一種利用離心力測試冰與瀝青路面抗剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種利用離心力測試冰與瀝青路面抗剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)設(shè)備，包括箱體和設(shè)置在其上的離心桶，兩者之間通過設(shè)置在離心桶底板上的通風(fēng)隔離網(wǎng)和電扇相連通；其中，箱體內(nèi)設(shè)置有動力傳送軸底座、發(fā)動機(jī)和制冷裝置，動力傳送軸底座位于箱體內(nèi)的底板中心處，動力傳送軸的一端與動力傳送軸底座活動連接，其另一端穿過離心桶的底板并與設(shè)置在離心桶內(nèi)的離心桿的中心處相連；離心桿的一端設(shè)置有抗剪切試件，其另一端設(shè)置有用于使離心桿保持平衡的配重；動力傳送軸上設(shè)置有動力傳送軸齒輪，發(fā)動機(jī)的動力輸出軸通過發(fā)動機(jī)齒輪與動力傳送軸齒輪外嚙合；離心桶的外壁上均勻設(shè)置有若干與計(jì)算機(jī)相連的振動感應(yīng)器。本發(fā)明用于測定路面與冰之間的抗剪切強(qiáng)度。
【專利說明】一種利用離心力測試冰與瀝青路面抗剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種試驗(yàn)設(shè)備，具體涉及一種利用離心力測試冰與浙青路面抗剪切強(qiáng) 度的試驗(yàn)設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002] 道路積雪結(jié)冰給道路通暢和行車安全造成嚴(yán)重的不良影響，產(chǎn)生極大的生命和經(jīng) 濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失。這是由于路面上的積雪結(jié)冰極大地降低路面附著系數(shù)，大大減弱了道路的通 行能力，并顯著加長汽車打滑制動距離，甚至使剎車失靈、方向失控，極容易直接或者間接 引發(fā)交通事故。
[0003] 近年來，各國對融雪抑冰路面的研究進(jìn)展幾乎日新月異，先后開發(fā)了多種除雪化 冰的材料及技術(shù)，如從簡單被動的人工、機(jī)械清除法、撒布融雪劑到主動型蓄鹽型混合料除 冰雪技術(shù)、能量轉(zhuǎn)化型除冰雪技術(shù)和抑制凍結(jié)鋪裝技術(shù)，上述主動型除冰雪技術(shù)均有較佳 的融雪抑冰效果并逐步得到推廣使用。但無論采用何種除冰雪方法，特別是在降雪量較大 或者冰層積累較厚時，融雪抑冰路面的作用機(jī)理在于減弱冰雪層與路面之間的界面強(qiáng)度， 從而便于后期人工或者機(jī)械除冰雪。除雪過程中，粘結(jié)在路面上的冰雪層主要通過剪切力 的作用脫離路面，因此如何測試和評定冰與路面之間的抗剪切強(qiáng)度是評價路面融雪抑冰性 能優(yōu)略的關(guān)鍵所在。然而，在現(xiàn)有的技術(shù)和設(shè)備當(dāng)中，報(bào)道過用于測試粘結(jié)強(qiáng)度的拉拔儀設(shè) 備，如上所述，冰雪層主要通過剪切力脫離路面，因此測定路表與冰雪之間抗剪切強(qiáng)度設(shè)備 更符合實(shí)際情況，但是目前尚缺乏這種設(shè)備。
[0004] 評價混合料與冰之間的粘結(jié)性能即可以通過測定混合料固體與冰層固體粘結(jié)界 面上的水平剪切力來實(shí)現(xiàn)。水在尚未結(jié)冰之前為流動液體，隨著溫度下降，逐漸凝結(jié)成固體 冰，而混合料也為一固體，如何使他們粘結(jié)在一起，以何種方式粘結(jié)是一個重點(diǎn)，也是一個 難點(diǎn)；當(dāng)施加荷載時，如何保證其所收到的力保持在冰與混合料粘結(jié)水平界面方向也是一 個重點(diǎn)和難點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種利用離心力測試冰與浙青路面抗剪切強(qiáng)度 的試驗(yàn)設(shè)備，用于定量模擬測量冰與路面之間抗剪切輕度，從而解決了路面材料將切強(qiáng)度 的測試問題，最終為了解決工程實(shí)際中評價路面除冰雪的難易程度的問題。
[0006] 本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：
