專利名稱：雙箱式路面材料收縮系數測定裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于道路或其它類似構筑物鋪面鋪筑、修復用機器、工具或輔助設備技術領域，具體涉及到測量路面材料收縮系數的裝置。
背景技術：
路面直接暴露在自然環境中，太陽輻射、氣溫的變化影響路面結構內部溫度變化并引起路面各結構層材料熱脹冷縮。對于瀝青路面而言，路面的橫向開裂主要由兩種情況引起，一是瀝青面層材料，溫度變化對瀝青路面的變化影響很大，特別是當溫度急劇下降時，瀝青路面會出現低溫開裂，二是面層下的基層由于溫度變化出現裂縫并反射到面層。對于水泥混凝土路面而言，當溫度變化劇烈時會引起水泥混凝土板內部產生很大的溫度應力并出現板塊翹曲變形，使水泥混凝土板在承受車輛荷載時發生斷板現象。除了路面材料在溫度變化時帶來的不利以外，對于水泥混凝土、水泥穩定碎石、二灰穩定碎石等材料，成型初期由于水分蒸發引起干燥收縮，同樣會使路面開裂。材料的溫度收縮變形和干燥收縮變形對路面材料的選擇、組成設計以及路面結構組合設計有重要影響，通常溫縮、干縮較小的材料有利于減少路面開裂現象，并有利于路面結構的穩定。路面材料溫縮系數和干縮系數能夠反映材料在溫度變化和濕度變化時變形的大小。
目前，測定路面材料收縮系數的儀器設備主要有應變片式路面材料溫縮系數測試儀、水平試件路面材料收縮變形測試儀、垂直試件路面材料收縮變形測試儀三種。
應變片式路面材料溫縮系數測試儀，采用電阻應變片和相應的電路。其原理是將電阻應變片粘貼在被測試件表面上并放入環境箱中后，接入惠斯通電橋中，當試件受力變形時，金屬電阻絲承受拉伸或壓縮變形的同時電阻也將發生變化，在一定應變范圍內，電阻絲的電阻改變率ΔR/R與應變ε＝ΔL/L成正比，即ΔR/R＝ksΔL/L，電阻應變片將被測點的應變量轉換為電阻變化率ΔR/R后，電阻應變儀測定應變片中電阻值的改變量并經放大處理，便可以換算出試件的應變值。這種測試儀器的主要缺點是路面材料多種多樣，路面粗糙，粘貼應變片非常困難、繁瑣，以至于有些材料無法粘貼，應變膠同樣會影響測試結果，路面材料在實際的使用過程中通常含有水分，試驗過程中需要研究不同含水量條件下的收縮系數，在這種情況下應變片的粘貼更加困難。應變片的長度小，粘貼時只能測定試件的局部應變，特別是當試件中含有較大粒徑的石塊時，測試結果難以反映真實情況。此外，目前電阻應變片的價格越來越貴，增加了實驗費用。
水平試件路面材料收縮變形測試儀，將成型好的長方形試件橫向放置在金屬試件底座上，試件的一端固定在金屬試件底座上，在試件的另一端設置千分表或電子位移傳感器，將試件、金屬試件底座以及傳感器一起放入環境箱中，當環境溫度發生變化或試件失水后，試件整體收縮或伸長會引起千分表觸頭移動，通過位移傳感器或千分表測得試件的變形量。這種方法最大的缺點是金屬試件底座會受環境溫度變化而變形，對測試結果影響較大。
垂直試件路面材料收縮變形測試儀，將成型好的長方形試件豎直放置在環境箱內，在環境箱中利用支架在試件上端設置千分表或電子位移傳感器，當環境溫度發生變化或試件失水后，試件整體收縮或伸長會引起千分表觸頭移動，通過位移傳感器或千分表測得試件的變形量。這種路面材料收縮變形參數測試儀的缺點是傳感器支架因溫度變化而變形，對測試數據影響很大。為此，有人對上述路面材料收縮變形參數測試儀進行了改進，將位移傳感器或千分表設置在環境箱箱壁上，并申請了中國專利，專利號為200510022724.7、發明名稱為《路面材料收縮變形測試儀》。