一種瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)試件模擬施工態(tài)碾壓成型方法及設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于模擬瀝青路面碾壓施工成型工況的技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)試件模擬施工態(tài)碾壓成型方法及設(shè)備。一種瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)試件模擬施工態(tài)碾壓成型設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括一個模盤、一個用于碾壓瀝青混合料的碾壓輪、一個提供碾壓輪下壓力的碾壓輪壓力控制裝置、一個計(jì)算碾壓輪往復(fù)次數(shù)的碾壓輪次數(shù)控制裝置，一個機(jī)械傳動控制裝置和一個檢測裝置；所述機(jī)械傳動裝置包含一個設(shè)于模盤下方的振動盤，以及提供振動盤上下振動動力的電機(jī)。該設(shè)備可以最大限度地模擬路面碾壓成型階段混合料所受到的碾壓、搓揉作用，制作出符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)的瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)試件。
【專利說明】
一種瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)試件模擬施工態(tài)碾壓成型方法及設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于模擬瀝青路面碾壓施工成型工況的技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種瀝青混合料 標(biāo)準(zhǔn)試件模擬施工態(tài)碾壓成型方法及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，近年來高等級公路交通組成發(fā)生了重大變化，大流量、 重軸載交通己成為高速公路的主要運(yùn)輸形式，也成為控制路面結(jié)構(gòu)及材料設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因 素，在此大環(huán)境下瀝青路面的早期破壞現(xiàn)象十分嚴(yán)重，調(diào)查表明我國高等級公路瀝青路面 的早期破壞現(xiàn)象主要為車轍、泛油、松散及水損害，與此相關(guān)的研究表明，就混合料自身而 言，產(chǎn)生這些早期破壞現(xiàn)象的主要原因?yàn)椋?br>[0003] ⑴車轍:發(fā)生早期車轍損壞的瀝青路面普遍存在的問題是瀝青用量偏大，混合料 密度偏低。大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，發(fā)生車轍的輪跡帶上瀝青路面芯樣密度顯著高于馬歇爾試 件密度，表明在行車荷載的作用下瀝青混合料再壓密是形成車轍的主要原因之一。
[0004] ⑵泛油:早期損壞中的泛油現(xiàn)象發(fā)生在輪跡帶上，從試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，泛油現(xiàn)象嚴(yán) 重的路段，其表面層瀝青含量明顯偏大。發(fā)生車轍的路段常常伴隨有泛油現(xiàn)象，所以，車轍 與泛油的成因大部分相同。
[0005] ⑶松散:在水和高速行車的綜合作用下，面層底部的瀝青膜從集料表面剝落，使面 層底部集料間喪失粘結(jié)而發(fā)生松散，這種結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的松散稱為松散現(xiàn)象。就混合料本身 而言，造成松散的主要原因是空隙率過大及瀝青與集料粘結(jié)力相對不足。
[0006] ⑷水損壞：造成水損壞的水侵入途徑主要是透過結(jié)構(gòu)完整的瀝青面層，并滯留于 瀝青面層之中，在荷載及化學(xué)作用下導(dǎo)致瀝青膜從集料表面脫落，瀝青混合料設(shè)計(jì)密度小， 空隙率大，以及施工壓實(shí)度不夠等是造成水損壞的主要原因，另外因級配不良導(dǎo)致的離析 也是造成水損壞的主要原因之一。