[0007] -種利用離心力測試冰與浙青路面抗剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)設(shè)備，包括箱體和設(shè)置在其 頂蓋上的離心桶，兩者之間通過設(shè)置在離心桶底板上的通風(fēng)隔離網(wǎng)和電扇相連通；其中，箱 體內(nèi)設(shè)置有動力傳送軸底座、發(fā)動機(jī)和制冷裝置，動力傳送軸底座位于箱體內(nèi)的底板中心 處，動力傳送軸的一端與動力傳送軸底座活動連接，其另一端穿過離心桶的底板并與設(shè)置 在離心桶內(nèi)的離心桿的中心處相連；離心桿的一端設(shè)置有抗剪切試件，其另一端設(shè)置有用 于使離心桿保持平衡的配重；動力傳送軸上設(shè)置有動力傳送軸齒輪發(fā)動機(jī)的動力輸出軸通 過發(fā)動機(jī)齒輪與動力傳送軸齒輪外嚙合；離心桶的外壁上均勻設(shè)置有若干與計(jì)算機(jī)相連的 振動感應(yīng)器。
[0008] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：箱體的底部設(shè)置有箱體支腳。
[0009] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：箱體的頂蓋上開設(shè)有用于放置離心桶的階梯孔，離心 桶的底部卡在該階梯孔內(nèi)。
[0010] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：離心桿的中心處開設(shè)有離心桿固定孔，動力傳送軸的 另一端穿過離心桿固定孔并通過離心桿固定螺絲固定在離心桿的中心處。
[0011] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：離心桶為圓柱形桶，離心桶的側(cè)壁內(nèi)表面上設(shè)置有保 溫層與橡膠層。
[0012] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：離心桶的離心桶蓋與側(cè)壁之間為三級階梯接縫，并在 第二級階梯處設(shè)置有密封保溫橡膠圈。
[0013] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：抗剪切試件包括與離心桿的一端相連的制冰圓盤體， 制冰圓盤體的中心處開設(shè)有用于放置冰的盲孔，制冰圓盤體的上方設(shè)置有用于放置路面材 料圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件的定位桶，路面材料圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件與冰之間為粘結(jié)界面。
[0014] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：制冰圓盤體中心處的盲孔的內(nèi)壁上開設(shè)有圓盤體內(nèi)壁 螺紋。
[0015] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：制冰圓盤體中心處的盲孔的開口處為圓角。
[0016] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：定位桶的內(nèi)壁上設(shè)置有用于定位路面材料圓柱體標(biāo)準(zhǔn) 試件的定位環(huán)。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有效效果是：
[0018] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了路面（固體）與冰（初始狀態(tài)為液態(tài)）的抗剪切應(yīng)力測試，本發(fā)明 的優(yōu)點(diǎn)在于：首先它突破了加載方式的局限，采用離心桿對測試對象施加離心力同時保證 了測試界面上所受的力為水平方向的剪切力；其次突破了現(xiàn)有設(shè)備只限于測試初始狀態(tài)為 固-固的拉力現(xiàn)狀，使路面（固體）與冰（初始狀態(tài)為液態(tài)）的抗剪切應(yīng)力測試成為可能； 接著在數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度方面，該實(shí)驗(yàn)儀器也通過振動傳感器記錄的時間精準(zhǔn)的記錄試件破壞 時的轉(zhuǎn)速，再通過計(jì)算給出對應(yīng)的破壞剪切應(yīng)力；整個實(shí)驗(yàn)過程在密封保溫的離心桶內(nèi)進(jìn) 行保證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和試驗(yàn)的重復(fù)性。
