專利名稱：瀝青路面材料動水壓力沖刷試驗儀的制作方法
技術領域：
本發明屬于路面材料測試技術領域，涉及一種動水壓力沖刷試驗儀，尤其是一種 用于浙青路面材料的動水壓力沖刷試驗儀。
背景技術：
自然降水通過路面的橫坡來排除，所以雨天的路表被一層水膜所覆蓋，當車輛在 水膜覆蓋的路面上高速行駛時，輪胎與路面之間的水不斷地被高速運轉的輪胎所擠壓，產 生了動水壓力，把水分壓入路面結構內部，由于動水的壓力和流動造成沖刷作用，很容易使 浙青混合料產生剝落。路面在早期產生縱向裂縫和網裂，一般是從這種剝落和松散開始的， 內部松散產生后，整個浙青層的有效厚度減小，浙青層整體抗力減弱。在輪載和水分的作用 下，破壞會貫通整個浙青面層，導致整個面層內部的破碎，加速路面結構的破壞，導致路面 使用質量的惡化。進一步發展的結果是浙青層內剝落松散后的集料在行車荷載的作用下被 車輪甩出，形成底大口小的坑洞。在一般公路上，由于行車速度不高，所造成的動水壓力不大。常規的浙青混合料技 術指標要求已經足以抵抗動水壓力的作用，但對于高等級公路，行車速度可以達到120Km/ h，動水壓力與行車速度的平方成正比，也就是隨行車速度呈級數增長。由于高速行車條件 下的動水壓力遠遠大于普通路面，所以按照一般標準設計、施工的浙青混合料難以滿足高 速行車的要求，必須發展適合高速行車條件下的混合料設計指標。同時動水壓力對路面的 損壞在高溫條件下尤為顯著，在高溫情況下，水分子活動劇烈，加上車輛荷載和浙青自身的 乳化作用，將造成浙青與石料粘結力不足而逐漸剝離開來。在交通量大的道路及多雨地區， 路面受動水沖刷作用時間較長，更容易導致路面結構的損壞。所以，高速、高溫、多雨和大交 通量的條件下，應該增加動水作用后混合料的水穩定性評價，建立新的評價水損壞的指標， 從而保證浙青混合料設計的可靠性，而現行規范中的浸水馬歇爾及凍融劈裂試驗對此都未 予以考慮。因此，應開發一種能夠模擬水溫、水壓共同作用下的路面材料抗沖刷性能的實驗 儀器。
發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種浙青路面材料動水壓力沖 刷試驗儀，這種試驗儀通過對車輪壓過路面的真實情況進行模擬，可以重復實現浙青路面 材料受到的動水壓力沖刷，并通過相應設備進行測量。其能夠克服現有儀器動水特性模擬 效果不佳，測試結果不能與道路的實際路用性能不符的缺陷和不足。本發明的目的是通過以下技術方案來解決的這種浙青路面材料動水壓力沖刷試驗儀，包括機架以及設于機架頂部的水平底 板，所述水平底板上固定設有裝配在一起的電機和減速器，所述減速器的輸出軸連接有一 凸輪機構，所述凸輪機構的凸輪由電機通過加速器驅動，所述凸輪機構的從動件是一垂直
3設置的施力推桿，該施力推桿設置于凸輪的下方且其垂直向下穿過水平底板至機架內；所 述施力推桿的下端頭固定設有支撐座，在支撐座的下端面固定有橡膠板，所述橡膠板的下 方設有一安裝試件的沖刷模具；所述機架的下方還設有水槽，所述沖刷模具設于水槽內； 所述水槽內設有水溫調節裝置，所述支撐座和橡膠板之間還設有壓力計。上述電機連接有變頻器，所述變頻器還連接有時間控制器。上述凸輪機構的施力推桿導向架是一垂直固定在水平底板上的軌道筒，所述軌道 筒內設有復位彈簧，所述施力推桿處于軌道筒內的一段上設有臺階，所述復位彈簧上端頂 在該臺階上，復位彈簧的下端頂在水平底板上。上述橡膠板與沖刷模具的上口相適應，所述橡膠板的下端面中間呈凹陷狀，所述 凹陷方式包括有單拋物線型或多拋物線組合型。上述沖刷模具包括一上部敞口、底部鏤空的外筒，所述外筒的內腔形狀適合放置 馬歇爾標準試件。上述施力推桿的上端設有一滾輪，所述滾輪與凸輪的軸相互平行且凸輪將滾輪向 下壓緊。本發明具有以下有益效果本發明通過電機帶動凸輪機構從而實現機架上的橡膠板對沖刷模具的向下沖刷， 并通過將沖刷模具置于水槽中來模擬水膜環境甚至可以通過水溫調節裝置來調節水槽中 的水溫，這種方式能準確地模擬動水壓力對浙青路面材料沖刷作用的實際情況，通過本發 明可測定路面材料沖刷量與作用次數之間的關系；試驗結果穩定可靠，不同材料試驗結果 可比性強。