[0007] 綜上所述，就混合料自身而言，當(dāng)前瀝青路面早期損壞的主要原因可總結(jié)為瀝青 用量過大、混合料密度偏低、壓實(shí)度低、現(xiàn)場空隙率大及級配不良等。施工管理水平參差不 齊固然是產(chǎn)生這些問題的重要原因之一，但當(dāng)全國不同施工管理水平下鋪筑的瀝青路面頻 繁出現(xiàn)同一種破壞現(xiàn)象時，我們就不得不從根源上重新審視通用的瀝青混合料設(shè)計(jì)方法是 否與這些破壞現(xiàn)象有關(guān)。事實(shí)證明，目前瀝青混合料設(shè)計(jì)方法確有很多方面需要改進(jìn)。
[0008] ⑴室內(nèi)成型方式與現(xiàn)場碾壓方式不匹配
[0009] 眾所周知，室內(nèi)試驗(yàn)要準(zhǔn)確、有效地預(yù)測與控制現(xiàn)場施工質(zhì)量，應(yīng)滿足兩個最基本 的條件，首先要求試件成型方式能夠最大限度地模擬施工工況，使室內(nèi)成果與面層實(shí)際應(yīng) 用效果有可比性;其次要求各種性能評價(jià)指標(biāo)切實(shí)反映面層在其服務(wù)環(huán)境下的服務(wù)質(zhì)量。 如今現(xiàn)場大量使用振動壓路機(jī)及輪胎壓路機(jī)，而室內(nèi)成型方式卻采用馬歇爾擊實(shí)方法。由 此衍生出一系列問題：馬歇爾擊實(shí)密度作為現(xiàn)場壓實(shí)度的控制指標(biāo)是否合適;混合料分別 在擊實(shí)與揉搓作用下其力學(xué)特性或許不同，那么用何種成型方式制作的試件，其指標(biāo)控制 現(xiàn)場質(zhì)量更有效；用馬歇爾方法進(jìn)行室內(nèi)研究所優(yōu)化的配合比（包括級配、油石比、密度等） 在現(xiàn)場壓實(shí)條件下路用性能是否最優(yōu)。
[0010] 我國規(guī)范規(guī)定瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)采用馬歇爾配合比設(shè)計(jì)方法。但在試件成型 方面，馬歇爾方法錘擊次數(shù)與路面成型時的壓實(shí)功能沒有內(nèi)在聯(lián)系，馬歇爾擊錘的沖擊力 與車輛車輪接地壓強(qiáng)存在巨大差異，馬歇爾試模對瀝青混合料的約束條件也與實(shí)際路面材 料的受力條件不同，馬歇爾的沖擊壓實(shí)方法不利于集料的定向重排，因此用馬歇爾擊實(shí)方 式成型的試件各種指標(biāo)控制現(xiàn)場質(zhì)量存在隱患。
[0011] ⑵以體積參數(shù)為控制指標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖及協(xié)調(diào)各種矛盾
[0012] 對于連續(xù)密級配瀝青混合料，規(guī)范規(guī)定擊實(shí)功為雙面擊實(shí)75次，并主要以體積參 數(shù)(空隙率、間隙率、飽和度等)作為控制指標(biāo)確定最佳瀝青用量。如果利用這種經(jīng)驗(yàn)加體積 參數(shù)分析方法作為瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的手段，那么其成立的前提條件是，用于計(jì)算以 孔隙率為代表的諸體積參數(shù)的相關(guān)試驗(yàn)方法必須科學(xué)、合理。并且，體積參數(shù)與路用性能之 間應(yīng)存在良好的相關(guān)性。但一方面現(xiàn)行試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的試驗(yàn)方法難以使瀝青混合料體積參 數(shù)計(jì)算結(jié)果精確（即使相對精確也不可能），另一方面，大量的研究表明，體積參數(shù)與混合料 路用性能之間不存在廣泛的相關(guān)性，也就是說，滿足了馬歇爾體積參數(shù)的瀝青混合料未必 有好的路用性能。
[0013] 另外，我國高速公路表面層大多使用抗滑表層，作為抗滑表層必須兼顧高溫、抗滑 與密實(shí)，而馬歇爾方法難以平衡這幾方面的矛盾。為達(dá)到抗滑目的，抗滑表層瀝青混合料粗 集料含量較高，由于采用馬歇爾擊實(shí)成型且擊實(shí)功固定，導(dǎo)致瀝青混合料密度較低，即礦料 間隙率較大，而為滿足體積參數(shù)要求(VV，VMA，VFA等）必然需較大的瀝青用量，致使設(shè)計(jì)的 瀝青混合料鋪筑的面層在交通荷載作用下極易追密產(chǎn)生車轍及泛油等早期破壞現(xiàn)象，結(jié)果 有可能什么目的也未達(dá)到。
