一种集料坚固性试验装置及试验方法与流程

本发明涉及集料试验技术领域，具体为一种集料坚固性试验装置及试验方法。

背景技术：

集料坚固性试验是jtge42-2005公路工程集料试验规程的要求之一，是描述集料抗冻性的重要指标。试验内容是将集料(包括粗集料-砾石、细集料-砂石等)经过饱和硫酸钠(na2so4)溶液多次循环浸泡、烘干，在承受硫酸钠结晶压的同时不发生显著破坏或强度降低性能的试验，是评定集料坚固性能最常用的一种试验方法。

但现有的集料坚固性试验装置及试验方法依然存在一定的问题，具体问题有以下几点：

1、现有的试验流程中，集料在多次循环浸泡、烘干过程中的总耗时达到1～2天，由于缺乏有效的自动化运行及监测系统，通常需要人工不间断地观察、操控，不仅费时费力，而且效率偏低；

2、针对同类型的公开专利(专利号cn109490134a)，虽然具有一定的自动化运行机构，但缺乏详细的结构形式及有效的限位机构，难以保证装置整体运行过程中不发生偏移或晃动，因而实际操作时的稳定性缺乏保障，存在潜在的安全隐患；

3、针对试验过程中涉及到的各类箱体、加热元件等器材，为了避免长期连续运行所受到的侵蚀或结垢问题，需要定期进行拆解、清洁，为了减少维护过程中的时间损耗，需要对相关组配结构加以改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种集料坚固性试验装置及试验方法，具备实现了集料坚固性试验的全自动运行，整体操作便捷流畅，而且提高了集料坚固性试验过程中的稳定性，还便于定位拆装，从而降低了后期维护难度的优点，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种集料坚固性试验装置，包括工作台、龙门架、水浴箱、烘干箱以及网筒，所述工作台顶端的左侧固定有水浴箱，且水浴箱内部的中心位置处设置有溶液箱，所述水浴箱内部的右侧固定有上下两个温度传感器，且水浴箱顶部的左侧安装有液位传感器，所述水浴箱内部的左右两侧皆安插有第一电热管，所述水浴箱的左侧壁上连通有上下两个输水管，且输水管上皆安装有电磁阀，所述工作台顶端的右侧固定有烘干箱，且烘干箱内部的左右两侧皆安插有第二电热管，并且第二电热管的一侧皆设置有导热板，所述工作台的正上方设置有龙门架，且龙门架的一侧固定有主控器，所述龙门架的左右两下端皆焊接有横梁，且横梁下方的工作台顶端皆固定有导轨，所述横梁的内部等间距安插有第一转轴，且第一转轴的中部皆套装有第一行走轮，并且第一行走轮的底端皆与导轨的顶端滚动连接，所述横梁一侧的中心位置处皆固定有x向电机，且x向电机的输出端皆通过联轴器与其中一个第一转轴固定连接，所述龙门架的顶部套装有活动架，且活动架的内部等间距安插有第二转轴，所述第二转轴的中部皆套装有第二行走轮，且第二行走轮的底端皆与龙门架的顶端滚动连接，所述活动架一侧的中心位置处固定有y向电机，且y向电机的输出端通过联轴器与其中一个第二转轴固定连接，所述活动架的底端固定有z向电机，且z向电机的两输出端皆通过联轴器安装有辊轴，所述辊轴上皆套装有卷筒，且卷筒上皆缠绕有绳索，所述绳索的底端皆固定有挂钩，且网筒位于挂钩的下方。

