專利名稱：纖維瀝青混合料低溫劈裂試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬工程檢測試驗設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，是一種測試?yán)w維浙青混合料劈裂強度及變形性能的試驗裝置。
背景技術(shù)：
浙青混合料是我國高等級公路路面的主要鋪筑材料，低溫時浙青混合料的強度和變形性能是評價其低溫抗裂能力的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，是進(jìn)行理論分析及浙青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)。鑒于直接測試浙青混合料的拉伸強度和變形存在諸多困難，我國公路工程浙青及浙青混合料試驗規(guī)程JTJ 052-2000采用間接拉伸(劈裂)的試驗方法。按照該規(guī)程的規(guī)定，在進(jìn)行浙青混合料低溫劈裂試驗時，要求在一定的低溫條件和一定的加載速率下沿浙青混合料圓柱體試件(通常為馬歇爾試件)的徑向進(jìn)行加載，加載過程中要同時記錄試件的垂直變 形、水平變形及對應(yīng)的荷載值，由所測結(jié)果計算出浙青混合料試件的劈裂抗拉強度、破壞應(yīng)變、泊松比、勁度模量等參數(shù)。設(shè)計合理可行的劈裂試驗裝置，對準(zhǔn)確獲得這些技術(shù)參數(shù)至關(guān)重要?，F(xiàn)有的試驗規(guī)程盡管規(guī)定了浙青混合料的劈裂試驗方法，但方法中僅對試件壓條的構(gòu)造做了明確規(guī)定，而對整個劈裂裝置的制作未做詳細(xì)說明，致使實際應(yīng)用中進(jìn)行劈裂試驗所使用的裝置很難準(zhǔn)確獲得浙青混合料低溫劈裂時的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，更不宜直接得到試件破壞時的水平變形量，因此，許多試驗未測試其水平變形值，從而就不能對所測浙青混合料低溫性能進(jìn)行正確的分析和評價?，F(xiàn)有的浙青混合料低溫劈裂試驗儀(專利號CN1793829A)主要由加載夾具和水平位移測試夾具組成，其中測定水平變形的裝置，包括左夾具、右夾具和限位塊。其中，左夾具包括左導(dǎo)向塊、設(shè)置在左導(dǎo)向塊上的左滑動插桿、設(shè)置在左導(dǎo)向塊與左滑動插桿間的彈性器件；右夾具包括右導(dǎo)向塊、設(shè)置在右導(dǎo)向塊上的右滑動插桿、設(shè)置在右導(dǎo)向塊與右滑動插桿間的彈性器件、限位塊設(shè)置在左滑動插桿或右滑動插桿上。該裝置的結(jié)構(gòu)雖然能在試件處于彈性段的小范圍內(nèi)實測到試件的水平變形量，但隨著變形的增長，所側(cè)數(shù)據(jù)將不再反映試件真實的水平變形，更得不到試件真實的荷載-變形關(guān)系曲線，原因在于試件的水平中心位置會隨變形的增大逐漸降低，而該專利中的水平位移計不能與試件水平方向直徑位置處的變形相協(xié)調(diào)，于是在劈裂過程中水平位移計的測試頂珠與試件水平處直徑的接觸點會隨試件變形的增大而脫離，從而導(dǎo)致試件變形能力越大測試誤差越大的結(jié)果，尤其是對于具有較大低溫變形能力的纖維浙青混合料。同時，在多數(shù)試驗室，通用設(shè)備(諸如環(huán)境箱、萬能試驗機等)都已具備，在這種情況下也無需特別購買一臺專門的浙青混合料劈裂試驗機。為此，開發(fā)出一種經(jīng)濟(jì)耐用、操作便捷且能準(zhǔn)確測試浙青混合料的低溫性能參數(shù)，尤其是能適應(yīng)具有較大低溫變形能力的纖維浙青混合料低溫劈裂破壞參數(shù)測試的劈裂裝置，不但能為新型浙青混合料路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計和理論分析提供精確數(shù)據(jù)，而且能充分利用現(xiàn)有設(shè)備資源、降低重復(fù)投資