[0014] ⑶壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)偏低
[0015]壓實(shí)度達(dá)到較高標(biāo)準(zhǔn)對瀝青混合料高溫抗車轍能力、抗水破壞能力及抗疲勞能力 均有顯著改善。由于馬歇爾擊實(shí)成型方式與現(xiàn)場碾壓方式不匹配，造成混合料的密度較低。 用它控制施工往往造成路面的密度偏小，空隙率過高，由此導(dǎo)致的后果是混合料未被充分 壓實(shí)，在交通荷載作用下很快產(chǎn)生由于抗剪強(qiáng)度小及追密而出現(xiàn)車轍。對瀝青路面的調(diào)查 檢驗(yàn)表明，大多數(shù)路面使用一段時期后，混合料的密度會大于原設(shè)計(jì)密度從而不可避免地 產(chǎn)生壓密性車轍。
[0016] 壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)的適當(dāng)提高目前有堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)，與幾十年前的壓實(shí)施工機(jī)械相 比，如今的施工壓實(shí)設(shè)備在性能及壓實(shí)功能上有質(zhì)的飛躍。而目前仍沿用馬歇爾試件密度 的壓實(shí)度控制標(biāo)準(zhǔn)，因此有理由認(rèn)為用性能大幅度提高的壓實(shí)設(shè)備應(yīng)該鋪筑出壓實(shí)度更高 的、質(zhì)量更好的瀝青面層。但如室內(nèi)成型條件不加改變，還沿用馬歇爾方法，只能導(dǎo)致現(xiàn)今 的筑路機(jī)械修筑出與以前相差無幾的瀝青路面，更嚴(yán)重的是，室內(nèi)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)已嚴(yán)重阻礙了 科技進(jìn)步及生產(chǎn)的發(fā)展，使得承包商對使用新工藝、新設(shè)備沒有積極性
[0017] 至此，似乎窺見了解決問題的門徑。首先需要尋求可以最大限度地模擬瀝青路面 碾壓成型工況的試件成型設(shè)備;再是依據(jù)對瀝青混合料這類散體材料一般科學(xué)原理的理解 建立起試件成型條件與道(公）路用瀝青混合料主要性能之間的內(nèi)在聯(lián)系并形成一種實(shí)用 的瀝青混合料配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。
[0018] 國內(nèi)外目前對瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法可分為三種：馬歇爾擊實(shí)法、SUPERPAVE 旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法以及GTM旋轉(zhuǎn)剪切壓實(shí)法。
[0019]國內(nèi)配合比設(shè)計(jì)方法研究成果主要體現(xiàn)在JTGF40-2004對馬歇爾配合比設(shè)計(jì)方 法、標(biāo)準(zhǔn)的修訂。對于連續(xù)密級配瀝青混合料，規(guī)范給出了很寬的級配范圍，可以使設(shè)計(jì)單 位和工程建設(shè)單位根據(jù)不同道路等級、不同交通狀況、不同氣候環(huán)境等選擇工程級配范圍。 在擊實(shí)次數(shù)75次條件下，對中輕交通和重載交通的空隙率、間隙率、飽和度等指標(biāo)進(jìn)行了調(diào) 整。更嚴(yán)格地規(guī)定了體積參數(shù)的計(jì)算方法等。
[0020]馬歇爾試驗(yàn)方法(Marshall tests)是影響最為深遠(yuǎn)，應(yīng)用最為廣泛的瀝青混合料 配合比設(shè)計(jì)方法，曾經(jīng)是世界各國通用的設(shè)計(jì)方法。馬歇爾設(shè)計(jì)方法屬于體積設(shè)計(jì)方法，它 的最初發(fā)明是借用土工試驗(yàn)中通過擊實(shí)方法尋找最大密度確定最佳含水量的思想來確定 瀝青混合料中的最佳瀝青用量。馬歇爾設(shè)計(jì)方法對混合料的密度、空隙率、礦料間隙率等指 標(biāo)有明確的要求?？墒菄鴥?nèi)外研究成果均表明，這些指標(biāo)與路用性能指標(biāo)有較大的差距。 [0021]⑴馬歇爾擊實(shí)成型試件的方式與路面施工碾壓工況不匹配，混合料試件密度偏 低。