优选的，所述横梁底部的两内侧壁上皆等间距安装有滚轮，且滚轮的一侧皆与导轨的侧壁滚动连接并构成限位结构。

优选的，所述水浴箱与溶液箱之间、水浴箱与第一电热管之间、溶液箱与网筒之间、烘干箱与第二电热管之间的顶端皆垂直嵌套并构成升降限位结构。

优选的，所述溶液箱、网筒顶端的左右两侧皆固定有挂环，且挂钩皆用于与对应的挂环相互卡接。

优选的，所述第二行走轮的前后两端皆设置有凸缘，且凸缘皆与龙门架的侧壁相互接触并构成限位结构。

一种集料坚固性试验方法，包括以下步骤：

a、按照试验规程进行坚固性试验前溶液配制及制样工作；

b、在主控器的操作界面上设置试验参数如下，

在温度传感器12的监测下，水浴加热温度t1＝20～25℃、第一次浸泡时间t0＝20h、后续循环浸泡时间ti-1(i＝2、3、4)；烘干温度t2＝100～110℃、烘干时间t＝4h、冷却时间t’、循环次数n；

c、先向水浴箱9中注入适量清水，在液位传感器13的监测下，两个电磁阀16相应开闭，维持液位不超过总高度的2/3；再向溶液箱10中注入配制溶液，溶液体积:试样体积＝5:1；

d、将试样投入网筒中，并将其上的挂环挂在挂钩上，点击主控器的操作界面，进入自动运行状态；

e、x向电机驱动第一转轴及第一行走轮匀速旋转，使得龙门架整体通过横梁沿着导轨前后平移；y向电机驱动第二转轴及第二行走轮匀速旋转，使得活动架整体沿着龙门架的顶端左右平移；z向电机驱动辊轴及卷筒匀速旋转，使得绳索牵引网筒上下位移；

f、经过若干次浸泡、烘干后，取下网筒，按照要求对网筒中的试样进行清洗、烘干、过筛并称量筛余量，该粒级试样的坚固性试验结束。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、在x向电机5的驱动下，龙门架3整体沿着导轨2前后平移，用于网筒30及试样的自动化取放；在y向电机21的驱动下，活动架20整体沿着龙门架3左右平移，用于网筒30在水浴箱9、烘干箱17之间的自动往返；在z向电机25的驱动下，绳索28牵引网筒30上下位移，用于网筒30在溶液箱10、烘干箱17之中的自动脱出或沉入，从而实现了集料坚固性试验的全自动运行，整体操作便捷流畅；

2、通过滚轮8与导轨2之间的侧向滚动限位，避免前后平移时轨迹偏移，通过凸缘24与龙门架3之间的接触限位，避免左右平移时轨迹偏移，通过左右两股绳索28牵引网筒30，避免上下位移时发生晃动，从而提高了集料坚固性试验过程中的稳定性；

3、由于水浴箱9与溶液箱10之间、水浴箱9与第一电热管14之间、溶液箱10与网筒30之间、烘干箱17与第二电热管18之间的顶端皆垂直嵌套并构成升降限位结构，其中，挂钩29可分别与溶液箱10、网筒30顶端的两个挂环11相互卡接，便于定位拆装，从而降低了后期维护难度。

附图说明

图1为本发明主视剖面结构示意图；

图2为本发明图1中a处放大结构示意图；

图3为本发明图1中b处放大结构示意图；

图4为本发明局部俯视放大结构示意图。

图中：1、工作台；2、导轨；3、龙门架；4、横梁；5、x向电机；6、第一转轴；7、第一行走轮；8、滚轮；9、水浴箱；10、溶液箱；11、挂环；12、温度传感器；13、液位传感器；14、第一电热管；15、输水管；16、电磁阀；17、烘干箱；18、第二电热管；19、导热板；20、活动架；21、y向电机；22、第二转轴；23、第二行走轮；24、凸缘；25、z向电机；26、辊轴；27、卷筒；28、绳索；29、挂钩；30、网筒；31、主控器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，实施例：