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型是提供一種纖維浙青混合料劈裂試驗裝置，能準(zhǔn)確測試浙青混合料和纖維浙青混合料試件從加載到破壞全過程的荷載及垂直變形和水平變形量，結(jié)合采集系統(tǒng)能方便的得到劈拉荷載-垂直變形、劈拉荷載-水平變形全曲線以及不同變形量對應(yīng)的泊松比,并且測試效率高、精度高、成本低。技術(shù)方案一種纖維浙青混合料低溫劈裂試驗裝置，包括加載機構(gòu)、水平位移測定機構(gòu)和垂直位移測定機構(gòu)，以及數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)；其中，加載機構(gòu)包括上、下壓板和豎向?qū)驐U形成的框架，豎向?qū)驐U的上端固定在上壓板下側(cè)，豎向?qū)驐U的下端從下壓板設(shè)置的導(dǎo)向孔內(nèi)伸出，壓力試驗機對上、下壓板施加壓力使兩者相對滑動；在上壓板下側(cè)的中心位置設(shè)置有載荷傳感器，載荷傳感器的下側(cè)通過連接件與一個縱向的上弧形壓條連接，在下壓板上側(cè)的中心位置設(shè)置有縱向的下弧形壓條，所述上、下弧形壓條對應(yīng)；在上弧形壓條的一側(cè)連接有垂直位移計頂板，在所述下壓板上豎向固定一個支桿，支桿上安裝有垂直位移計，該垂直位移計的測量端頭與所述垂直位移計頂板配合使用；在上、下弧形壓條中間區(qū)域設(shè)置有水平位移計框架，該框架的左、右兩側(cè)分別安裝有不對稱的豎向夾持桿，試件位于兩夾持桿之間；其中左側(cè)的豎向夾持桿與框架固定安裝，右側(cè)的豎向夾持桿背面橫 向固定一個導(dǎo)向桿，該導(dǎo)向桿末端連接有水平位移測試頂板，該導(dǎo)向桿中部設(shè)置有滑動導(dǎo)軌，滑動導(dǎo)軌與相鄰豎向夾持桿之間連接有壓力彈簧，所述滑動導(dǎo)軌一側(cè)固定在所述框架上，同時在框架上安裝有水平位移計，該水平位移計的測量端頭與所述水平位移測試頂板配合使用；所述載荷傳感器、垂直位移計和水平位移計的信號線通過A/D轉(zhuǎn)換器與計算機輸入端連接。在下壓板的下表面設(shè)置有定位螺釘滑動導(dǎo)槽，在該導(dǎo)槽內(nèi)匹配安裝有定位旋緊螺釘，該定位旋緊螺釘根據(jù)壓力試驗機的下壓板尺寸大小進(jìn)行調(diào)整，使所述夾具緊固于試驗機上。上壓板的上端面中心設(shè)置有球形壓頭，該球形壓頭作為壓力試驗機直接接觸部件。所述水平位移框架的底部安裝有滑輪。位于上、下壓板之間的豎向?qū)驐U的下端螺紋連接有高度調(diào)節(jié)旋鈕。左、右兩側(cè)豎向夾持桿的內(nèi)側(cè)為三角棱結(jié)構(gòu)。右側(cè)豎向夾持桿背面的導(dǎo)向桿末端還設(shè)置有拉環(huán)。有益效果(1)下壓板定位旋緊螺釘?shù)脑O(shè)置，便于將劈裂裝置準(zhǔn)確安裝定位于試驗機下壓板上，避免因反復(fù)對中調(diào)整劈裂裝置而浪費時間，這對溫度要求嚴(yán)格的浙青混合料試件的試驗尤為重要，保證了試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性；下壓板固定旋緊螺釘?shù)恼{(diào)節(jié)功能，使劈裂裝置可在一定范圍內(nèi)適用于不同尺寸的試驗機下壓板，從而能充分利用試驗室的現(xiàn)有儀器設(shè)備，擴(kuò)大其使用范圍，減少重復(fù)投資，節(jié)約資源。