[发明专利]粗集料矿料间隙率试验测试设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于道路工程领域科研、设计及施工的试验设备，尤其涉及一种用于粗集料碎石矿料间隙率(VCA)的试验测试设备。

背景技术

粗集料的矿料间隙率是评价沥青混合料骨架紧密程度的一项重要指标，近年来随着骨架-密实型沥青混合料的广泛应用，粗集料矿料间隙率的测定和标准研究也越来越受到重视。作为评价骨架紧密程度的指标，其试验测定包括两个重要问题：(1)在没有细集料干涉作用下，任何状态下的粗集料堆积状态都是形成了骨架，但是不同的骨架排列方式，其紧密程度却差异巨大，因此采用哪种堆积状态下的矿料间隙率评价沥青混合料中粗集料的紧密程度更为合适；(2)粗集料的堆积密度如何测定。我们首先关注第一个问题，究竟采用什么状态下的堆积密度来评价沥青混合料中粗集料的紧密程度可以更为客观准确？在现有技术中，对于粗集料的捣实，我国《公路工程集料试验规程》规定采用人工捣实和振动台振动的方法，这些方法的主要问题在于：(1)捣实的试件表面需要人工填平，因此结果的人为因素影响大，导致结果的重现性和复现性都不高；(2)捣实功无法量化；(3)现有方法下所得到的VCA值与沥青混合料中粗集料间隙率形成的状态差异大，采用干捣实方法作用的击实功明显小于沥青混合料成型的击实功，所形成的粗集料骨架空隙率偏大，作为沥青混合料骨架紧密状态的评价标准过于宽松，失去了控制意义。另外也有研究为了避免上述问题，采取了直接应用马歇尔击实设备进行粗集料的击实，该方法虽然能够满足击实功的要求，但是实验的结果显示集料的击碎率过大，实际形成的粗集料混合料已经偏离设计级配，测定的粗集料矿料间隙率不具有代表性。鉴于现有方法存在的问题已无法满足当今沥青混合料材料设计的要求，有必要研制新型的粗集料矿料间隙率测试装置，对目前的测试方法进行必要的改进。

发明内容

本发明的目的在于针对现有试验方法的不足，提供一种可机械化操作、击实功可调、集料击碎率低的粗集料矿料间隙率试验测试设备。

本发明的粗集料矿料间隙率试验测试设备包括机架部分、底座部分及控制器；所述机架部分中，机架的上部设有磁铁、内部设有电机和减速机，机架的前面设有提锤链条、导轨和落锤导向杆，提锤链条由减速机带动，滑块套接在导轨上并可沿导轨上下运动、而且一边连接提锤链条另一边固定传力杆，提锤舌板固定在滑块上方并控制落锤沿落锤导向杆向上运动到设定的高度，落锤以自由落体方式下落，落锤下端设有可拆卸锤头；所述底座部分中，底座上固定机架，底座内部固定分度器，分度器上的接力杆从底座的上面伸出且与传力杆位置相对应，底座上安装由分度器控制的转动盘，转动盘上设有固定底座和测试桶；落锤导向杆和落锤在磁铁的控制下可绕导轨的垂直轴摆动至测试桶中心；所述控制器用于控制计数器、启动和停止、电机开关、落锤向测试桶中心的摆动。

上述测试设备中，所述提锤舌板设有前后可伸缩结构。

上述测试设备中，所述分度器设置为60°分度，控制器控制落锤每隔6次击实进行一次摆动，摆动后向中心再击实1次。

上述测试设备中，所述测试桶与固定底座之间设有可拆卸结构。

本发明的测试设备的工作原理是：电机经减速机带动提锤链条，并且通过滑块带动提锤舌板，提升落锤和锤头(下称击实锤)到设定的高度，提锤舌板缩回，击实锤自由落体式下落，击实锤每击实1次，传力杆通过接力杆带动分度器1次，分度器经转动盘带动测试桶旋转60度。击实锤沿测试桶均匀布锤，沿桶边击实6次，击实锤摆动到中间再击实1次，共7锤完成一轮击实，使整个断面受力均匀。对于不同公称最大粒经集料的试验要求，均配备有相应的测试桶、落锤和锤头。

本发明适用于公路工程应用的各种集料，包括不同粒径、不同料源的多种集料类型。

本发明以可调节的击实功击实粗集料混合料，通过将锤头的材质改进为聚氨酯或尼龙等高韧性材料，控制落锤配重，可以有效降低集料的破碎，充分地保证级配的稳定。同时通过在集料表面层垫置聚氨酯垫片，可增强集料混合料表面的平整性，减小由于表面人工填充带来的误差，避免了现行规范采用的以固定体积、表面人工补平的方法导致的人为实验误差。

相对于现有技术，本发明的测试设备具有如下的优点及效果：

(1)本设备能够调整击实锤的高度，并且以数控的方式控制击实的次数，并由分度装置控制装料测试桶随击实次数以固定角度旋转，因此能够保证压实均匀且可以标准化地控制击实的能量。

(2)本设备由于采用机械捶击的方式实现粗集料的捣实，有效地避免了人为因素的影响，使实验的结果更具客观性，试验的重复性和复现性都有显著提高。