一种集料坚固性试验装置，包括工作台1、龙门架3、水浴箱9、烘干箱17以及网筒30，工作台1顶端的左侧固定有水浴箱9，且水浴箱9内部的中心位置处设置有溶液箱10，水浴箱9内部的右侧固定有上下两个温度传感器12，且水浴箱9顶部的左侧安装有液位传感器13，水浴箱9内部的左右两侧皆安插有第一电热管14，水浴箱9的左侧壁上连通有上下两个输水管15，且输水管15上皆安装有电磁阀16，工作台1顶端的右侧固定有烘干箱17，且烘干箱17内部的左右两侧皆安插有第二电热管18，并且第二电热管18的一侧皆设置有导热板19，工作台1的正上方设置有龙门架3，且龙门架3的一侧固定有主控器31，龙门架3的左右两下端皆焊接有横梁4，且横梁4下方的工作台1顶端皆固定有导轨2，横梁4的内部等间距安插有第一转轴6，且第一转轴6的中部皆套装有第一行走轮7，并且第一行走轮7的底端皆与导轨2的顶端滚动连接，横梁4一侧的中心位置处皆固定有x向电机5，且x向电机5的输出端皆通过联轴器与其中一个第一转轴6固定连接，龙门架3的顶部套装有活动架20，且活动架20的内部等间距安插有第二转轴22，第二转轴22的中部皆套装有第二行走轮23，且第二行走轮23的底端皆与龙门架3的顶端滚动连接，活动架20一侧的中心位置处固定有y向电机21，且y向电机21的输出端通过联轴器与其中一个第二转轴22固定连接，活动架20的底端固定有z向电机25，且z向电机25的两输出端皆通过联轴器安装有辊轴26，辊轴26上皆套装有卷筒27，且卷筒27上皆缠绕有绳索28，绳索28的底端皆固定有挂钩29，且网筒30位于挂钩29的下方。

如图2中横梁4底部的两内侧壁上皆等间距安装有滚轮8，且滚轮8的一侧皆与导轨2的侧壁滚动连接并构成限位结构，避免前后平移时轨迹偏移。

如图1中水浴箱9与溶液箱10之间、水浴箱9与第一电热管14之间、溶液箱10与网筒30之间、烘干箱17与第二电热管18之间的顶端皆垂直嵌套并构成升降限位结构，便于定位拆装，从而方便后期取放及维护。

如图1和图3中溶液箱10、网筒30顶端的左右两侧皆固定有挂环11，且挂钩29皆用于与对应的挂环11相互卡接，便于实现自动提拉并避免发生晃动。

如图4中第二行走轮23的前后两端皆设置有凸缘24，且凸缘24皆与龙门架3的侧壁相互接触并构成限位结构，避免左右平移时轨迹偏移。

一种集料坚固性试验方法，包括以下步骤：

a、按照试验规程进行坚固性试验前溶液配制及制样工作；

b、在主控器31的操作界面上设置试验参数如下，

在温度传感器12的监测下，水浴加热温度t1＝20～25℃、第一次浸泡时间t0＝20h、后续循环浸泡时间ti-1(i＝2、3、4)；烘干温度t2＝100～110℃、烘干时间t＝4h、冷却时间t’、循环次数n；

c、先向水浴箱9中注入适量清水，在液位传感器13的监测下，两个电磁阀16相应开闭，维持液位不超过总高度的2/3；再向溶液箱10中注入配制溶液，溶液体积:试样体积＝5:1；

d、将试样投入网筒30中，并将其上的挂环11挂在挂钩29上，点击主控器31的操作界面，进入自动运行状态；

e、x向电机5驱动第一转轴6及第一行走轮7匀速旋转，使得龙门架3整体通过横梁4沿着导轨2前后平移；y向电机21驱动第二转轴22及第二行走轮23匀速旋转，使得活动架20整体沿着龙门架3的顶端左右平移；z向电机25驱动辊轴26及卷筒27匀速旋转，使得绳索28牵引网筒30上下位移；

f、经过若干次浸泡、烘干后，取下网筒30，按照要求对网筒30中的试样进行清洗、烘干、过筛并称量筛余量，该粒级试样的坚固性试验结束。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。