(2)垂直位移計和水平位移計的反向安裝，使位移計可進(jìn)行彈出式測定試件變形，避免了傳統(tǒng)的壓回式測定方法易造成位移計因誤操作或試件變形過大被壓壞的缺陷。(3)上弧形壓條轉(zhuǎn)軸的設(shè)置，確保試件受力均勻，避免了偏壓和試件錯動對試驗結(jié)果造成的不利影響。(4)下弧形壓條內(nèi)側(cè)試件限位凸起的設(shè)置利于準(zhǔn)確安放試件，使上下弧形壓條能恰好壓在試件上。[0016](5)試件夾持桿的垂直式設(shè)置，確保了在整個劈裂試驗過程中使夾持桿對試件直徑位置處能進(jìn)行良好夾持，避免了傳統(tǒng)測試方法中因試件中心位置的降低使位移計頂珠過早脫離試件水平直徑位置處的缺陷，從而確保所測結(jié)果的準(zhǔn)確性。(6)試件夾持桿與試件接觸點的線性設(shè)計，確保了在試件受力的整個水平變形測試過程中試件與夾持桿能接觸良好，再加上三個試件夾持桿在水平呈三點式的布置，確保了水平變形測試結(jié)果的精準(zhǔn)。(7)試件夾持桿底端的滑輪能減少夾持桿對試件變形的限制，保證所測結(jié)果的準(zhǔn)確性。 (8)水平滑動導(dǎo)桿和水平滑動導(dǎo)軌截面的正方形設(shè)計，保證了三個試件夾持桿始終在相同的方向夾持試件，從而獲得精準(zhǔn)的水平變形測試結(jié)果。(9)數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)能實時記錄試驗過程中的數(shù)據(jù)并能對試驗結(jié)果進(jìn)行分析處理，給出合理的參數(shù)。(10)本劈裂試驗裝置通過位移傳感器測定試件變形，尤其是測試水平變形，避免因采用粘貼應(yīng)變片方法帶來的操作繁瑣、成本較高的缺點，尤其是對變形較大的纖維浙青混凝土劈裂性能的測試，由于荷載峰值后可能導(dǎo)致應(yīng)變片被拉斷而無法繼續(xù)測試，采用本劈裂裝置可得到理想的試驗結(jié)果，因而該裝置更易于推廣實施。

圖I是本實用新型實施例I的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I中的A-A剖面示意圖；圖3是圖I中B-B剖面示意圖；圖4是10°C條件下浙青混凝土劈裂荷載-垂直變形曲線和荷載-水平變形曲線；圖5是30°C條件下浙青混凝土劈裂荷載-垂直變形曲線和荷載-水平變形曲線。
具體實施方式
下面根據(jù)附圖及實施例對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本實用新型不限于以下所述實施例。實施例I。參見圖I、圖2和圖3，圖中本實施例的浙青混合料低溫劈裂試驗裝置由球形壓頭I、上壓板2、荷載傳感器3、上弧形壓條連接件4、上弧形壓條5、加載導(dǎo)向桿6、試件7、下弧形壓條8、下壓板9、定位螺釘滑動導(dǎo)槽10、下壓板定位旋緊螺釘11、高度調(diào)節(jié)旋鈕12、試件夾持桿13、滑輪14、水平位移計框架15、彈簧16、導(dǎo)向孔17、水平滑動導(dǎo)軌18、水平滑動導(dǎo)桿19、拉環(huán)20、水平位移測試頂板21、水平位移計鎖緊卡22、水平位移計23、垂直位移計支桿24、垂直位移計頂板25、垂直位移計鎖緊卡26、垂直位移計27、計算機28、A/D轉(zhuǎn)換器29聯(lián)接構(gòu)成。