一种沥青混合料的梁试件成型装置及成型方法与流程

本发明属于道路工程沥青混合料技术领域，尤其涉及一种沥青混合料的梁试件成型装置及成型方法。

背景技术：

沥青路面具有行车舒适性好、施工周期短、养护方便等优点，已成为我国高等级公路的主要路面结构类型。但在沥青路面使用过程中，低温开裂和疲劳破坏是影响其耐久性的主要因素，因此，对沥青混合料的低温和疲劳性能进行评价显得非常重要。

在沥青混合料低温开裂性能评价和疲劳性能验证过程中，常采用轮碾仪成型沥青混合料车辙板，然后再将车辙板切割成小梁进行试验。该试验方法存在以下不足之处：1)该成型方法不能完全模拟路面施工的振动碾压；2)混合料切割后，端面集料的形貌被破坏，也易引起应力集中，未能真实地反映混合料的结构状态；3)针对不同的混合料类型，其在路面结构中的厚度也随之变化，沥青路面中、下面层厚度一般在6-8cm，常规车辙板厚度一般为5cm，很难成型ac-20或ac-25混合料，当车辙板厚度增至10cm，轮碾仪很难压实混合料。因此，研发新型沥青混合料小梁成型装置，对于提高沥青混合料的低温开裂与疲劳试验的可靠性具有重要意义。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种沥青混合料的梁试件成型装置及成型方法，本发明的成型装置能够成型不同高度(厚度)和宽度的梁试件，且无需切割，解决了现有实验的沥青混合料小梁试件成型与制作过程中，切割车辙板引起的应力集中、不能完全模拟路面施工的振动碾压和对于厚度较大的试件难以成型的问题，提高了沥青混合料低温开裂性能评价和疲劳性能验证试验的准确性；同时，操作便捷，提高了测试结果的准确性和可重复性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。

(一)一种沥青混合料的梁试件成型装置，包括：试验支架，所述试验支架上自下而上设置有升降单元、模具和振动单元；其中，所述升降单元的底部固定于所述试验支架上，所述升降单元的上端水平设置有支座板，所述支座板具有一定厚度；所述支座板在上表面的左右两侧分别前后开设有多组轮槽，所述滚轮槽内设置有碾压轮，所述支座板的上表面与每组轮槽对应的开设有多个轴槽，每个所述轴槽内安装有固定轴，所述碾压轮套设于固定轴上；所述支座板的下表面具有半圆形转轴；所述升降单元的上端具有与所述半圆形转轴相匹配的托架，所述半圆形转轴在托架内转动；

所述模具为上下端分别开口的长方形中空壳体，所述模具上端设置有模具罩，所述壳体的中空腔内布设有加热部件；所述模具的左侧壁和右侧壁的下端分别具有弯折部，所述弯折部上架设有移动挡板，所述移动挡板与模具的侧壁形成装料腔，装料腔内装入沥青混合料；

所述支座板的宽度小于每组弯折部之间的间距，当所述升降单元向上移动时，所述支座板向上移动使所述碾压轮抵住移动挡板向上移动；

所述振动单元的上端固定于试验支架上，所述振动单元的下端安装模具罩。

进一步地，所述模具内的左侧壁和右侧壁上分别对应开设有多组竖直凹槽，每组所述竖直凹槽内设置隔板，每组所述隔板下端具有向内的弯折部，所述弯折部上架设有对应的移动挡板，每组隔板与对应的移动挡板形成上端开口的装料腔，装料腔内装入沥青混合料。

更进一步地，一个移动挡板和两个隔板组成一组装料部件，所述成型装置配备有多组装料部件。

进一步地，所述升降单元为螺杆升降机，所述螺杆升降机的升降杆的上端具有托架，所述托架内安装半圆形转轴。

更进一步地，所述托架的上端与所述支座板的下表面之间具有间隙。

进一步地，所述模具外侧壁设置有滚轮，所述试验支架的对应位置设置有导轨，所述滚轮沿导轨移动，使模具左右移动。

进一步地，所述振动单元包含振动电机和反力架，所述反力架的反力板上安装模具罩。

进一步地，所述加热部件为加热电阻丝。

进一步地，所述升降单元的升降部位安装有位移传感器。

(二)一种沥青混合料的梁试件成型方法，包括以下步骤：

步骤1，根据试验需要的梁试件宽度，在对应的竖直凹槽内安装隔板，并将对应的移动挡板架设于隔板上，形成对应装料腔；向装料腔内加入待成型的沥青混合料；

步骤2，开启加热部件，将物料加热至试验所需温度；开启振动单元，使模具内的待成型的沥青混合料发生振动而振实，形成均匀的待压物料；

步骤3，开启升降单元，使托架托着支座板向上移动，当碾压轮抵住移动挡板时，在振动作用下，碾压轮和支座板开始前后转动对移动挡板进行碾压；当移动挡板上的物料抵住模具罩后，持续碾压预定时间后，得到梁试件。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明通过设计可移动挡板、升降单元和振动单元，使沥青混合料梁试件的高度可调，即使对于厚度较大的试件，也能够形成致密、均匀的试件，同时避免了传统切割车辙板引起的应力集中，使本发明得到的梁试件能够更加准确的对沥青混合料低温开裂性能和疲劳性能进行试验验证。