圖1為本發明的結構示意圖。其中1為電機；2為減速器；3為輸出軸；4為軸承支座；5為軸承；6為凸輪；7為 壓緊螺栓；8為滾輪；9為施力推桿；10為軌道筒；11為復位彈簧；12為支撐座；13為沖刷模 具；14為試件；15為水槽；16為水溫調節裝置；17為壓力計；18為機架；19為水平底板；20 為時間控制器；21為變頻器。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述參見圖1，本發明的浙青路面材料動水壓力沖刷試驗儀，包括機架18以及設于機 架18頂部的水平底板19，所述水平底板19上固定設有裝配在一起的電機1和減速器2。電 機1連接有變頻器21，該變頻器21還連接有時間控制器20。本發明的電機可以采用功率 為0. 75kff的三相異步電動機。減速器2的輸出軸3通過軸承支座4、軸承5、壓緊螺栓7連接有一凸輪機構，凸輪 機構的凸輪6由電機1通過加速器2驅動。如圖，本發明的具體實施例中，輸出軸3與凸輪 6采用平鍵連接，再由壓緊螺栓7緊固。凸輪機構的從動件是一垂直設置的施力推桿9，該施力推桿9設置于凸輪6的下方 且其垂直向下穿過水平底板19至機架18內，為了減小施力推桿9與凸輪6之間的摩擦，在施力推桿9的上端設有一滾輪8，該滾輪8與凸輪6的軸相互平行且凸輪6將滾輪8向下壓 緊。凸輪機構的施力推桿9的導向架是一垂直固定在水平底板19上的軌道筒10，所該軌道 筒10內設有復位彈簧11，在施力推桿9處于軌道筒10內的一段上設有臺階，復位彈簧11 上端頂在該臺階上，下端頂在水平底板19上。這樣可以使施力推桿9上端的滾輪8緊緊的 壓在凸輪6上。這里復位彈簧11的設計回復力要克服重力以及下述橡膠板22和試件14 產生的泵吸力。施力推桿9的下端頭固定設有支撐座12，圖中支撐座12采用螺紋與施力推桿9的 下端連接。在支撐座12的下端面固定有橡膠板22，所述橡膠板22的下方設有一安裝試件 14的沖刷模具13。沖刷模具13包括一上部敞口、底部鏤空的外筒，所述外筒的內腔形狀適 合放置馬歇爾標準試件。橡膠板22與沖刷模具13的上口相適應，即如圖中所示，橡膠板22 能伸入到沖刷模具13內，并且保證一定的密封性。為了模擬輪胎與路面之間的真實作用情 況，使橡膠板22的下端面中間呈凹陷狀，所述凹陷方式包括有單拋物線型或多拋物線組合 型。本發明另一重要的模擬環境是水膜模擬，即在機架18的下方還設有水槽15，將整 個沖刷模具13設于水槽15內，并在水槽15內設有水溫調節裝置16，支撐座12和橡膠板 22之間還設有壓力計17。綜上所述，本發明的通過變頻器21對電機實現變頻調速，實現對輸出轉速的可靠 控制；時間控制器20、壓力計17和水溫調節裝置16形成本發明的參數控制系統，其主要包 括時間控制、溫度控制以及壓力控制。時間控制通過時間控制器20從而保證系統工作時間 對沖刷次數進行控制；溫度控制通過水溫調節裝置16保證試件飽水溫度的穩定，同時可以 調整溫度以模擬試件在不同溫度下的情況；壓力控制通過壓力計17采集橡膠板22下沖刷 作用的壓力大小，并用實時顯示，同時與上述可調力的施力推桿9協調使用，保證沖刷的有 效性。本發明的工作原理如下試驗時，將準備好的馬歇爾標準試件(大Φ152. 4mmX95. 3mm,小 Φ 101. 6mm X 63. 5mm)放入沖刷模具13中，并將沖刷模具13放入水槽15內，在水槽15上加 蓋密封板防止沖刷導致水外溢。