本實施例加載結(jié)構(gòu)的球形壓頭I是直接承擔(dān)試驗機傳來荷載的元件,并將荷載通過上壓板2繼續(xù)均勻地傳遞給荷載傳感器3，荷載傳感器3繼續(xù)將荷載傳遞給與之通過絲接的上弧形壓條連接件4，上弧形壓條連接件4與上弧形壓條5為軸連接，這樣確保試件受力均勻。加載導(dǎo)向桿6是保證上弧形壓條5和下弧形壓條8在加載過程中垂直方向保持對中的元件，對試件7進(jìn)行加載試驗時，壓力試驗機向上頂推下壓板9，下壓板9通過導(dǎo)向孔17沿加載導(dǎo)向桿6向上運動，使放置于下弧形壓條8上的試件7逐漸接近上弧形壓條5而受力。下弧形壓條8固結(jié)于下壓板9的正中心，是對試件7進(jìn)行定位放置和對其進(jìn)行加載的元件，試驗前先將試件7放置于下弧形壓條8上，并通過一端的凸起進(jìn)行精確定位，通過上下弧形壓條的作用保證劈裂加載模式的實現(xiàn)。下壓板9是整個裝置的支撐和加載元件，使用本實用新型的浙青混合料劈裂試驗夾具時，首先將下壓板9放置于試驗機下壓板上，使球形壓頭I對準(zhǔn)壓力試驗機的上壓板中心，沿定位螺釘滑動導(dǎo)槽10滑動下壓板定位旋緊螺釘11，使本夾具的下壓板9固定于壓力試驗機的下壓板上，轉(zhuǎn)動高度調(diào)節(jié)旋鈕12，使上弧形壓條5和下弧形壓條8之間留足夠的空間放置試件7。本實施例中水平位移測定夾具由試件夾持桿13、滑輪14、水平位移計框架15、彈簧16、水平滑動導(dǎo)軌18、水平滑動導(dǎo)桿19、拉環(huán)20、水平位移計頂板21、水平位移計計鎖緊卡22和水平位移計23聯(lián)接構(gòu)成。水平位移計框架15水平面呈開口朝內(nèi)的U型，其兩連肢不對稱，左聯(lián)肢稍長，垂直方向固結(jié)兩個試件夾持桿13，試件夾持桿13底端通過軸連接有滑輪14，減少試件變形時夾持桿對試件的阻力。水平位移計框架15的右聯(lián)肢稍短，其右側(cè)·設(shè)置截面為方形的水平滑動導(dǎo)軌18，同樣為方形截面的水平滑動導(dǎo)桿19穿過水平滑動導(dǎo)軌18，二者采用間隙配合，間隙內(nèi)設(shè)置潤滑劑。水平滑動導(dǎo)桿19靠近試件的一側(cè)固結(jié)垂直向的試件夾持桿13，試件夾持桿13和水平滑動導(dǎo)軌18間設(shè)置彈簧16，彈簧16推動右側(cè)試件夾持桿使試件被夾緊。水平滑動導(dǎo)桿19穿過水平滑動導(dǎo)軌18的右端設(shè)置拉環(huán)20，拉環(huán)的內(nèi)側(cè)連接水平位移測試頂板21，與水平位移測試頂板21相對應(yīng)的水平位移計框架15的右聯(lián)肢內(nèi)上側(cè)固結(jié)水平位移計鎖緊卡22，水平位移計23固定于水平位移計鎖緊卡22上，當(dāng)試件變形時推動左右試件夾持桿做相對運動，試件夾持桿通過各元件的傳遞最終使水平位移測試頂板21和水平位移計鎖緊卡22做相對運動，使水平位移計23測得試件的水平變形量。試件夾持桿13的垂直式設(shè)置，確保了在整個劈裂試驗過程中使夾持桿對試件直徑位置處能進(jìn)行良好夾持，避免了傳統(tǒng)測試方法中因試件中心位置的降低使位移計頂珠過早脫離試件水平直徑位置處的缺陷。試件夾持桿13靠近試件的水平截面呈三角形，與試件接觸處為三角形截面的頂點，以利于與試件充分接觸，三只試件夾持桿在水平方向也呈三角形分布，這樣保證所測水平變形量的準(zhǔn)確性?；喡?lián)接在試件夾持桿底端，用于減小試件夾持桿沿水平向相對運動時的阻力，從而減小水平變形的測試誤差。本實施例中垂直位移測定夾具由垂直位移計支桿24、垂直位移計頂板25、垂直位移計鎖緊卡26聯(lián)接構(gòu)成。