一種水泥混凝土路面加速磨耗試驗裝置及其試驗方法
2023-04-27 11:14:21 2
一種水泥混凝土路面加速磨耗試驗裝置及其試驗方法
【專利摘要】一種水泥混凝土路面加速磨耗試驗裝置及其試驗方法，包括密閉工作箱，所述密閉工作箱內設置支撐臺，支撐臺上部設置測試部件，其中，測試部件包括提供荷載的可調荷載板、固定在密閉工作箱上的動力裝置和用於模擬路面輪胎作用的硬質鋼輪，硬質鋼輪上設置連接件，連接件的頂部設置支撐裝置，支撐裝置上放有可調荷載板；動力裝置通過動力轉換裝置帶動硬質鋼輪在設置於支撐臺上的水泥混凝土試件上滾動。本發明裝置操作簡便，經濟實用。本發明的試驗方法測試原理簡單，彌補了人工方法測試的不足，本發明中荷載以及磨耗速度均為可調，便於模擬不同的道路交通條件並且表徵指標簡單易懂。本發明針對混凝土磨耗性能的測試，用於評價混凝土抗磨耗性能。
【專利說明】一種水泥混凝土路面加速磨耗試驗裝置及其試驗方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於道路工程混凝土抗磨耗性能領域，特別涉及一種混凝土路面加速磨耗試驗裝置及其試驗方法。
【背景技術】
[0002]水泥混凝土路面在行車荷載和車輪輪胎的作用下，反覆受到磨損和衝擊的雙重作用。其作用過程首先是混凝土表面砂漿層被磨耗，混凝土中的粗骨料逐漸暴露並失去砂漿的保護，這一過程表現的主要形式為磨耗；當混凝土中的上層粗骨料大部分暴露後，路面的耐磨性比新路面的狀態有所增強，表面紋理深度下降速度減慢，原來對砂漿的磨耗過程也逐漸向對粗骨料的磨光過程發生轉變，這一過程表現的主要形式為磨光。在摩擦學中，將這兩種現象統稱為混凝土路面的「磨損」。
[0003]混凝土路面的磨耗性的影響因素主要有內因和外因兩部分。混凝土的耐磨性的內因取決於硬化水泥漿和骨料的硬度和強度以及它們之間的黏結力。而外因主要是凍融循環、溫度溼度、磨耗方式等因素。凍融破壞是寒區路面結構破壞的主要形式，而這也無疑加劇了對表層的磨耗層的破壞程度。寒冷地區凍融循環是成為路面剝蝕破壞的主要原因，但混凝土表面的磨耗卻無處不在地導致上述破壞的加速和惡化。工程中常見的路面磨損有磨粒磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損等。其中尤以磨粒磨損對工程造成的損失最大，磨粒磨損可進一步分為二體磨損和三體磨損，由相關文獻可知在磨損過程中主要是三體磨損起作用，它有疲勞磨損產生的脫落物及砂石等異物進入到橡膠輪胎與水泥路面兩體之間，變成為二者的磨料，由於輪胎花紋與地面間的嵌擠使磨料被瞬間卡在兩體之間，而不能自由滾動，另一方面磨料為使自己以最低的能量狀態存在又要在兩磨麵之間發生滾動，此時磨料對路面結構形成切削磨損，而溫度溼度也同樣影響混凝土路面的磨耗情況。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為了克服現有技術中的問題，提供一種水泥混凝土路面加速磨耗試驗裝置及其試驗方法。
[0005]為實現上述目的，本發明採用如下的技術方案:
[0006]一種水泥混凝土路面加速磨耗試驗裝置，包括密閉工作箱，所述密閉工作箱內設置支撐臺，支撐臺上部設置測試部件，其中，測試部件包括提供荷載的可調荷載板、固定在密閉工作箱上的動力裝置和用於模擬路面輪胎作用的硬質鋼輪，硬質鋼輪上設置連接件，連接件的頂部設置支撐裝置，支撐裝置上放有可調荷載板；動力裝置通過動力轉換裝置帶動硬質鋼輪在設置於支撐臺上的水泥混凝土試件上滾動。
[0007]所述連接件上設置用於撒布沙粒的撒布器。