該路面材料收縮變形測試儀的主要缺點是溫度、濕度變化后環境箱自身的變形對測量結果影響較大，另外，試件豎直放置并不穩定，而試驗過程中環境箱處于工作狀態，難免產生不同程度的振動影響試件的穩定，而試件的微小晃動對測試結果影響較大。此外，養生齡期較短的試件強度較低，豎直放置時，由于試件自重較大，底部會出現局部掉渣現象，影響試驗結果。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于克服上述路面材料收縮變形測試儀的缺點，提供一種設計合理、結構簡單、使用方便、所測數據準確、自動化程度高的雙箱式路面材料收縮系數測定裝置。
解決上述技術問題所采用的技術方案是在恒溫箱的一側設制冷機、另一側設可編程控制器和通過導線與可編程控制器相連接的計算機，恒溫箱上設安裝有多路電磁閥門和與環境箱蓋聯接的環境箱，環境箱和恒溫箱以及環境箱蓋的夾層中設保溫層，恒溫箱上設與多路電磁閥門相聯通的恒溫箱進水接頭和恒溫箱出水接頭以及通過導線與可編程控制器相連接的恒溫箱溫度傳感器，在恒溫箱內至少設有1個支架，環境箱內側壁上設通過管道與多路電磁閥門相聯通的噴霧器，在環境箱內側壁上設通過導線與可編程控制器相連接的電熱管、環境箱溫度傳感器、濕度傳感器、風扇，在環境箱內側壁還設裝有彈簧的彈簧座以及通過管道與制冷機相聯通的蒸發器，在每個支架的一側上端設裝有通過導線與可編程控制器相連接的位移傳感器的位移傳感器夾、另一側上端設支架觸頭，位移傳感器的端部伸入到環境箱內，在環境箱內底部設置有與支架個數相對應的試件架。
本發明的試件架為在每個底座上設置滾輪或輪子，在每2個滾輪或至少3個輪子上設置1個支撐框架。
本發明的支撐框架至少有2個。本發明的滾輪至少有4個或輪子至少有6個。
本發明的支撐框架為矩形框。
本發明采用了環境箱和恒溫箱，并采用了計算機對環境箱內的溫度和濕度進行自動控制，以及對恒溫箱的溫度進行自動控制，試件放置在環境箱內，并放在下面裝有滾輪組的支撐框架上。試件橫向水平放置，由于采用水平放置的方式，即使在試驗過程中環境箱有輕微的振動，試件仍然穩定，特別對齡期較短的試件，不會出現局部不會出現掉渣現象，避免了試件自身損壞對測試結果的影響。安裝位移傳感器的支架橫梁設置在恒溫箱內，不受外界環境的影響，避免了測試過程中支架熱脹冷縮變形過大影響到測試精度的弊端。本發明具有設計合理、結構簡單、使用方便、所測數據準確、自動化程度高等優點，可用于測試路面材料的收縮系數。
圖1是本發明實施例1的主視圖。
圖2是圖1的A-A剖視圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明進一步詳細說明，但本發明不限于這些實施例。
實施例1在圖1、2中，本實施例的雙箱式路面材料收縮系數測定裝置由環境箱1、風扇2、環境箱蓋3、噴霧器4、電熱管5、保溫層6、環境箱溫度傳感器7、濕度傳感器8、彈簧座9、位移傳感器10、位移傳感器夾11、恒溫箱進水接頭12、恒溫箱溫度傳感器13、恒溫箱出水接頭14、計算機15、可編程控制器16、彈簧17、底座18、滾輪19、支撐框架20、支架21、恒溫箱22、制冷機23、支架觸頭24、蒸發器26、多路電磁閥門27聯接構成。
