有一個水平連桿，水平連桿上設(shè)置有第一控制模具，水平連桿下方的底座上設(shè)置有第二控制模具，第一控制模具和第二控制模具共同用于固定試件。
[0008]進一步地，所述的第一控制模具包括一對固定件，每個固定件均包括固定板、卡板、安裝塊以及頂塊，卡板和安裝塊同高且均固結(jié)在頂塊的下部，在卡板上開設(shè)有半圓形槽，半圓形槽的直徑線位于卡塊底面所在平面上;所述的卡板設(shè)置一對，對稱固結(jié)在卡板的兩側(cè)，并在卡板上開設(shè)有通孔;所述的頂塊呈四面體狀，頂塊的頂部加工為平滑的圓面;在頂塊上貫穿開設(shè)有安裝孔。
[0009]進一步地，所述的底座上設(shè)置有溫度控制桶，溫度控制桶中設(shè)置有加熱棒。
[0010]進一步地，所述的第二控制模具位于溫度控制桶中，第二控制模具包括一對“凹”形卡夾，兩個卡夾對稱設(shè)置，在每個卡夾的兩端均設(shè)置有一段橫桿;卡夾通過調(diào)節(jié)旋鈕裝配在溫度控制桶上，調(diào)節(jié)旋鈕包括帶有外螺紋的調(diào)節(jié)桿，溫度控制桶的側(cè)壁上開設(shè)有螺孔，調(diào)節(jié)桿裝配在螺孔中，并在調(diào)節(jié)桿的端部設(shè)置有旋鈕。
[0011]進一步地，所述的測扭矩裝置采用扭矩加載器，扭矩加載器的輸出軸與扭矩轉(zhuǎn)軸同軸固結(jié)，在扭矩加載器的輸出軸上安裝有扭矩傳感器。
[0012]進一步地，所述的測力裝置采用液壓裝置，液壓裝置上安裝有壓力傳感器，該液壓裝置固定在一個安裝板上，安裝板上設(shè)置有滑塊，在頂板底部開設(shè)有與滑塊配合的滑槽，安裝板通過滑塊裝配在滑槽中。
[0013]進一步地，所述的頂板的底部安裝有測位移裝置，測位移裝置的一端連接在安裝板上。
[0014]進一步地，所述的支撐架上沿長度方向鋪設(shè)有齒條，所述的頂板通過齒輪與所述的齒條配合裝配在支撐架上;頂板與支撐架連接的一端設(shè)置有調(diào)位電機，通過調(diào)位電機改變頂板在支撐架上的位置。
[0015]進一步地，所述的底座的側(cè)面設(shè)置有控制面板和顯示屏，控制面板上設(shè)置有用于操控測力裝置、測扭矩裝置以及控制頂板運動的鍵盤。
[0016]本實用新型具有以下技術(shù)特點:
[0017]1、本實用新型試驗裝置能夠單獨施加剪應(yīng)力使試件破壞，從而可以測出試件的抗剪強度，同時該裝置能夠單獨施加扭矩使試件破壞，從而可以測出試件在扭轉(zhuǎn)作用下破壞時的強度；
[0018]2.本裝置能夠同時施加扭矩和剪應(yīng)力，從而更加真實地模擬實際路面受力狀態(tài)，可以測出在一定扭矩作用下混合料試件的抗剪強度，以及在一定剪應(yīng)力作用下混合料試件抗扭轉(zhuǎn)剪切的強度，進而可以分析扭轉(zhuǎn)作用對抗剪強度的影響；
[0019]3.本裝置安裝有位移傳感器，從而能夠測試試件在剪切破壞時破壞處的相對位移值;本裝置可以對常溫、高溫和低溫的混合料試件進行試驗，從而可以測出不同溫度下試件的抗扭轉(zhuǎn)剪切強度；
[0020]4.本裝置安裝有溫度控制桶，從而可以在不同溫度的水浴中進行扭轉(zhuǎn)剪切強度試驗；
[0021]5.本裝置在顯示屏上有試驗時間顯示區(qū)，從而可以記錄試件在設(shè)定的剪應(yīng)力和扭矩作用下從開始剪切到最終破壞的時間。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為第一控制模具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為第二控制模具部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4為滑槽部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖中標(biāo)號代表:I—底座，2—溫度控制桶，3—控制面板，4—顯不屏，5—頂板，6—支撐架，7—安裝板，8—扭矩轉(zhuǎn)軸，9一調(diào)位電機，10—測力裝置，11一測扭矩裝置，12—測位移裝置，13—第一控制模具，14 一第二控制模具，15—水平連桿，16—固定板，17—安裝孔，18—調(diào)節(jié)桿，19一滑槽，20—頂塊，21—安裝塊，22—半圓形槽，23—卡塊，24—旋鈕，25—卡夾，26—滑塊。