[0019] 本發(fā)明主要為解決工程實(shí)際中路面冰雪災(zāi)害而開發(fā)的，可用于測試道路混合料與 冰之間的抗剪切應(yīng)力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明利用離心力測試冰與浙青路面抗剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)設(shè)備的主剖圖；
[0021] 圖2是圖1的俯視圖；
[0022] 圖3是本發(fā)明離心桿的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖3(a)為離心桿的正視圖，圖3(b)為 離心桿的俯視圖；
[0023] 圖4是將離心桿的試驗(yàn)端局部放大圖。
[0024] 圖中：1 一尚心桿，1-1 一抗期切試件，1_2 -配重，2 -尚心桶，2-1 -尚心桶蓋， 2-2-保溫層與橡膠層，2-3-密封保溫橡膠圈，2-4通風(fēng)隔離網(wǎng)和電扇，3-動力傳送軸， 3_1-尚心桿固定螺絲，3-2-動力傳送軸齒輪，3-3-動力傳送軸底座，4一發(fā)動機(jī)，4-1 一 發(fā)動機(jī)齒輪，5-制冷裝置，6-箱體，6_1-箱體支腳，7-振動感應(yīng)器，8 -尚心桿固定孔， 9一制冰圓盤體，9_1 一圓盤體內(nèi)壁螺紋，9_2-圓盤體圓角，10-路面材料圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件， 11 一冰，12-定位桶，12_1-定位環(huán)，Y-粘結(jié)界面。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0026] 參見圖1至圖3,本發(fā)明一種利用離心力測試冰與浙青路面抗剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)設(shè) 備，包括箱體6和設(shè)置在其頂蓋上的離心桶2,兩者之間通過設(shè)置在離心桶2底板上的通風(fēng) 隔離網(wǎng)和電扇2-4相連通，通過風(fēng)扇將冷卻后的空氣吹入離心桶2,在離心桶2內(nèi)形成循環(huán) 的冷風(fēng)，以保證溫度的均勻性；其中，箱體6內(nèi)設(shè)置有動力傳送軸底座3-3、發(fā)動機(jī)4和制冷 裝置5,動力傳送軸底座3-3位于箱體6內(nèi)的底板中心處，動力傳送軸3的一端與動力傳送 軸底座3-3活動連接，其另一端穿過離心桶2的底板并與設(shè)置在離心桶2內(nèi)的離心桿1的 中心處相連；離心桿1的一端設(shè)置有抗剪切試件1-1，其另一端設(shè)置有用于使離心桿1保持 平衡的配重1-2 ;動力傳送軸3上設(shè)置有動力傳送軸齒輪3-2,發(fā)動機(jī)4的動力輸出軸通過 發(fā)動機(jī)齒輪4-1與動力傳送軸齒輪3-2外嚙合，并可通過更換發(fā)動機(jī)齒輪4-1調(diào)整離心桿 1最大轉(zhuǎn)速；離心桶2的外壁上均勻設(shè)置有若干與計(jì)算機(jī)相連的振動感應(yīng)器7。
[0027] 進(jìn)一步地，參見圖1，箱體6的底部設(shè)置有箱體支腳6-1。箱體6的頂蓋上開設(shè)有 用于放置離心桶2的階梯孔，離心桶2的底部卡在該階梯孔內(nèi)。
[0028] 參見圖1和圖3,離心桿1的中心處開設(shè)有離心桿固定孔8,動力傳送軸3的另一 端穿過離心桿固定孔8并通過離心桿固定螺絲3-1固定在離心桿1的中心處。離心桶2為 圓柱形桶，離心桶2的側(cè)壁內(nèi)表面上設(shè)置有保溫層與橡膠層2-2,緩解剪切破壞時抗剪切試 件1-1對離心桶2內(nèi)壁過大的沖擊，以保證實(shí)驗(yàn)過程中測試數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，并使測試階段離 心桶2內(nèi)部的溫度相對穩(wěn)定；離心桶2的離心桶蓋2-1與側(cè)壁之間為三級階梯接縫，并在第 二級階梯處設(shè)置有密封保溫橡膠圈2-3。