(2)本发明通过碾压轮和支座板的结构设计，使本发明能够更真实的模拟路面施工的振动碾压过程。

(3)本发明通过多组竖直凹槽、隔板和移动挡板的设置，能够成型不同宽度的梁试件，因此，制作出的试件无需切割，解决了现有实验的沥青混合料小梁试件成型与制作过程中，切割车辙板引起的应力集中的问题，同时，提高成型效率。

(4)本发明方法操作过程简单，可重复性高，提高了成型梁试件对沥青混合料各种性能测试结果的准确性。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1为本发明实施例的沥青混合料的梁试件成型装置的三维立体结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为图2的a-a剖视图；

图4为图1的右视图；

图5为图4的b-b剖视图；

图6为本发明实施例的模具三维立体结构示意图；

图7为本发明实施例的支座板三维立体结构示意图；

以上图中，1试验支架；2升降单元；201托架；3模具；301加热部件；302弯折部；303竖直凹槽；304滚轮；305导轨；4振动单元；401振动电机；402反力架；5支座板；501碾压轮；502固定轴；503半圆形转轴；6模具罩；7移动挡板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例及效果作进一步详细描述。

实施例1

参考图1-7，本发明的一种沥青混合料的梁试件成型装置，包括：试验支架1，所述试验支架1上自下而上设置有升降单元2、模具3和振动单元4；其中，所述升降单元2的底部固定于所述试验支架1上，所述升降单元2的上端水平设置有支座板5，所述支座板5具有一定厚度；所述支座板5在上表面的左右两侧分别前后开设有多组轮槽，所述滚轮304槽内设置有碾压轮501，所述支座板5的上表面与每组轮槽对应的开设有多个轴槽，每个所述轴槽内安装有固定轴502，所述碾压轮501套设于固定轴502上；所述支座板5的下表面具有半圆形转轴503；所述升降单元2的上端具有与所述半圆形转轴503相匹配的托架201，所述半圆形转轴503在托架201内转动；

所述模具3为上下端分别开口的长方形中空壳体，所述模具3上端设置有模具罩6，所述壳体的中空腔内布设有加热部件301；所述模具3的左侧壁和右侧壁的下端分别具有弯折部302，所述弯折部302上架设有移动挡板7，所述移动挡板7与模具3的侧壁形成装料腔，装料腔内装入沥青混合料；所述支座板5的宽度小于每组弯折部302之间的间距，当所述升降单元2向上移动时，所述支座板5向上移动使所述碾压轮501抵住移动挡板7向上移动；所述振动单元4的上端固定于试验支架1上，所述振动单元4的下端安装模具罩6。

以上实施例中，试验支架1用于固定和安装各部件，同时保证装置的稳定性；装料时，从模具3的上开口端装入移动挡板7，使移动挡板7卡在其弯折部302，从模具3的上端开口处向模具3与移动挡板7形成的装料腔内装入待成型的沥青混合料，此处，根据所需成型的梁试件的尺寸计算需要装入的沥青混合料的质量。升降单元2带动支座板5向上移动，使支座板5上的碾压轮501抵住移动挡板7，随着振动单元4的振动，整个装置开始振动，使碾压轮501相对于移动挡板前后小角度转动碾压移动挡板7，而随着升降单元2的升降部位进一步上升，支座板5推着移动挡板7进入模具3内，直至模具3内的沥青混合料接触到与模具3顶部相匹配的模具罩6的内壁，这样由模具罩6、模具3和移动挡板7形成的封闭空间内的物料一边振动一边被升降单元2推着向上压，同时碾压轮501也碾压着移动挡板7。在这个上升过程中，支座板5与移动挡板7是同步运动的，支座板5沿半圆形转轴503前后摆动，使支座板5、碾压轮501与移动挡板7形成前后方向的随动，使本发明的碾压效果更均匀，能够更真实的模拟路面施工的振动碾压过程。试件成型完成后，关闭振动单元4，再降下升降单元2的升降部位，取出试件即可。