垂直位移計支桿24垂直向固結(jié)于下壓板9的外邊緣，垂直位移計鎖緊卡26固結(jié)于垂直位移計支桿頂端，垂直位移計頂板25固結(jié)于上弧形壓條5的外側(cè)，垂直位移計27安裝于垂直位移計鎖緊卡26上，試件7受劈裂后垂直位移計頂板25和垂直位移計鎖緊卡26的相對運動使垂直位移計27測得試件的垂直變形量。采用位移計彈出式測試試件變形量的方法避免了傳統(tǒng)的壓回式測定方法易造成位移計因誤操作或試件變形過大被壓壞的缺陷。本實施例中的數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)由荷載傳感器3、水平位移計23、垂直位移計27、A/D轉(zhuǎn)換器和計算機聯(lián)接組成。荷載傳感器3將所接收到浙青混合料試件受到的荷載信號轉(zhuǎn)換成電信號通過數(shù)據(jù)電纜傳遞給A/D轉(zhuǎn)換器29，水平位移計23將所接收到浙青混合料試件受到的水平向的變形信號轉(zhuǎn)換成電信號通過數(shù)據(jù)電纜傳遞給A/D轉(zhuǎn)換器29，垂直位移計27將所接收到浙青混合料試件受到的垂直向的變形信號轉(zhuǎn)換成電信號通過數(shù)據(jù)電纜傳遞給A/D轉(zhuǎn)換器29，A/D轉(zhuǎn)換器29將輸入的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入到計算機28，計算機28能通過控制及分析軟件將試驗過程中的荷載和位移信號進(jìn)行時時顯示，并將結(jié)果進(jìn)行分析處理，給出所測浙青混合料試件的劈裂抗拉強度、破壞應(yīng)變、泊松比、壞勁度模量等技術(shù)參數(shù)。其它實施例。改變球形壓頭I和上壓板2的聯(lián)接方式及具體規(guī)格和結(jié)構(gòu)，改變上弧形壓條5、上弧形壓條連接件4與荷載傳感器3的聯(lián)接方式及具體規(guī)格和結(jié)構(gòu)，改變垂直位移計鎖緊卡26及水平位移計計鎖緊卡22的數(shù)量及具體規(guī)格和結(jié)構(gòu)，改變試件夾持桿13數(shù)量及具體規(guī)格和結(jié)構(gòu)，以及改變水平位移計框架15的聯(lián)接方式、具體規(guī)格和結(jié)構(gòu)均能組成多個實施例，均為本實用新型的常見變化，在此不一一詳述。試驗驗證某大學(xué)新型建材與結(jié)構(gòu)研究中心應(yīng)用本實用新型的纖維浙青混合料劈裂試驗裝 置測試了纖維浙青混凝土試件的劈裂強度和變形性能，得到了滿意結(jié)果。本實例中礦料級配采用規(guī)范JTG F40—2004規(guī)定的密級配浙青混凝土級配范圍中值，粒徑在I. 18mm以上的為多孔玄武巖，I. 18_以下的為石灰?guī)r，填料為磨細(xì)石灰石粉，所用浙青為重交AH-70，摻入了浙青混凝土質(zhì)量O. 2%的聚酯纖維。試驗分別在10°C和30°C條件下進(jìn)行，所得O. 2%聚酯纖維摻量浙青混凝土劈裂荷載-垂直變形曲線和荷載-水平變形曲線見圖4和圖5，試驗結(jié)果見表I。表I
權(quán)利要求1.一種纖維浙青混合料低溫劈裂試驗裝置，其特征是包括加載機構(gòu)、水平位移測定機構(gòu)和垂直位移測定機構(gòu)，以及數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)；其中，加載機構(gòu)包括上、下壓板和豎向?qū)驐U形成的框架，豎向?qū)驐U的上端固定在上壓板下側(cè)，豎向?qū)驐U的下端從下壓板設(shè)置的導(dǎo)向孔內(nèi)伸出，壓力試驗機對上、下壓板施加壓力使兩者相對滑動；在上壓板下側(cè)的中心位置設(shè