[0029] 進(jìn)一步地，參見圖4,抗剪切試件1-1包括與離心桿1的一端相連的制冰圓盤體9， 制冰圓盤體9的中心處開設(shè)有用于放置冰11的盲孔，制冰圓盤體9的上方設(shè)置有用于放置 路面材料圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件10的定位桶12,路面材料圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件10與冰11之間為粘結(jié) 界面Y。制冰圓盤體9中心處的盲孔的內(nèi)壁上開設(shè)有圓盤體內(nèi)壁螺紋9-1，以保證冰11與 制冰圓盤體9之間緊密粘結(jié)，且制冰圓盤體9中心處的盲孔的開口處為圓角，使得制冰圓盤 體9與路面材料圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件10接觸面平滑過度，以減少水結(jié)冰時在尖端部位的應(yīng)力集 中帶來對粘結(jié)界面的強(qiáng)度損害。此外，定位桶12的內(nèi)壁上設(shè)置有用于定位路面材料圓柱體 標(biāo)準(zhǔn)試件10的定位環(huán)12-1，由定位桶12的套接位置與定位環(huán)12-1的環(huán)箍作用將路面材料 圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件10定位于制冰圓盤體9中心上方位置。
[0030] 為了對本發(fā)明進(jìn)一步了解，現(xiàn)對其工作過程做一說明。
[0031] 步驟一、將路面材料按照規(guī)定方法成型為路面材料圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件10 (馬歇爾試 件）模擬路面，將純凈水注入制冰圓盤體9內(nèi)；
[0032] 步驟二、通過定位桶12將路面材料圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件10 (馬歇爾試件）置于制冰圓 盤體9中心位置的上方，并且使路面材料圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件10 (馬歇爾試件）的下表面和水 面恰好接觸；
[0033] 步驟三、將完成步驟二的整個離心桿1安裝在離心桶2內(nèi)，封閉離心桶（用離心桶 蓋和橡膠圈密封）然后通過制冷裝置5對整個裝置進(jìn)行降溫，將溫度控制在預(yù)設(shè)溫度，在經(jīng) 過設(shè)定時間后圓盤體中的水完全凍結(jié)成冰，此時圓盤體內(nèi)的冰11與路面材料標(biāo)準(zhǔn)圓柱體 試件10 (馬歇爾試件）完全粘結(jié)在一起；
[0034] 步驟四、完成步驟三之后，將離心桶2內(nèi)的溫度調(diào)整至試驗(yàn)溫度并保持一定的時 間,通過控制發(fā)動機(jī)4的角加速度來控制加載速率，持續(xù)加載直至路面材料標(biāo)準(zhǔn)圓柱體試 件10與冰面之間的界面破壞，此時路面材料標(biāo)準(zhǔn)圓柱體試件10(馬歇爾試件）脫離；
[0035] 步驟五、由離心桶2上的振動感應(yīng)器收集到的試件破壞時間和穩(wěn)定的角加速度計(jì) 算出冰層與路面材料標(biāo)準(zhǔn)圓柱體試件10 (馬歇爾試件）脫離時的離心力，再結(jié)合界面破壞 等級綜合評定路面材料標(biāo)準(zhǔn)圓柱體試件10與冰層之間的抗剪強(qiáng)度；在加載過程中破壞的 極限剪切應(yīng)力就是冰層與路面材料標(biāo)準(zhǔn)圓柱體試件10 (馬歇爾試件）脫離時的離心力與截 面面積之間的比值；此時的破壞界面即為路面材料標(biāo)準(zhǔn)圓柱體試件10與冰面二者之間的 破壞時的破壞界面；破壞界面等級分為優(yōu)、良、中、次及差，如下表1所示：
[0036]

【權(quán)利要求】
1. 一種利用離心力測試冰與浙青路面抗剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于：包括箱體 (6)和設(shè)置在其頂蓋上的離心桶（2)，兩者之間通過設(shè)置在離心桶（2)底板上的通風(fēng)隔離網(wǎng) 和電扇（2 - 4)相連通；其中，箱體（6)內(nèi)設(shè)置有動力傳送軸底座（3 - 3)、發(fā)動機(jī)（4)和制 冷裝置（5)，動力傳送軸底座（3 - 3)位于箱體（6)內(nèi)的底板中心處，動力傳送軸（3)的一 端與動力傳送軸底座（3-3)活動連接，其另一端穿過離心桶（2)的底板并與設(shè)置在離心桶 (2)內(nèi)的離心桿（1)的中心處相連；離心桿（1)的一端設(shè)置有抗剪切試件（1 -1)，其另一端 設(shè)置有用于使離心桿（1)保持平衡的配重（1 -2);動力傳送軸（3)上設(shè)置有動力傳送軸齒 輪（3 - 2)，發(fā)動機(jī)（4)的動力輸出軸通過發(fā)動機(jī)齒輪（4 - 1)與動力傳送軸齒輪（3 - 2)外 