[0022]⑵以VMA、VFA、VV等體積參數(shù)作為控制指標(biāo)不合理，往往使得瀝青用量偏高，在重 交通條件下很容易出現(xiàn)泛油、車轍等病害。
[0023] 國內(nèi)江蘇交通科學(xué)研究院1995年引進(jìn)Superpave技術(shù)，不少省市和地區(qū)修建了 Superpave試驗(yàn)路和實(shí)體工程。但國內(nèi)目前大部分研究工作還是停留在重復(fù)國外同行的類 似研究中，而對其更深層次的研究和開發(fā)還很有限。
[0024] Superpave技術(shù)發(fā)源于美國，對該技術(shù)的應(yīng)用與研究還在不斷深入。新的研究計(jì)劃 正在醞釀之中。如美國聯(lián)邦公路局FHWA和特納公路研究中心TFHRC聯(lián)合開展的S頂AP研究項(xiàng) 目，認(rèn)為目前的設(shè)計(jì)論理和方法中經(jīng)驗(yàn)性的指標(biāo)和參數(shù)還占有相當(dāng)大的比重。如在 Superpave方法中采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型，通過成型試件的體積特性與規(guī)范進(jìn)行比較，在滿足規(guī) 范要求的前提下進(jìn)行相應(yīng)的簡單剪切SST和間接拉伸試驗(yàn)，將得到的試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用于力學(xué) 或半經(jīng)驗(yàn)力學(xué)模型，進(jìn)行路用性能預(yù)估。由于設(shè)計(jì)方法中關(guān)于級配、棱角性、紋理和體積特 性等相關(guān)信息是單獨(dú)從先前的經(jīng)驗(yàn)得到的，而且這樣的解決思路試驗(yàn)工作量很大，并且不 一定能夠得到好的效果。因此SMAP解決問題的思路是將鏡像技術(shù)應(yīng)用于分析瀝青混合料 試件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
[0025]總體而論，SUPERPAVE方法仍然是體積設(shè)計(jì)法，與其它方法的主要不同之處在于： [0026]①考慮了交通量水平。
[0027]②以旋轉(zhuǎn)壓實(shí)方式成型試件，且壓實(shí)功能因交通量水平、氣溫而變。
[0028]③以性能指標(biāo)選取瀝青膠結(jié)料。
[0029] ④把空隙率作為試件乃至混合料設(shè)計(jì)的控制性指標(biāo)。
[0030] ⑤對礦料級配提出了"控制點(diǎn)"和"禁區(qū)"的概念。
[0031] 通過深入比較我們可以得知：
[0032] (l)SUPERPAVE對級配曲線"控制點(diǎn)"和"禁區(qū)"的規(guī)定，并沒有完善的理論依據(jù)和經(jīng) 驗(yàn)依據(jù)，落在其設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的級配并不一定就是路用性能最好的，也不能排除超出級配規(guī) 定范圍的級配就一定是路用性能差的。
[0033] ⑵與GTM的成型方法相比，它在成型試件時，只進(jìn)行了體積參數(shù)的計(jì)算，并未進(jìn)行 力學(xué)指標(biāo)的測量與推算，SUPERPAVE成型方法的前提是試件的空隙率與路用性能密切相關(guān)， 此前提是否完全正確現(xiàn)在下結(jié)論還為時尚早。SUPERPAVE認(rèn)為成型試件至材料的使用末期 時空隙率應(yīng)該大于2%，從GTM的成型實(shí)踐來看，很有可能混合料的空隙率在達(dá)到2%之前就 已經(jīng)發(fā)生了塑性破壞，當(dāng)瀝青用量較大時尤其如此。因此用SUPERPAVE設(shè)計(jì)的瀝青混合料時 有較大可能發(fā)生早期車轍病害（美國西部環(huán)道[West Track]實(shí)驗(yàn)場按SUPERPAVE設(shè)計(jì)的瀝 青混合料修筑的路面發(fā)生的早期車轍也證實(shí)了這種擔(dān)心不是多余的）。另外從瀝青混合料 的強(qiáng)度機(jī)理分析可知，空隙率小于2%并不是混合料破壞的內(nèi)因，而真正的原因是混合料綜 合強(qiáng)度過小。