【具體實施方式】
[0027]遵從上述技術(shù)方案，如圖1所示，本實用新型提供了一種瀝青混合料扭轉(zhuǎn)式剪切裝置，包括底座I，底座I上垂直設(shè)置支撐架6，支撐架6上設(shè)置有與底座I平行的頂板5，頂板5可在支撐架6上滑動;頂板5底部設(shè)置有測力裝置10，測力裝置10底部安裝有測扭矩裝置11，測扭矩裝置11底部通過扭矩轉(zhuǎn)軸8安裝有一個水平連桿15，水平連桿15上設(shè)置有第一控制模具13，水平連桿15下方的底座I上設(shè)置有第二控制模具14，第一控制模具13和第二控制模具14共同用于固定試件。
[0028]如圖1所示，本實用新型的基本結(jié)構(gòu)包括一個底座I和裝配在底座I上的支撐架6，支撐架6用來安裝頂板5，而用于測試試件性能的裝置就固定在頂板5上。在本方案中，用于測量試件性能的有:
[0029]測力裝置10。測力裝置10主要用于通過對試件表面施加荷載，以在試件表面產(chǎn)生剪切力，用來測試試件的抗剪性能。
[0030]測扭矩裝置11。測扭矩裝置11組要用于通過對試件產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力，用來測試試件的抗扭轉(zhuǎn)性能。
[0031 ]具體地說，測力裝置10采用液壓裝置，液壓裝置上安裝有壓力傳感器，該液壓裝置固定在一個安裝板7上，安裝板7上設(shè)置有滑塊26，在頂板5底部開設(shè)有與滑塊26配合的滑槽19，安裝板7通過滑塊26裝配在滑槽19中。
[0032]液壓裝置能穩(wěn)定地輸出直線方向的力度，用以作用在試件表面，且其可施加的力度大，完全能滿足試件的測試要求。整個測力裝置10以及其下方的部件是可以移動的，其主要為了配合測試試件在被破壞過程中產(chǎn)生的位移。為此，在頂板5的底部開設(shè)有滑槽19，滑槽19為T形滑槽19，滑塊26為T形滑塊26，使整個測力裝置10及其下部的部分能在頂板5的底部移動;液壓裝置的輸出軸上安裝有壓力傳感器，用以記載剪切力的大小。
[0033]測扭矩裝置11采用扭矩加載器，扭矩加載器的輸出軸與扭矩轉(zhuǎn)軸8同軸固結(jié)，在扭矩加載器的輸出軸上安裝有扭矩傳感器。
[0034]測扭矩裝置11需要是通過其輸出軸給試件施加扭轉(zhuǎn)力，其安裝在測力裝置10的下方，具體說是在測力裝置10的輸出軸上，測力裝置10通過測扭矩裝置11間接地將剪切力施加在試件上。試件固定在控制模具中，而控制模具安裝在水平連桿15上，為此需要將扭矩測試裝置的輸出軸與扭矩轉(zhuǎn)軸8同軸固結(jié)，以使扭轉(zhuǎn)力通過水平連桿15施加到試件上。
[0035]另外，本方案還能測定試件在測試過程中產(chǎn)生的位移:
[0036]頂板5的底部安裝有測位移裝置12，測位移裝置12的一端連接在安裝板7上。
[0037]測位移裝置12采用直線位移傳感器，將直線位移傳感器固定在底板底部，并把測試端連接安裝板7上。當(dāng)測力裝置10、測扭矩裝置11對試件進行作用時，試件發(fā)生破壞的過程中，會在水平方向上產(chǎn)生一定的位移，促使測力裝置10及測扭矩裝置11整體在水平方向運動，此時測位移裝置12根據(jù)安裝板7的移動即可得到試件在破壞過程中發(fā)生的位移。
[0038]安裝板7的高度是可以調(diào)節(jié)的，以配合對試件的固定過程。具體地，支撐架6上沿長度方向鋪設(shè)有齒條，所述的頂板5通過齒輪與所述的齒條配合裝配在支撐架6上;頂板5與支撐架6連接的一端設(shè)置有調(diào)位電機9，通過調(diào)位電機9改變頂板5在支撐架6上的位置。啟動調(diào)位電機9，控制電機的正反轉(zhuǎn)可使頂板5在支撐架6上位置得到調(diào)節(jié)。
[0039]底座I上設(shè)置有溫度控制桶2，溫度控制桶2中設(shè)置有加熱棒，可使試件在一定的溫度條件下進行性能的測試。
[0040]為了配合本方案上述的測試過程，需要對試件進行有效的固定，同時要考慮到對試件同時施加扭轉(zhuǎn)力和剪切力時試件的安裝姿態(tài)等問題。為此，本裝置中配合設(shè)置了一套控制模具:
[0041]控制模具包括第一控制模具13和第