嚙合；離心桶（2)的外壁上均勻設(shè)置有若干與計(jì)算機(jī)相連的振動感應(yīng)器（7)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用離心力測試冰與浙青路面抗剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)設(shè)備， 其特征在于：箱體￠)的底部設(shè)置有箱體支腳出-1)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用離心力測試冰與浙青路面抗剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)設(shè)備， 其特征在于：箱體（6)的頂蓋上開設(shè)有用于放置離心桶（2)的階梯孔，離心桶（2)的底部卡 在該階梯孔內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用離心力測試冰與浙青路面抗剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)設(shè)備， 其特征在于：離心桿（1)的中心處開設(shè)有離心桿固定孔（8)，動力傳送軸（3)的另一端穿過 離心桿固定孔（8)并通過離心桿固定螺絲（3 - 1)固定在離心桿（1)的中心處。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用離心力測試冰與浙青路面抗剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)設(shè)備， 其特征在于：離心桶（2)為圓柱形桶，離心桶（2)的側(cè)壁內(nèi)表面上設(shè)置有保溫層與橡膠層 (2 - 2)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用離心力測試冰與浙青路面抗剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)設(shè)備， 其特征在于：離心桶（2)的離心桶蓋（2 - 1)與側(cè)壁之間為三級階梯接縫，并在第二級階梯 處設(shè)置有密封保溫橡膠圈（2 - 3)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的一種利用離心力測試冰與浙青路面抗剪切強(qiáng)度 的試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于：抗剪切試件（1 - 1)包括與離心桿（1)的一端相連的制冰圓盤體 (9)，制冰圓盤體（9)的中心處開設(shè)有用于放置冰（11)的盲孔，制冰圓盤體（9)的上方設(shè)置 有用于放置路面材料圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件（10)的定位桶（12)，路面材料圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件（10) 與冰（11)之間為粘結(jié)界面（Y)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種利用離心力測試冰與浙青路面抗剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)設(shè)備， 其特征在于：制冰圓盤體（9)中心處的盲孔的內(nèi)壁上開設(shè)有圓盤體內(nèi)壁螺紋（9 - 1)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種利用離心力測試冰與浙青路面抗剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)設(shè)備， 其特征在于：制冰圓盤體（9)中心處的盲孔的開口處為圓角。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種利用離心力測試冰與浙青路面抗剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)設(shè) 備，其特征在于：定位桶（12)的內(nèi)壁上設(shè)置有用于定位路面材料圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件（10)的定 位環(huán)（12 - 1)。
【文檔編號】G01N3/34GK104374653SQ201410685311
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】陳華鑫, 夏慧蕓, 魏莘欣, 孫增智, 袁騰, 吳永暢 申請人:長安大學(xué)