开级配水稳碎石颗粒间微动磨损测试试样成型装置

摘要

本发明公开了一种开级配水稳碎石颗粒间微动磨损测试试样成型装置，涉及材料性能测试研究技术领域。其特征在于，主要由调距装置、成型装置、调平减震装置三部分构成。所述调距装置，包括传动杆，固定所述传动杆的支架，所述传动杆的粗调机构和微调机构，所述传动杆顶端连接的千分表；所述成型装置，包括注浆器和固定器，所述固定器中固定有球试样，所述球试样垂线下方放置模具，所述模具置于养护箱内部；所述调平减震装置，包括所述养护箱下部的支座，所述支座顶面布置有2个轴向垂直的精度为2秒的长水准泡，所述支座底面设有调平底座，所述调平底座下设橡胶垫板。本发明可实现开级配水稳碎石颗粒间微动磨损测试试样成型微米级控制。

说明书

技术领域

本发明涉及材料性能测试研究技术领域，特别涉及水泥混凝土性能测试研究技术领域，具体是一种开级配水稳碎石颗粒间微动磨损测试试样成型装置。

背景技术

具有多孔内部结构的开级配水泥稳定碎石（为了便于表述，说明书中统称“开级配水稳碎石”）具有良好的力学性能和优异的透水性，是透水路面最常用的透水基层类型之一。透水路面通常容许通过的车辆轴重较小，加之面层应力扩散效应，作用在开级配水稳碎石透水基层上的面层传来的上部交通荷载作用幅值相对较小，实属微动荷载。

在微动荷载重复作用下，开级配水稳碎石内部极易出现劣化开裂问题。开级配水稳碎石集料间水泥胶结料开裂后微观界面在微动荷载作用下易形成微动摩擦磨损，致使邻近集料颗粒间产生应力集中现象，诱发邻近集料间水泥胶结料进一步开裂劣化，裂纹发展形成上下贯通裂缝，造成开级配水稳碎石透水基层失稳破坏，严重时还会导致面层发生剪切疲劳破坏，诱发透水路面出现结构性破坏。

因此，在室内开展开级配水稳碎石颗粒间的微动摩擦磨损特性试验研究，有助于探寻开级配水稳碎石服役性能劣化的根源，从而研究开级配水稳碎石耐久性提升关键技术。但是目前开级配水稳碎石测试试样成型方式单一，试样各组分含量控制精度差，尤其是在开级配水稳碎石颗粒间距离的控制上未见针对性措施。测试试样成型精度差已成为影响开级配水稳碎石颗粒间的微动磨损特性研究的主要因素。

基于此，本发明提供了一种开级配水稳碎石颗粒间微动磨损测试试样成型装置，可实现开级配水稳碎石颗粒间微动磨损测试试样成型微米级控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开级配水稳碎石颗粒间微动磨损测试试样成型装置，解决目前开级配水稳碎石颗粒间微观性能研究用试样成型精度低、质量差的问题，实现开级配水稳碎石颗粒间微动磨损测试试样成型的微米级精确度控制。

为了实现上述目的，本发明提供了一种开级配水稳碎石颗粒间微动磨损测试试样成型装置，主要包括所述调距装置、所述成型装置及所述调平减震装置三部分，具体包括以下结构。

所述调距装置，主要包括：所述传动杆，用铝合金材料制成，是所述调距装置的主要移动和导向构件；所述粗调机构和所述微调机构，用于驱动所述传动杆竖向移动；所述千分表，用于精确测量所述传动杆的移动距离；所述支架，起到支撑和固定作用。

进一步的，所述传动杆上端通过夹具与所述千分表连接、下端加工成螺杆结构，将所述传动杆的竖向移动通过夹具传递给所述千分表，便于精确测量所述传动杆的竖向移动距离，所述传动杆下端的螺杆结构用于安装所述固定器。

进一步的，所述千分表测杆置于所述支架顶面，所述千分表测量基准面选择为所述支架顶面，所述千分表的精度为0.001mm，由于所述支架顶面位置相对地面保持固定，故所述千分表的读数即为所述千分表和所述传动杆的高精度竖向位移。