[0034] (3)SUPERPAVE方法中混合料性能試驗(yàn)的模型能否真實(shí)反映路用狀況仍需研究和考 察。
[0035] ⑷雖對試件的設(shè)計(jì)空隙率(4 % )和最小礦料間隙率作了嚴(yán)格規(guī)定，但未考慮基礎(chǔ) 性試驗(yàn)的精度或可信度對空隙率的影響，確定理論最大密度的方法不合理，致使計(jì)算出試 件的體積參數(shù)不可信。
[0036] GTM(Gyratory Testing Machine)旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)是美國工程兵團(tuán)（U.S.Army Corps of Engineers)在60年代首先以推理的方法發(fā)明的路面材料試驗(yàn)機(jī)，后來美國空軍為解決 重型轟炸機(jī)跑道容易破損的問題，又專門組織人員對GTM進(jìn)行了研究開發(fā)，形成了用于機(jī)場 道面的瀝青混合料設(shè)計(jì)方法。
[0037] GTM把混合料成型壓實(shí)實(shí)驗(yàn)機(jī)、力學(xué)剪切實(shí)驗(yàn)機(jī)和車輛模擬機(jī)合并成為了一臺實(shí) 驗(yàn)機(jī)，一旦試件成型完畢，即可得到混合料的設(shè)計(jì)密度和瀝青用量，所以GTM具有設(shè)計(jì)周期 短、設(shè)計(jì)成本較低的特點(diǎn)。GTM采用了和應(yīng)力有關(guān)的推理方法進(jìn)行混合料的力學(xué)分析和設(shè) 計(jì)，克服了馬歇爾等經(jīng)驗(yàn)方法的不足。GTM方法可較真實(shí)地模擬實(shí)際路面材料的受力狀況以 及預(yù)測材料到服務(wù)期限末的應(yīng)變力學(xué)性質(zhì)，從而避免了路面的早期破壞。GTM成型試件的原 理最大限度地模擬了路面碾壓成型階段混合料所受到的碾壓、搓揉作用，還可根據(jù)路面所 承受的輪胎接地壓強(qiáng)設(shè)定垂直壓力，也可以變化對試件的揉搓旋轉(zhuǎn)角度。
[0038] 但是該設(shè)備屬于進(jìn)口產(chǎn)品，造價(jià)很高，機(jī)械結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，維修保養(yǎng)不方便，目前 還很難推廣使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0039] 本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)試件模擬施工態(tài)碾 壓成型方法和設(shè)備，該設(shè)備可以最大限度地模擬路面碾壓成型階段混合料所受到的碾壓、 搓揉作用，制作出符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)的瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)試件。
[0040] 本發(fā)明的具體技術(shù)路線是：
[0041 ] -種瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)試件模擬施工態(tài)碾壓成型方法，其特征在于所述方法包括以 下步驟：
[0042] 鋪料，將瀝青混合料投入模箱，構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)試件；
[0043] 碾壓，碾壓輪在經(jīng)受下壓力的條件下進(jìn)行水平往復(fù)運(yùn)動，同時模箱上下振動；
[0044] 脫模檢測。
[0045] 優(yōu)化地，所述方法包括以下步驟：
[0046] 鋪料，將預(yù)熱的模箱從烘箱中取出，將攪拌好的全部瀝青混合料一次性裝入模箱 中，用預(yù)熱的擊實(shí)錘由邊至中轉(zhuǎn)圈裝入模箱中，
[0047] 碾壓，預(yù)熱后的碾壓輪在經(jīng)受下壓力的條件下進(jìn)行水平往復(fù)運(yùn)動，同時模箱上下 振動；
[0048] 脫模檢測，壓實(shí)后的試件冷卻至室溫后脫模檢測。
[0049] 更進(jìn)一步地，所述方法包括以下步驟：