在恒溫箱22的左側設置有制冷機23、右側設置有可編程控制器16和計算機15，可編程控制器16通過導線與計算機15相連接，可編程控制器16的型號為的型號為DVP14SST2，為市場銷售商品，恒溫箱22的上端面用螺紋緊固聯接件固定聯接有環境箱1，環境箱1的左側外用螺紋緊固聯接件固定聯接有多路電磁閥門27。恒溫箱22的右側上通過螺紋聯接安裝有恒溫箱進水接頭12、下通過螺紋聯接安裝有恒溫箱出水接頭14、恒溫箱進水接頭12與恒溫箱出水接頭14之間通過螺紋聯接安裝有恒溫箱溫度傳感器13，恒溫箱出水接頭14、恒溫箱進水接頭12通過導管與多路電磁閥門27相聯通，恒溫箱溫度傳感器13通過導線與可編程控制器16相連接。在恒溫箱22內用螺紋緊固聯接件固定聯接有5個支架21，進水從恒溫箱進水接頭12進入恒溫箱22內，恒溫箱22內的水從恒溫箱出水接頭14流出，恒溫箱溫度傳感器13將所采集到恒溫箱22內的溫度信號轉換成電信號輸出到可編程控制器16，可編程控制器16將輸入的電信號進行放大轉換成數字信號輸出到計算機15，計算機15按事先設定的程序計算出恒溫箱22內的溫度并輸出控制信號到可編程控制器16，可編程控制器16控制多路電磁閥門27打開或關閉，控制進水接頭12通過多路電磁閥門27與出水接頭14相聯通或關閉，實現恒溫箱22內的水溫達到恒溫，使得恒溫箱22內的支架21為恒溫。
在環境箱1的上端蓋有環境箱蓋3，環境箱1和恒溫箱22以及環境箱蓋3的夾層中安裝有保溫層6。環境箱1內的頂部用螺紋緊固聯接件固定聯接安裝有兩個噴霧器4，噴霧器4通過導管與多路電磁閥門27相聯通，噴霧器4用于向環境箱1內噴水霧，使環境箱1內保持一定的濕度。在環境箱1內的后側壁上用螺紋緊固聯接件固定聯接有電熱管5和蒸發器26，電熱管5通過導線與可編程控制器16相連接，電熱管5用于對環境箱1內加熱，蒸發器26通過導管與制冷機23相聯通，蒸發器26和制冷機23用于對環境箱1內提供低溫環境。在環境箱1內的左側壁上用螺紋緊固聯接件固定聯接有風扇2，風扇2通過導線與可編程控制器16相連接。在環境箱1內的右側壁上用螺紋緊固聯接件固定聯接有環境箱溫度傳感器7和濕度傳感器8，環境箱溫度傳感器7和濕度傳感器8通過導線與可編程控制器16相連接，環境箱溫度傳感器7用于采集境箱1內的溫度信號，濕度傳感器8用于采集境箱1內的濕度信號，環境箱溫度傳感器7將所采集境箱1內的溫度信號轉換成電信號輸出到可編程控制器16，濕度傳感器8將所采集境箱1內的濕度信號轉換成電信號輸出到可編程控制器16，可編程控制器16將輸入的電信號進行放大轉換成數字信號輸出到計算機15，計算機15按照事先設定的程序對環境箱1內的溫度和濕度進行控制，實現環境箱1內溫度、濕度的恒定或在一定范圍內按照設定值變化。當環境箱1內需要模擬高溫環境時，計算機15按環境箱溫度傳感器7采集的環境箱1內的溫度信號以及事先設定的程序計算出環境箱1內的溫度并輸出控制信號到可編程控制器16，可編程控制器16控制電熱管5與電源接通或斷開。當環境箱1內需要模擬低溫環境時，計算機15按環境箱溫度傳感器7采集的環境箱1內的溫度信號以及事先設定的程序計算出環境箱1內的溫度并輸出控制信號到可編程控制器16，可編程控制器16控制制冷機23與電源接通或斷開。當環境箱1內需要模擬一定的濕度時，計算機15按事先設定的程序計算出環境箱1內的濕度并輸出控制信號到可編程控制器16，可編程控制器16控制多路電磁閥門27打開或關閉，噴霧器4向環境箱1內噴水或關閉。在環境箱1內右側壁濕度傳感器8下用螺紋緊固聯接件固定聯接有彈簧座9，彈簧座9上安裝有彈簧17，在每個支架21的右側上端通過螺紋聯接安裝有位移傳感器夾11，位移傳感器夾11上通過螺紋聯接安裝有位移傳感器10，位移傳感器10的端部伸入到環境箱1并插入彈簧17內，位移傳感器10通過導線與可編程控制器16相連接，在每個支架21的左側上端通過螺紋聯接安裝有支架觸頭24。在環境箱1內底部用螺紋緊固聯接件固定聯接有5個試件架。