进一步的，所述调距装置通过调节所述粗调机构和所述微调机构，驱动所述传动杆实现竖向移动；具体实现方式是旋转所述粗调机构和所述微调机构的手轮，通过其内部的多级传动机构驱动所述传动杆，实现传动杆的上升或下降； 所述粗调机构调节速度快，精度相对较低、所述微调机构调节速度慢，精度相对较高，因此实际使用中先调节所述粗调机构进行粗略定位，再调节所述微调机构实现高精度定位。

进一步的，所述粗调机构每旋转一圈所述传动杆垂直移动2mm，所述粗调机构总调节距离为50mm，旋转所述粗调机构实现所述传动杆的快速上升或下降。

进一步的，所述微调机构每旋转一圈所述传动杆垂直移动0.1mm，所述微调机构总调节距离为3mm；所述传动杆竖向移动0.001mm时，需要所述微调机构旋转3.6度，在实验人员操作能力范围之内，故可实现所述传动杆的微米级移动调节。

进一步的，所述支架用高刚度合金材料制成，所述支架连结固定在所述底座上，所述支架底部设置一个所述调平底座。

所述成型装置，主要包括：所述球试样，是开级配水稳碎石颗粒间微动磨损测试试样的一部分；所述固定器，用于将所述球试样固定在所述传动杆底端；所述模具，用于成型开级配水稳碎石颗粒间微动磨损测试试样；所述养护箱，用于养护开级配水稳碎石颗粒间微动磨损测试试样；所述注浆器用于向所述模具添加水泥浆。

进一步的，所述固定器是沿纵向一分为二的套筒，所述固定器经过扎带绑扎后，为上端内侧设有螺纹、底面开有圆孔的空心套筒；所述固定器上端内侧的螺纹与所述传动杆下端的螺杆匹配，可将所述固定器旋转固定在所述传动杆下端；所述固定器一分为二的套筒式结构是为了方便将所述球试样放置于所述固定器内部，并便于拆除所述固定器取出测试试样，避免拆模时用力过大破坏测试试样。

进一步的，所述固定器上端固定于所述传动杆下端的螺杆结构上，所述固定器下端内部放置所述球试样；所述固定器安装时，以所述传动杆下端的螺杆结构触碰到所述球试样，并紧紧卡住所述球试样，为安装良好标准，目的是一方面保证所述球试样在所述固定器中稳定无滑移，另一方面避免由于水泥浆浮力浮起所述球试样，对测试试样成型精度造成不利影响。

进一步的，所述球试样和所述固定器尺寸，根据试验试样需求选择不同尺寸，所述固定器底面开设的圆孔尺寸小于对应的所述球试样直径。

进一步的，所述养护箱固定于所述支座上，所述养护箱玻璃门开设在顶面，所述养护箱玻璃门上设有用于穿过所述传动杆的孔，所述养护箱温度控制为20±1℃、湿度控制≥95%；所述养护箱玻璃门开设在顶面便于进行试验，同时透明玻璃门结构有助于观察所述养护箱内部实时状态；所述养护箱的温度、湿度控制为水泥混凝土标准养护所需的温度、湿度。

进一步的，所述注浆器容积为5ml，最小刻度为0.1ml。

所述调平减震装置，主要包括：所述支座，起到承担上部结构物质量和稳定装置的作用；所述调平底座和所述长水准泡，用于装置调水平；所述橡胶垫板，用于减振。

进一步的，所述支座选用铸铁材料加工成莲台形，所述支座底端设置四个所述调平底座，间隔90度对称布置，另所述支架底端设有一个所述调平底座，所述调平底座下设所述橡胶垫板；所述支座采用莲台形结构，稳定性更强且便于搬运，所述橡胶垫板选择高阻尼减振橡胶，可有效减小实验室外部振动对试验的干扰。