[0050] 鋪料:將預(yù)熱的模箱從烘箱中取出，在模箱底面及側(cè)面鋪一張裁好的普通紙，使底 面及側(cè)面均被紙隔離;將攪拌好的全部瀝青混合料一次性裝入模箱中，中部略高于四周，用 預(yù)熱的擊實(shí)錘由邊至中轉(zhuǎn)圈夯實(shí)一遍，整平成凸圓弧形。待溫度達(dá)到規(guī)程要求的壓實(shí)溫度 時，在表面鋪一張裁好的普通紙，將模箱放入振動盤上。
[0051] 碾壓:預(yù)熱后的碾壓輪在經(jīng)受下壓力的條件下進(jìn)行水平往復(fù)運(yùn)動，同時模箱上下 振動；
[0052] 脫模檢測，壓實(shí)后的試件冷卻至室溫后脫模檢測。
[0053] -種瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)試件模擬施工態(tài)碾壓成型設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括一 個模盤、一個用于碾壓瀝青混合料的碾壓輪、一個提供碾壓輪下壓力的碾壓輪壓力控制裝 置、一個計(jì)算碾壓輪往復(fù)次數(shù)的碾壓輪次數(shù)控制裝置，一個機(jī)械傳動控制裝置和一個檢測 裝置;所述機(jī)械傳動裝置包含一個設(shè)于模盤下方的振動盤，以及提供振動盤上下振動動力 的電機(jī)。
[0054]優(yōu)化地，所述碾壓輪壓力控制裝置包含一個用于提供碾壓輪下壓力的液壓組件， 以及一個控制碾壓輪水平往復(fù)運(yùn)動的三相異步電動機(jī)。
[0055] 優(yōu)化地，所述碾壓輪次數(shù)控制裝置包含設(shè)于模盤邊緣處的光電發(fā)射器，以及一個 計(jì)數(shù)器。
[0056] 優(yōu)化地，所述檢測裝置包含密度傳感器和溫度傳感器。
[0057]更進(jìn)一步地，所述碾壓輪次數(shù)控制裝置包含一個與液壓缸連接的壓力傳感器。 [0058]更進(jìn)一步地，所述三相異步電動機(jī)帶動減速機(jī)運(yùn)動，轉(zhuǎn)盤通過減速機(jī)上的鏈輪組 件帶動碾壓輪實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動。
[0059] 優(yōu)化地，所述液壓組件包括一個壓力伸縮桿，一個與壓力伸縮桿頂接的油缸，油缸 上部設(shè)置行程開關(guān)，油缸連接油管，油管中包含串聯(lián)的一個單向閥、溢流閥組和一個換向 閥，所述溢流閥組包含兩個并聯(lián)的溢流閥。
【附圖說明】
[0060] 圖1為瀝青混合料碾壓過程示意圖。
[0061] 圖2為瀝青混合料壓力控制原理圖。
[0062] 圖3為碾壓輪動力控制示意圖。
[0063] 圖4為本發(fā)明瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)試件碾壓成型設(shè)備技術(shù)路線圖。
[0064]圖5為本發(fā)明三相異步電機(jī)接線圖。
[0065]圖6為本發(fā)明數(shù)字式光電計(jì)數(shù)器的原理圖。
[0066]其中，
[0067] 1、碾壓輪
[0068] 2、模箱
[0069] 3、振動盤
[0070] 4、壓力伸縮桿
[0071] 5、單向閥
[0072] 6、行程開關(guān)
[0073] 7、溢流閥A
[0074] 8、溢流閥B
[0075] 9、油缸
[0076] 10、換向閥
[0077] 11、減速機(jī)
[0078] 12、第一電機(jī)
[0079] 13、轉(zhuǎn)盤
[0080] 14、鏈輪組件。
【具體實(shí)施方式】
[0081]瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)試件碾壓成型設(shè)備，最大限度地模擬了路面碾壓成型階段混合料 所受到的碾壓、搓揉作用，還可根據(jù)路面所承受的輪胎接地壓強(qiáng)設(shè)定垂直壓力，也可以變化 對試件的揉搓旋轉(zhuǎn)角度，同時考慮到現(xiàn)有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，模箱的下表面增加了一個振動頻率 可變、振幅可調(diào)的振動盤。如圖1，試件上表面的中心高于四周2 - 5cm，碾壓輪1在壓力F的作 用下水平移動，實(shí)現(xiàn)碾壓動作。模箱2內(nèi)瀝青混合料在振動盤3作用下，受到上下不斷地的振 動，此時模箱2沒有水平運(yùn)動，碾壓輪1直接碾壓瀝青混合料，不會碰撞模箱2邊緣，更加符合 道路施工中的碾壓過程。