[0008]所述水泥混凝土路面加速磨耗試驗裝置還包括設置在水泥混凝土試件的一側的用於給水泥混凝土試件供水的供水裝置和設置於水泥混凝土試件底部的廢水收集箱。
[0009]所述密閉工作箱上設置用於控制密閉工作箱內溫溼度的控制臺。[0010]所述密閉工作箱上內設置用於記錄硬質鋼輪對水泥混凝土試件作用次數的紅外發射計數器。
[0011 ] 所述動力裝置為電動機，動力轉換裝置為往復傳動機構，連接件為鋼柱；硬質鋼輪中通過軸承設置心軸，心軸分別與往復傳動機構的輸出端和鋼柱連接。
[0012]一種水泥混凝土路面加速磨耗試驗裝置的試驗方法，包括以下步驟:
[0013]I)成型好符合尺寸要求的水泥混凝土試件，並仿照路面進行刻槽抗滑處理，在水泥混凝土試件表面撒布細粒砂，用硬質鋼輪來回滾動若干次以使細粒砂填充於刻槽內並選取參照物記錄水泥混凝土試件初始高度；
[0014]2)將水泥混凝土試件表面細粒砂清理乾淨並稱取重量，再將水泥混凝土試件固定於支撐臺上；
[0015]3)放下硬質鋼輪並緊貼於水泥混凝土試件表面，按照實際路面情況調節可調荷載板並向撒布器中裝入符合實際路況的沙粒，然後調節好沙粒流速；
[0016]4)根據實際路況調節供水裝置的水流速度，通過控制臺控制密閉工作箱內溫度溼度或者凍融循環次數並開始試驗；
[0017]5)當紅外發射計數器記錄次數達到試驗要求次數時停止試驗，試驗結束後清理乾淨水泥混凝土試件表面，然後在水泥混凝土試件表面撒布細粒砂至試驗開始前所記錄初始高度，然後稱取所有細粒砂重量；
[0018]6)試驗開始之前與結束後的細粒砂的重量之比為評價磨耗性能的指標。
[0019]相對於現有技術，本發明具有以下有益效果:
[0020]本發明通過在密閉工作箱內設置動力裝置，動力裝置通過動力轉換裝置給硬質鋼輪提供動力；連接件頂端設置支撐裝置，支撐裝置上的可調荷載板給硬質鋼輪提供荷載，硬質鋼輪以一定的速度和荷載作用於設置在支撐臺上的水泥混凝土試件上，硬質鋼輪模擬路面輪胎的作用，完成了對水泥混凝土試件的磨耗試驗，本發明裝置操作簡便，經濟實用。本發明的試驗方法測試原理簡單，彌補了人工方法測試的不足，本發明中荷載以及磨耗速度均為可調，便於模擬不同的道路交通條件並且表徵指標簡單易懂。本發明針對混凝土磨耗性能的測試，用於評價混凝土抗磨耗性能。
[0021]進一步的，本發明通過設置控制臺，可以使密閉工作箱內維持一定的溫度溼度；通過撒布器向水泥混凝土試件上撒布一定數量一定粒徑的石粒；設置供水裝置，可以模擬真實路面在雨天的磨耗情況；通過設置紅外發射計數器可以記錄硬質鋼輪對水泥混凝土試件的作用次數。本發明真實模擬水泥混凝土路面的磨耗情況，考慮凍融循環、溫度溼度、磨耗方式以及路面積水等多種因素對混凝土磨耗性能的影響過程，完成了對水泥混凝土路面的磨耗試驗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為水泥混凝土路面加速磨耗試驗裝置示意圖；
[0023]其中，I為密閉工作箱，2為控制臺，3為支撐臺，4為水泥混凝土試件，5為廢水收集箱，6為供水裝置，7為硬質鋼輪，8為可調荷載板，9為動力裝置，10為撒布器，11為紅外發射計數器，12為動力轉換裝置。【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發明的內容做進一步詳細說明。