本實施例的1個試件架由1個底座18、8個滾輪19、4個支撐框架20構成。底座18用螺紋緊固聯接件固定聯接在環境箱1內的底部，每個滾輪19用軸固定聯接在底座18上，每2個滾輪19上放置1個支撐框架20，支撐框架20為矩形框，支撐框架20可在滾輪19上自由滾動。在試驗時支撐框架20的上表面放置試件25，試件25為瀝青混凝土試件，也可以為水泥混凝土試件，試件25制成長方體形。這種結構的試件架，試驗時，試件25水平放置在支撐框架20上，試件25的右端頂在位移傳感器10的端部、左端頂在支架觸頭24的端部，水平放置試件25穩定，在試驗過程中的輕微振動，試件25保持水平穩定，特別對齡期較短的試件25，局部不會出現掉渣現象，避免了試件25自身損壞對測試結果的影響，支撐框架20為矩形框架結構，支撐框架20的溫度變化對試件25的收縮系數無影響。試件25在溫度、濕度變化條件下，發生形變，位移傳感器10將所采集到試件25的形變位移信號轉換成電信號輸出到可編程控制器16，可編程控制器16將輸入的電信號進行放大轉換成數字信號輸出到計算機15，計算機15按事先設定的程序計算出試件25在各種環境下的收縮系數。本實施例的路面材料收縮系數測定裝置，在環境箱1內可同時放置同一種路面材料不同配比的5個試件25進行路面材料收縮系數的測定，也可同時放置同一種路面材料相同配比的5個試件25進行路面材料收縮系數的測定，還可同時放置不同路面材料相同配比的5個試件25進行路面材料收縮系數的測定，大大提高了功效，與現有的路面材料收縮系數測定裝置相比，功效提高5倍，不受外界環境的影響，有效地避免了外界環境溫度變化引起支架21熱脹冷縮變形過大對收縮系數測試精度影響的弊端。
實施例2在本實施例中，1個試件架由1個底座18、6個滾輪19、3個支撐框架20構成。底座18用螺紋緊固聯接件固定聯接在環境箱1內的底部，每個滾輪19用軸固定聯接在底座18上，每2個滾輪19上放置1個支撐框架20，支撐框架20為矩形框架結構。其它零部件以及零部件的聯接關系與實施例1相同。
實施例3在本實施例中，1個試件架由1個底座18、4個滾輪19、2個支撐框架20構成。底座18用螺紋緊固聯接件固定聯接在環境箱1內的底部，每個滾輪19用軸固定聯接在底座18上，每2個滾輪19上放置1個支撐框架20，支撐框架20為矩形框架結構。其它零部件以及零部件的聯接關系與實施例1相同。
實施例4在以上實施例1～3中，底座18用螺紋緊固聯接件固定聯接在環境箱1內的底部，也可不安裝底座28，在每個支撐框架20上安裝有3個輪子，輪子可在底座18上滾動，支撐框架20為矩形框架結構，在試驗時支撐框架20的上表面放置試件25。其它零部件以及零部件的聯接關系與實施例1相同。
實施例5
在以上實施例1～3中，底座18用螺紋緊固聯接件固定聯接在環境箱1內的底部，也可不安裝底座28，在每個支撐框架20上安裝有4個輪子，輪子可在底座18上滾動，支撐框架20為矩形框架結構，在試驗時支撐框架20的上表面放置試件25。其它零部件以及零部件的聯接關系與實施例1相同。
本發明工作過程如下打開環境箱蓋3，將已成型的長方體試件25平穩地放在承載框架20的上表面，調節支架觸頭24，使試件25兩端分別與支架觸頭24和位移傳感器10緊密地接觸，試件25在彈簧17的作用下可以自由活動并與支架觸頭24緊密接觸。由計算機15通過可編程控制器16控制多路電磁閥門27，將水經多路電磁閥門27、恒溫箱進水接頭12向恒溫箱22內注水至淹沒支架21的橫梁，由計算機15設定環境箱1內的溫度、濕度變化范圍和變化速率并通過可編程控制器16進行控制，啟動制冷機23、電熱管5和噴霧器4，以滿足設定要求。