[0082]對于碾壓輪1壓力的控制，主要采用高性能、高精度壓力傳感器，通過液壓系統(tǒng)對 碾壓輪施加垂直方向的壓力，該壓力可通過顯示屏人工輸入壓力值。如圖2,為該液壓系統(tǒng) 的原理圖。壓力伸縮桿4與油缸9相連，油缸9由行程開關(guān)6來控制啟閉，其中，油缸9與油路系 統(tǒng)相連。油路系統(tǒng)包括與油缸9上部連接的單向閥5,單向閥5-端連接一組并聯(lián)的溢流閥 (溢流閥A 7和溢流閥B 8)，溢流閥A 7和溢流閥B 8的另一端與換向閥10連接。換向閥10的 末端連接油缸9底部。單向閥5的頭部和換向閥10的尾部同時連接一根空接管。
[0083] 對于碾壓輪往復(fù)運(yùn)動的控制，主要采用三相異步電動機(jī)，對碾壓輪進(jìn)行精確控制， 使其實(shí)現(xiàn)對瀝青試件的往復(fù)碾壓運(yùn)動，并且在磨具的邊緣裝有限位裝置，避免碾壓輪碾壓 到模具邊緣。如圖3,為碾壓輪動力控制示意圖，第一電機(jī)12帶動減速機(jī)11運(yùn)動，轉(zhuǎn)盤13通過 鏈輪組件14帶動碾壓輪1實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動。本發(fā)明的技術(shù)路線如圖4所示。
[0084] 本發(fā)明中的關(guān)鍵技術(shù)包括:碾壓輪壓力控制系統(tǒng)、碾壓輪碾壓次數(shù)控制系統(tǒng)、機(jī)械 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及試件相關(guān)參數(shù)的檢測系統(tǒng)等幾個方面。
[0085]⑴碾壓輪壓力控制系統(tǒng)
[0086] 通過控制三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)來控制液壓缸的上下位移，從而對碾壓輪施加 相應(yīng)的壓力，壓力的大小可以根據(jù)液壓缸位移大小和壓力傳感器顯示壓力來確定。三相異 步電機(jī)接線圖如圖5所示。
[0087]⑵碾壓輪碾壓次數(shù)控制系統(tǒng)
[0088]當(dāng)碾壓輪在模箱上往復(fù)碾壓試件時，在模具的邊緣處裝有光電裝置，只要碾壓輪 運(yùn)動到兩端極限位置就會遮擋住光電發(fā)射器，此時計(jì)數(shù)器就會加1，并在顯示器上顯示往復(fù) 運(yùn)動的次數(shù)，而且往復(fù)運(yùn)動的次數(shù)也可以認(rèn)為的事先設(shè)置。碾壓次數(shù)與瀝青試件的密度有 著很大的相關(guān)性，所以必須對碾壓次數(shù)進(jìn)行精確的控制。通過車輛的俯仰角可以描繪車輛 運(yùn)行的軌跡。如圖6所示，為控制碾壓輪次數(shù)的數(shù)字式光電計(jì)數(shù)器的原理圖。
[0089] 本發(fā)明可提高路面結(jié)構(gòu)物耐久性;通過對與實(shí)際壓實(shí)設(shè)備高度一致的瀝青混合料 標(biāo)準(zhǔn)試件碾壓成型設(shè)備的應(yīng)用，可以大幅度提高瀝青路面耐久性，降低維護(hù)與重建費(fèi)用;減 少瀝青等材料的使用率;通過合理提高壓實(shí)密度，可以降低對瀝青、纖維等高價(jià)格材料的使 用量，直接降低了工程造價(jià)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
[0090] 表一技術(shù)優(yōu)勢對比表
[0092]本發(fā)明中，現(xiàn)場碾壓壓路機(jī)應(yīng)遵循"高頻、低幅"的要求，結(jié)合目前現(xiàn)場使用各種壓 路機(jī)的實(shí)際參數(shù)情況，成型機(jī)設(shè)計(jì)頻率在0-60赫茲，振幅在0-1毫米之間。實(shí)際使用時根據(jù) 現(xiàn)場設(shè)配配備情況，調(diào)整成型機(jī)相應(yīng)頻率、振幅。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)試件模擬施工態(tài)碾壓成型方法，其特征在于所述方法包括以下 步驟： 鋪料，將瀝青混合料投入模箱，構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)試件； 碾壓，碾壓輪在經(jīng)受下壓力的條件下進(jìn)行水平往復(fù)運(yùn)動，同時模箱上下振動； 脫模檢測。