通過變頻器21設定電機1為預定的轉速，通過施力推桿9 調節支撐座12和橡膠板22的高度，啟動試驗沖刷電機，通過壓力計17確定相應的沖刷壓 力。然后，根據預定的沖刷次數要求，設定時間控制器20，當試驗到達所需的次數時，系統自 動停止。所述溫度控制器(水溫調節裝置16)能夠根據試驗要求設定水槽15中水的溫度。以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制，凡是根據本發明 技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發明技 術方案的保護范圍內。
權利要求
一種瀝青路面材料動水壓力沖刷試驗儀，包括機架(18)以及設于機架(18)頂部的水平底板(19)，其特征在于所述水平底板(19)上固定設有裝配在一起的電機(1)和減速器(2)，所述減速器(2)的輸出軸(3)連接有一凸輪機構，所述凸輪機構的凸輪(6)由電機(1)通過加速器(2)驅動，所述凸輪機構的從動件是一垂直設置的施力推桿(9)，該施力推桿(9)設置于凸輪(6)的下方且其垂直向下穿過水平底板(19)至機架(18)內；所述施力推桿(9)的下端頭固定設有支撐座(12)，在支撐座(12)的下端面固定有橡膠板(22)，所述橡膠板(22)的下方設有一安裝試件(14)的沖刷模具(13)；所述機架(18)的下方還設有水槽(15)，所述沖刷模具(13)設于水槽(15)內；所述水槽(15)內設有水溫調節裝置(16)，所述支撐座(12)和橡膠板(22)之間還設有壓力計(17)。
2.根據權利要求1所述的浙青路面材料動水壓力沖刷試驗儀，其特征在于所述電機 (1)連接有變頻器(21)，所述變頻器(21)還連接有時間控制器(20)。
3.根據權利要求1所述的浙青路面材料動水壓力沖刷試驗儀，其特征在于所述凸輪 機構的施力推桿(9)的導向架是一垂直固定在水平底板(19)上的軌道筒(10)，所述軌道筒 (10)內設有復位彈簧(11)，所述施力推桿(9)處于軌道筒(10)內的一段上設有臺階，所述 復位彈簧(11)上端頂在該臺階上，復位彈簧(11)的下端頂在水平底板(19)上。
4.根據權利要求1所述的浙青路面材料動水壓力沖刷試驗儀，其特征在于所述橡膠 板(22)與沖刷模具(13)的上口相適應，所述橡膠板(22)的下端面中間呈凹陷狀，所述凹 陷方式包括有單拋物線型或多拋物線組合型。
5.根據權利要求1所述的浙青路面材料動水壓力沖刷試驗儀，其特征在于所述沖刷 模具(13)包括一上部敞口、底部鏤空的外筒，所述外筒的內腔形狀適合放置馬歇爾標準試 件。
6.根據權利要求1所述的浙青路面材料動水壓力沖刷試驗儀，其特征在于所述施力 推桿(9)的上端設有一滾輪(8)，所述滾輪(8)與凸輪(6)的軸相互平行且凸輪(6)將滾輪 (8)向下壓緊。
全文摘要
本發明公開了一種瀝青路面材料動水壓力沖刷試驗儀，包括機架以及設于機架頂部的水平底板，水平底板上固定設有電機和減速器，減速器連接有一凸輪機構，凸輪機構的從動件是一垂直設置的施力推桿，該施力推桿設置于凸輪的下方且其垂直向下穿過水平底板至機架內；施力推桿的下端頭固定設有支撐座，在支撐座的下端面固定有橡膠板，橡膠板的下方設有一安裝試件的沖刷模具；機架的下方還設有水槽，所述沖刷模具設于水槽內。本發明能準確地模擬動水壓力對瀝青路面材料沖刷作用的實際情況，通過本發明可測定路面材料沖刷量與作用次數之間的關系；試驗結果穩定可靠，不同材料試驗結果可比性強。
文檔編號G01N3/36GK101907548SQ20101023150
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月20日 優先權日2010年7月20日
發明者申愛琴, 臧芝樹, 蔡燕霞, 郭寅川 申請人:申愛琴