[發明專利]連續式室內車轍試驗裝置及瀝青料抗車轍能力評價方法

在審

• 申請號: 201911287260.0
• 申請日: 2019-12-14
• 公開（公告）號: CN110954685A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 管進超;田中男;劉恩澤;夏金平
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01N33/42
• 分類號: G01N33/42;G01N3/08;G01B11/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張海平

本發明公開了一種連續式室內車轍試驗裝置及瀝青料抗車轍能力評價方法，包括恒溫箱、加載框架、加載機構、試驗膠輪、環形試驗臺以及總控制單元；加載框架固定設置在恒溫箱中，環形試驗臺與加載框架連接，加載機構設置在環形試驗臺的內圈，加載機構包括加載支座，加載支座上設置多個氣缸，試驗膠輪與氣缸的活動端轉動連接，環形試驗臺圍繞試驗膠輪，環形試驗臺內圈設置有弧形車轍板；環形試驗臺連接轉動驅動機構，加載框架上設置有電磁計數器，氣缸上設置有激光位移傳感器，激光位移傳感器和電磁計數器連接總控制單元，能夠真實模擬行車荷載對瀝青路面的作用，實現加載過程連續、加載速度和加載壓力連續可調，提高試驗效率，能同時加載多個試件。

技術領域

本發明屬于道路瀝青混合料試驗領域，具體涉及一種連續式室內車轍試驗裝置及瀝青料抗車轍能力評價方法。

背景技術

抗車轍能力是評價瀝青路面使用性能的重要指標。目前，直線式車轍儀是室內測試瀝青混合料高溫抗車轍能力的主要設備。其主要原理是在控制試驗溫度和輪壓下，通過加載輪對瀝青混合料板件(試件長300mm，寬300mm，高50mm)進行往復碾壓(每分鐘42次)，并在一定碾壓次數后測得試件的車轍變形量，從而計算動穩定度。但該類設備主要以下問題：加載過程不連續，加載輪來回碾壓不符合實際行車環境；加載速度不可調，不能模擬真實的高速車輛碾壓；試驗效率低，一次僅能試驗一塊板件且僅有一個加載輪。

除了上述傳統的車轍試驗裝置，近年部分學者也開始研究室內加速加載裝置來測試瀝青混合料抗車轍性能和磨耗性能。目前，大部分室內連續式加速加載車轍試驗裝置采用的是平面環形布置形式，如授權的公告號為CN101666727A的中國發明專利“室內小尺寸環形瀝青路面結構車轍試驗裝置”。其主要特征是將需要測試的瀝青混合料制成平面環形試件，加載輪圍繞其中心在其表面作連續的平面圓周運動。其彌補了傳統裝置的一些缺點，但仍然存在以下問題：(1)試件受力與實際行車荷載不符合，除了受加載輪豎向壓力還受橫向剪切力影響，導致車轍試驗結果受多因素影響；(2)加載壓力不可靈活調節，其采用配重作為載荷，不能連續調節；(3)制備試件需要用特殊的壓實裝置，不能利用現有設備成型試件；(4)受限于平面環形的布置形式，設備占地面積大，縱向空間利用率低。

同時，受限于當前設備的物理特性，目前評價瀝青混合料高溫抗車轍能力的指標通常采用：(1)試驗結束時的絕對變形量；(2)動穩定度，即45分鐘至60分鐘之間荷載作用次數與絕對變形量比值。但這些評價方法均采用始末時刻的絕對變形量或其差值來表征變形情況，忽略了材料變形過程中不同的變形曲線特征。在《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTG E20-2011)中也有說明車轍變形曲線可能是上凸型、直線型、變曲型，因此僅僅采用某一時刻的絕對變形量所計算得出的指標不能全面反映材料全過程的抗車轍能力。比如，相同始末絕對變形量的上凸型變形曲線和下凹型變形曲線，雖然在計算動穩定度上是一致的，但是上凸型變形曲線的材料會使路面在早期產生明顯的變形，這種變形嚴重影響道路使用。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種連續式室內車轍試驗裝置及瀝青料抗車轍能力評價方法，該裝置能夠真實模擬行車荷載對瀝青路面的作用，實現加載過程連續、加載速度和加載壓力連續可調，且試驗效率顯著提高，單次多個加載輪可以同時加載多個試件，并在此基礎上提出了一種采用一定荷載作用次數下的車轍等效變形率來表征材料的抗車轍性能。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是，一種連續式室內車轍試驗裝置，包括恒溫箱、加載框架、加載機構、試驗膠輪、環形試驗臺以及總控制單元；加載框架固定設置在恒溫箱中，環形試驗臺與加載框架連接，加載機構設置在環形試驗臺的內圈，加載機構包括加載支座，加載支座上設置有多個氣缸，試驗膠輪與氣缸的活動端轉動連接，環形試驗臺圍繞試驗膠輪，環形試驗臺內圈設置有弧形車轍板，加載支座設置在環形試驗臺的中心；環形試驗臺連接有轉動驅動機構，加載框架上設置有用于監測環形試驗臺圈數的電磁計數器，氣缸上設置有激光位移傳感器，激光位移傳感器和電磁計數器均連接總控制單元的信號輸入端。