[0025]參照圖1，本發明包括密閉工作箱1，所述密閉工作箱I內設置紅外發射計數器11和支撐臺3，支撐臺3上放置有水泥混凝土試件4，水泥混凝土試件4的上部設置測試部件，其中，測試部件包括可調荷載板8、固定於密閉工作箱I上的動力裝置9，動力裝置9通過動力轉換裝置12作用於模擬路面輪胎作用的硬質鋼輪7上，動力裝置9並帶動硬質鋼輪7在有水泥混凝土試件4上進行滾動，硬質鋼輪7外徑小，輪寬大；與硬質鋼輪7相連接的連接件頂部設置支撐裝置，支撐裝置內放置可調荷載板8，通過調節可調荷載板8的數量調節硬質鋼輪7對水泥混凝土試件4的荷載，連接件上還設置用於撒布沙粒的撒布器10，為了模擬水泥混凝土路面的真實的三體磨耗情況，通過撒布器10撒布一定數量一定粒徑的石粒。可調荷載板8給硬質鋼輪7提供一定的荷載，動力裝置9給硬質鋼輪7提供動力，硬質鋼輪7以一定的速度與荷載作用於水泥混凝土試件4上。密閉工作箱I內設置有製冷制熱等裝置，通過控制設置在密閉工作箱I上的控制臺2，調節密閉工作箱I內溫溼度，模擬凍融循環以及溫度溼度等真實路況。
[0026]本發明中的動力裝置9為電動機，動力轉換裝置12為往復傳動機構，連接件為鋼柱；硬質鋼輪7中通過軸承設置心軸，心軸分別與往復傳動機構的輸出端和鋼柱連接；其中往復傳動機構為曲柄滑塊機構。
[0027]所述水泥混凝土試件4的一側設置供水裝置6，可以提供一定流速的水流，用以模擬真實路面在雨天的磨耗情況。水泥混凝土試件4的底部設置廢水收集箱5 ;廢水收集箱5的作用是確保由供水裝置6流進的水流入廢水收集箱5，進而以確保試驗裝置的整潔。
[0028]本發明中水泥混凝土試件4為被測部件；密閉工作箱I的作用是通過控制臺2使密閉工作箱I內維持一定的溫溼度，並有提供凍融循環的作用，支撐臺3的作用是維持水泥混凝土試件4以及試驗裝置的穩定性。紅外發射計數器11的作用是記錄硬質鋼輪7作用於水泥混凝土試件4的次數，在連接硬質鋼輪7的鋼柱運動到最左邊時，恰好與計數器相接觸以此來計時，硬質鋼輪7從水泥混凝土試件4的一端滾至另一端作為一次有效作用次數。
[0029]本發明的工作過程為:開啟電動機，電動機通過往復傳動機構帶動硬質鋼輪7在水泥混凝土試件4上滾動，可調荷載板通過連接件給硬質鋼輪7提供一定的荷載，硬質鋼輪7在電動機和可調荷載板7的作用下，以一定的速度和載荷在水泥混凝土試件4上滾動。
[0030]本發明試驗裝置的試驗方法包括以下步驟:
[0031 ] I)成型好符合尺寸要求的水泥混凝土試件4，並仿照路面進行刻槽抗滑處理，在水泥混凝土試件4表面撒布細粒砂，用硬質鋼輪7來回滾動幾次以確保細粒砂充分填充於刻槽內並選取參照物記錄水泥混凝土試件4的初始高度。
[0032]2)將水泥混凝土試件4表面細粒砂清理乾淨並稱取重量，將水泥混凝土試件4固定於支撐臺3上。
[0033]3)放下硬質鋼輪7並緊貼於水泥混凝土試件4表面，按照實際路面情況調節可調荷載板8並裝入符合實際路況的一定粒徑沙粒於撒布器10，調節好沙粒流速；
[0034]4)根據實際路況調節供水裝置6的水流速度以及密閉工作箱I內溫度溼度或者凍融循環次數並開始試驗。
[0035]5)當紅外發射計數器11記錄次數達到試驗要求的次數停止試驗，試驗結束後清理乾淨試件表面，通過撒布器10在水泥混凝土試件表面撒布細粒砂至試驗開始前所記錄初始高度然後稱取水泥混凝土試件表面的所有細粒砂重量。其中，試驗要求的次數可以根據不同的試件材料來確定。
[0036]6)試驗開始之前與結束後的細粒砂的重量之比即為評價磨耗性能的指標，重量之比越大表明磨耗性能越好。
[0037]本發明彌補了混凝土磨耗試驗的不足，且測試原理簡單、測定操作簡便，經濟實用。本發明用於測試水泥混凝土路面的抗磨耗性，評價混凝土路面的磨耗性能，其測定值準確。
[0038]本發明具有以下優點:
[0039](I)本發明提供了一種新的水泥混凝土路面加速磨耗試驗裝置及其試驗方法，彌補了人工方法測試的不足，荷載以及磨耗速度均為可調，便於模擬不同的道路交通條件並且表徵指標簡單易懂。
[0040]( 2 )本發明試驗裝置操作簡便，經濟實用。
[0041](3)本發明試驗裝置測試原理簡單。
[0042](4)本發明試驗裝置只針對混凝土磨耗性能的測試，用於評價混凝土抗磨耗性能。
【權利要求】
1.一種水泥混凝土路面加速磨耗試驗裝置，其特徵在於，包括密閉工作箱(1)，所述密閉工作箱(I)內設置支撐臺(3)，支撐臺(3)上部設置測試部件，其中，測試部件包括提供荷載的可調荷載板(8)、固定在密閉工作箱(I)上的動力裝置(9)和用於模擬路面輪胎作用的硬質鋼輪(7)，硬質鋼輪(7)上設置連接件，連接件的頂部設置支撐裝置，支撐裝置上放有可調荷載板(8);動力裝置(9)通過動力轉換裝置(12)帶動硬質鋼輪(7)在設置於支撐臺(3)上的水泥混凝土試件(4)上滾動。
2.根據權利要求1所述的一種水泥混凝土路面加速磨耗試驗裝置，其特徵在於，所述連接件上設置用於撒布沙粒的撒布器(10 )。
3.根據權利要求1所述的一種水泥混凝土路面加速磨耗試驗裝置，其特徵在於，所述水泥混凝土路面加速磨耗試驗裝置還包括設置在水泥混凝土試件(4)的一側的用於給水泥混凝土試件(4)供水的供水裝置(6)和設置於水泥混凝土試件(4)底部的廢水收集箱(5)。
4.根據權利要求1所述的一種水泥混凝土路面加速磨耗試驗裝置，其特徵在於，所述密閉工作箱(I)上設置用於控制密閉工作箱(I)內溫溼度的控制臺(2)。
5.根據權利要求1或4所述的一種水泥混凝土路面加速磨耗試驗裝置，其特徵在於，所述密閉工作箱(I)上內設置用於記錄硬質鋼輪(7)對水泥混凝土試件(4)作用次數的紅外發射計數器(11)。
6.根據權利要求1所述的一種水泥混凝土路面加速磨耗試驗裝置，其特徵在於，所述動力裝置(9)為電動機,動力轉換裝置(12)為往復傳動機構,連接件為鋼柱；硬質鋼輪(7)中通過軸承設置心軸，心軸分別與往復傳動機構的輸出端和鋼柱連接。
7.一種水泥混凝土路面加速磨耗試驗裝置的試驗方法，其特徵在於，包括以下步驟: 1)成型好符合尺寸要求的水泥混凝土試件(4)，並仿照路面進行刻槽抗滑處理，在水泥混凝土試件(4)表面撒布細粒砂，用硬質鋼輪(7)來回滾動若干次以使細粒砂填充於刻槽內並選取參照物記錄水泥混凝土試件(4)初始高度； 2)將水泥混凝土試件(4)表面細粒砂清理乾淨並稱取重量，再將水泥混凝土試件(4)固定於支撐臺(3)上； 3)放下硬質鋼輪(7)並緊貼於水泥混凝土試件(4)表面，按照實際路面情況調節可調荷載板(8)並向撒布器(10)中裝入符合實際路況的沙粒，然後調節好沙粒流速； 4)根據實際路況調節供水裝置(6 )的水流速度，通過控制臺(2 )控制密閉工作箱(I)內溫度溼度或者凍融循環次數並開始試驗； 5)當紅外發射計數器(11)記錄次數達到試驗要求時停止試驗，試驗結束後清理乾淨水泥混凝土試件(4)表面，然後在水泥混凝土試件(4)表面撒布細粒砂至試驗開始前所記錄初始高度，然後稱取水泥混凝土試件表面的所有細粒砂重量； 6)試驗開始之前與結束後的細粒砂的重量之比為評價磨耗性能的指標。
【文檔編號】G01N3/56GK103471946SQ201310374446
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月23日 優先權日:2013年8月23日
【發明者】鄭木蓮, 王 琦, 王崇濤 申請人:長安大學