)置有載荷傳感器，載荷傳感器的下側(cè)通過連接件與一個縱向的上弧形壓條連接，在下壓板上側(cè)的中心位置設(shè)置有縱向的下弧形壓條，所述上、下弧形壓條對應(yīng)；在上弧形壓條的一側(cè)連接有垂直位移計頂板，在所述下壓板上豎向固定一個支桿，支桿上安裝有垂直位移計，該垂直位移計的測量端頭與所述垂直位移計頂板配合使用；在上、下弧形壓條中間區(qū)域設(shè)置有水平位移計框架，該框架的左、右兩側(cè)分別安裝有不對稱的豎向夾持桿，試件位于兩夾持桿之間；其中左側(cè)的豎向夾持桿與框架固定安裝，右側(cè)的豎向夾持桿背面橫向固定一個導(dǎo)向桿，該導(dǎo)向桿末端連接有水平位移測試頂板，該導(dǎo)向桿中部設(shè)置有滑動導(dǎo)軌，滑動導(dǎo)軌與相鄰豎向夾持桿之間連接有壓力彈簧，所述滑動導(dǎo)軌一側(cè)固定在所述框架上，同時在框架上安裝有水平位移計，該水平位移計的測量端頭與所述水平位移測試頂板配合使用；所述載荷傳感器、垂直位移計和水平位移計的信號線通過A/D轉(zhuǎn)換器與計算機輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的纖維浙青混合料低溫劈裂試驗裝置，其特征是在下壓板的下表面設(shè)置有定位螺釘滑動導(dǎo)槽，在該導(dǎo)槽內(nèi)匹配安裝有定位旋緊螺釘，該定位旋緊螺釘根據(jù)壓力試驗機的下壓板尺寸大小進(jìn)行調(diào)整，使所述夾具緊固于試驗機上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的纖維浙青混合料低溫劈裂試驗裝置，其特征是上壓板的上端面中心設(shè)置有球形壓頭，該球形壓頭作為壓力試驗機直接接觸部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的纖維浙青混合料低溫劈裂試驗裝置，其特征是所述水平位移框架的底部安裝有滑輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的纖維浙青混合料低溫劈裂試驗裝置，其特征是位于上、下壓板之間的豎向?qū)驐U的下端螺紋連接有高度調(diào)節(jié)旋鈕。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的纖維浙青混合料低溫劈裂試驗裝置，其特征是左、右兩側(cè)豎向夾持桿的內(nèi)側(cè)為三角棱結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的纖維浙青混合料低溫劈裂試驗裝置，其特征是右側(cè)豎向夾持桿背面的導(dǎo)向桿末端還設(shè)置有拉環(huán)。
專利摘要本實用新型涉及一種纖維瀝青混合料劈裂試驗裝置，包括加載機構(gòu)、水平位移測定機構(gòu)和垂直位移測定機構(gòu)，以及數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)等，能準(zhǔn)確測試瀝青混合料和纖維瀝青混合料試件從加載到破壞全過程的荷載及垂直變形和水平變形量，結(jié)合采集系統(tǒng)能方便的得到劈拉荷載-垂直變形、劈拉荷載-水平變形全曲線以及不同變形量對應(yīng)的泊松比，并且測試效率高、精度高、成本低。
文檔編號G01N3/18GK202770718SQ201220454219
公開日2013年3月6日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者高丹盈, 湯寄予, 趙軍, 齊新華 申請人:鄭州大學(xué), 華北水利水電學(xué)院