本发明的试件成型过程能够使沥青混合料梁试件的高度可调，振动单元4的设置，即使对于厚度较大的试件，也能够形成致密、均匀的试件。同时避免了传统切割车辙板引起的应力集中，使本发明得到的梁试件能够更加准确的对沥青混合料低温开裂性能和疲劳性能进行试验验证。

参考图1和6，根据本发明的一个实施例，所述模具3内的左侧壁和右侧壁上分别对应开设有多组竖直凹槽303，每组所述竖直凹槽303内设置隔板，每组所述隔板下端具有向内的弯折部302，所述弯折部302上架设有对应的移动挡板7，每组隔板与对应的移动挡板7形成上端开口的装料腔，装料腔内装入沥青混合料。

参考图1和6，根据本发明的一个实施例，一个移动挡板7和两个隔板组成一组装料部件，所述成型装置配备有多组装料部件。

以上实施例中，模具3内的左侧壁和右侧壁上分别对应开设有多组竖直凹槽303，每组所述竖直凹槽303内设置隔板，每组所述隔板下端具有向内的弯折部302，所述弯折部302上架设有对应的移动挡板7，每组隔板与对应的移动挡板7形成上端开口的装料腔，装料腔内装入沥青混合料。一个移动挡板7和两个隔板组成一组装料部件，所述成型装置配备有多组装料部件。这样本发明就能够成型不同宽度的梁试件，拓宽了本发明的应用范围，打破传统切割梁试件的局限性。

参考图1-5，根据本发明的一个实施例，所述升降单元2为螺旋升降机，所述螺旋升降机的升降杆的上端具有托架201，所述托架201内安装半圆形转轴503。

参考图3和4，根据本发明的一个实施例，所述托架201的上端与所述支座板5的下表面之间具有间隙。

以上实施例中，托架201的上端与所述支座板5的下表面之间具有间隙，使支座板5能够沿半圆形转轴进行小角度转动，对其进行转动限位，避免其大角度翻转。

参考图1和6，根据本发明的一个实施例，所述模具3外侧壁设置有滚轮304，所述试验支架1的对应位置设置有导轨305，所述滚轮304沿导轨305移动，使模具3左右移动。

以上实施例中，模具3外侧壁设置有滚轮304，所述试验支架1的对应位置设置有导轨305，所述滚轮304沿导轨305移动，使得需要装料时只需将模具3拉出，压料时将其推入，便于装料和取料，同时节省装置占地空间。

参考图1-5，根据本发明的一个实施例，所述振动单元4包含振动电机401和反力架402，所述反力架402的反力板上安装模具罩6。

以上实施例中，反力架402的下端具有水平反力板，该反力板下安装模具罩6，使振动过程中能够保证装置的稳定性，振动电机401可安装于反力架402的上端平面或试验支架1上，用于产生振动。

参考图3，根据本发明的一个实施例，所述加热部件301为加热电阻丝。

以上实施例中，加热电阻丝用于使待压沥青混合料达到压制过程中所需的温度，便于压制过程的进行，同时，其连接控制器，便于控制温度。

参考图1-5，根据本发明的一个实施例，所述升降单元2的升降部位安装有位移传感器。

以上实施例中，位移传感器用于感应升降单元2的上升或下降高度，其也可连接控制器，进而可控制升降单元2的上升或下降高度，便于试验过程高度的控制。

针对已有混合料成型方法的不足，本发明设计出一种高度可变、宽度可调、无需切割、搓揉碾压的沥青混合料梁振动成型试验装置，提高了沥青混合料低温开裂性能评价和疲劳性能验证试验的准确性。

实施例2

一种沥青混合料的梁试件成型方法，包括以下步骤：

步骤1，根据试验需要的梁试件宽度，在对应的竖直凹槽内安装隔板，并将对应的移动挡板架设于隔板上，形成对应装料腔；向装料腔内加入待成型的沥青混合料；

步骤2，开启加热部件，将物料加热至试验所需温度；开启振动单元，使模具内的待成型的沥青混合料发生振动而振实，形成均匀的待压物料；

步骤3，开启升降单元，使托架托着支座板向上移动，当碾压轮抵住移动挡板时，在振动作用下，碾压轮和支座板开始前后转动对移动挡板进行碾压；当移动挡板上的物料抵住模具罩后，持续碾压预定时间后，得到梁试件。

以上制样过程中，支座板前后转动的的极限位置为其下表面抵住托架。本发明可根据试验需要，压制不同的梁高度和梁宽度的梁试件，且所得的梁试件致密、均匀，同时避免了试件的切割带来的应力集中，使本发明得到的梁试件能够更加准确的对沥青混合料低温开裂性能和疲劳性能进行试验验证。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。