開始試驗，由于環境箱1中溫度、濕度發生變化，試件25將膨脹伸長或收縮，受彈簧17的作用，試件25的左端將始終與支架觸頭24緊密接觸，右端則始終與位移傳感器10的活動頭保持接觸，試驗過程中環境箱溫度傳感器7、濕度傳感器8、位移傳感器10、恒溫箱溫度傳感器13將采集的數據轉換成電信號輸出到可編程控制器16，可編程控制器16對輸入的電信號進行放大轉換成數字信號輸出到計算機15，計算機15按照事先設定的程序通過可編程控制器16對環境箱1內的溫度和濕度和恒溫箱22內的溫度進行控制，位移傳感器10將試驗過程中采集試件25的變形量轉換成電信號輸出到可編程控制器16，可編程控制器16將輸入的電信號進行放大轉換成數字信號輸出到計算機15，計算機15按照事先設定的程序，按照試件變形量與試件原始長度之比計算出試件25的收縮系數。
權利要求
1.一種雙箱式路面材料收縮系數測定裝置，其特征在于在恒溫箱(22)的一側設制冷機(23)、另一側設可編程控制器(16)和通過導線與可編程控制器(16)相連接的計算機(15)，恒溫箱(22)上設安裝有多路電磁閥門(27)和與環境箱蓋(3)聯接的環境箱(1)，環境箱(1)和恒溫箱(22)以及環境箱蓋(3)的夾層中設保溫層(6)，恒溫箱(22)上設與多路電磁閥門(27)相聯通的恒溫箱進水接頭(12)和恒溫箱出水接頭(14)以及通過導線與可編程控制器(16)相連接的恒溫箱溫度傳感器(13)，在恒溫箱(22)內至少設有1個支架(21)，環境箱(1)內側壁上設通過管道與多路電磁閥門(27)相聯通的噴霧器(4)，在環境箱(1)內側壁上設通過導線與可編程控制器(16)相連接的電熱管(5)、環境箱溫度傳感器(7)、濕度傳感器(8)、風扇(2)，在環境箱(1)內側壁還設裝有彈簧(17)的彈簧座(9)以及通過管道與制冷機(23)相聯通的蒸發器(26)，在每個支架(21)的一側上端設裝有通過導線與可編程控制器(16)相連接的位移傳感器(10)的位移傳感器夾(11)、另一側上端設支架觸頭(24)，位移傳感器(10)的端部伸入到環境箱(1)內，在環境箱(1)內底部設置有與支架(21)個數相對應的試件架。
2.按照權利要求1所述的雙箱式路面材料收縮系數測定裝置，其特征在于所說的試件架為在每個底座(18)上設置滾輪(19)或輪子，在每2個滾輪(19)或至少3個輪子上設置1個支撐框架(20)。
3.按照權利要求2所述的雙箱式路面材料收縮系數測定裝置，其特征在于所說的支撐框架(20)至少有2個；所說的滾輪(19)至少有4個或輪子至少有6個。
4.按照權利要求2或3所述的雙箱式路面材料收縮系數測定裝置，其特征在于所說的支撐框架(20)為矩形框。
全文摘要
一種雙箱式路面材料收縮系數測定裝置，在恒溫箱一側設制冷機、另一側設可編程控制器和計算機，恒溫箱上設安裝有多路電磁閥門和與環境箱蓋聯接的環境箱，環境箱和恒溫箱以及環境箱蓋的夾層中設保溫層，恒溫箱上設恒溫箱進水接頭和恒溫箱出水接頭以及恒溫箱溫度傳感器，在恒溫箱內至少設1個支架，環境箱內設噴霧器、電熱管、環境箱溫度傳感器、濕度傳感器、蒸發器、風扇，在環境箱內側壁還設裝有彈簧的彈簧座，在每個支架一側上端設位移傳感器的位移傳感器夾、另一側上端設支架觸頭，在環境箱內底部設有與支架個數相對應的試件架。它具有設計合理、結構簡單、使用方便、所測數據準確、自動化程度高等優點，可測試路面材料的收縮系數。
文檔編號G01N25/00GK1963504SQ20061010480
公開日2007年5月16日 申請日期2006年10月27日 優先權日2006年10月27日
發明者胡力群, 沙愛民, 胡敏玲 申請人:長安大學