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)試件模擬施工態(tài)碾壓成型方法，其特征在于所 述方法包括以下步驟： 鋪料，將預(yù)熱的模箱從烘箱中取出，將攪拌好的全部瀝青混合料一次性裝入模箱中，用 預(yù)熱的擊實(shí)錘由邊至中轉(zhuǎn)圈裝入模箱中， 碾壓，預(yù)熱后的碾壓輪在經(jīng)受下壓力的條件下進(jìn)行水平往復(fù)運(yùn)動，同時模箱上下振動； 脫模檢測，壓實(shí)后的試件冷卻至室溫后脫模檢測。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)試件模擬施工態(tài)碾壓成型方法，其特征在于所 述方法包括以下步驟： 鋪料:將預(yù)熱的模箱從烘箱中取出，在模箱底面及側(cè)面鋪一張裁好的普通紙，使底面及 側(cè)面均被紙隔離;將攪拌好的全部瀝青混合料一次性裝入模箱中，中部略高于四周，用預(yù)熱 的擊實(shí)錘由邊至中轉(zhuǎn)圈夯實(shí)一遍，整平成凸圓弧形，待溫度達(dá)到規(guī)程要求的壓實(shí)溫度時，在 表面鋪一張裁好的普通紙，將模箱放入振動盤上； 碾壓:預(yù)熱后的碾壓輪在經(jīng)受下壓力的條件下進(jìn)行水平往復(fù)運(yùn)動，同時模箱上下振動； 脫模檢測，壓實(shí)后的試件冷卻至室溫后脫模檢測。4. 一種瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)試件模擬施工態(tài)碾壓成型設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括一個 模盤、一個用于碾壓瀝青混合料的碾壓輪、一個提供碾壓輪下壓力的碾壓輪壓力控制裝置、 一個計(jì)算碾壓輪往復(fù)次數(shù)的碾壓輪次數(shù)控制裝置，一個機(jī)械傳動控制裝置和一個檢測裝 置;所述機(jī)械傳動裝置包含一個設(shè)于模盤下方的振動盤，以及提供振動盤上下振動動力的 電機(jī)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)試件模擬施工態(tài)碾壓成型設(shè)備，其特征在于 所述碾壓輪壓力控制裝置包含一個用于提供碾壓輪下壓力的液壓組件，以及一個控制碾壓 輪水平往復(fù)運(yùn)動的三相異步電動機(jī)。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)試件模擬施工態(tài)碾壓成型設(shè)備，其特征在于 所述碾壓輪次數(shù)控制裝置包含設(shè)于模盤邊緣處的光電發(fā)射器，以及一個計(jì)數(shù)器。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)試件模擬施工態(tài)碾壓成型設(shè)備，其特征在于 所述檢測裝置包含密度傳感器和溫度傳感器。8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)試件模擬施工態(tài)碾壓成型設(shè)備，其特征在于 所述碾壓輪次數(shù)控制裝置包含一個與液壓缸連接的壓力傳感器。9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)試件模擬施工態(tài)碾壓成型設(shè)備，其特征在于 所述三相異步電動機(jī)帶動減速機(jī)運(yùn)動，轉(zhuǎn)盤通過減速機(jī)上的鏈輪組件帶動碾壓輪實(shí)現(xiàn)往復(fù) 運(yùn)動。10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)試件模擬施工態(tài)碾壓成型設(shè)備，其特征在于 所述液壓組件包括一個壓力伸縮桿，一個與壓力伸縮桿頂接的油缸，油缸上部設(shè)置行程開 關(guān)，油缸連接油管，油管中包含串聯(lián)的一個單向閥、溢流閥組和一個換向閥，所述溢流閥組
【文檔編號】G01N1/28GK105865871SQ201610274298
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】單光炎, 葛黎明, 張瑜, 朱子劍, 周炯
【申請人】浙江省交通工程建設(shè)集團(tuán)有限公司