进一步的，所述调平底座与所述支座底面依靠螺纹连接，旋转所述调平底座可抬升或降低所述支座对应位置高度；所述支座的上表面设置2个所述长水准泡，2个所述长水准泡布置形式是轴向对称布置，所述长水准泡的精度均为2秒，即所述长水准泡中气泡轴向移动2毫米时，所述长水准泡的轴向倾斜角为2秒；2个所述长水准泡轴向对称布置即可反映所述支座上表面各个方向的倾斜情况，有助于利用所述调平底座将所述支座上表面精确调平。

进一步的，所述橡胶垫板厚度为5~8mm。

本发明实施例带来了以下有益效果。

本发明操作简单，且控制精度高，可以实现开级配水稳碎石颗粒间微动磨损测试试样，颗粒与颗粒间距离的微米级控制及水泥浆膜厚度的毫米级控制。

本发明结构简单，结构各部件互不影响，某一构件损坏时易于更换。

本发明选择质量大的铸铁支座配合减振橡胶垫板，有效降低实验室外部振动对试样成型精度的干扰。

本发明的试样成型养护全过程在养护箱中进行，有效避免了环境和人为因素的干扰。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显。或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1为开级配水稳碎石颗粒间微动磨损测试试样成型装置主要构成示意图；

图2为调距装置示意图；

图3为成型装置示意图；

图4为球试样安装示意图；

图5为调平减震装置示意图；

图6为长水准泡示意图；

图7为开级配水稳碎石颗粒间微动磨损测试试样示意图。

图中：1-传动杆，2-支架，3-粗调机构，4-微调机构，5-千分表，6-固定器，7-球试样，8-模具，9-养护箱，10-注浆器，11-支座，12-长水准泡，13-调平底座，14-橡胶垫板，15-连接器，16-螺杆，17-扎带，18-集料，19-水泥浆膜。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

如图1，开级配水稳碎石颗粒间微动磨损测试试样成型装置，主要由所述调距装置、所述成型装置及所述调平减震装置三部分构成，具体包括：1-传动杆，2-支架，3-粗调机构，4-微调机构，5-千分表，6-固定器，7-球试样，8-模具，9-养护箱，10-注浆器，11-支座，12-长水准泡，13-调平底座，14-橡胶垫板，15-连接器，16-螺杆，17-扎带，18-集料，19-水泥浆膜。

所述调距装置主要包括：所述传动杆1下端加工成所述螺杆16，所述传动杆1与所述千分表5通过所述连接器15连接，所述千分表5测杆置于所述支架2顶面，所述千分表5测量基准面选为所述支架顶面，所述支架2连结固定在所述支座11上，所述支架2底部设置一个所述调平底座13，所述粗调机构3和所述微调机构4通过内部的多级传动机构控制所述传动杆1的竖向移动。

所述成型装置主要包括：所述固定器6是一分为二的圆形套筒，所述固定器6依靠所述扎带17绑扎，所述固定器6上端与所述螺杆16连接，所述固定器6内部放置所述球试样7，所述球试样7垂线下方放置所述模具8，所述模具8放置于所述养护箱9中，所述注浆器10给所述模具8添加水泥浆。

所述调平减震装置主要包括：所述支座11置于所述养护箱9下方，所述支座11顶面设有所述长水准泡12，所述支座底面安装四个所述调平底座13，四个所述调平底座13间隔90度对称布置，所述调平底座13下设所述橡胶垫板14。

具体的实施过程如下所述。

开级配水稳碎石颗粒间微动磨损测试试样如图7所示，由下至上依次是所述集料18、所述水泥浆膜19、所述球试样7，所述球试样7部分浸入所述水泥浆膜19中，本发明的主要目的在于实现所述球试样7与所述集料18之间垂直距离的微米级控制，和所述水泥浆膜19厚度的毫米级控制，从而在室内开展开级配水稳碎石颗粒间的微动摩擦磨损特性试验研究，解决测试试样成型精度对研究结果的不利影响。

开级配水稳碎石颗粒间微动磨损测试试样成型装置安装步骤：首先，将实验平台打扫干净，台面保持平整无异物；然后将所述橡胶垫板14铺设实验平台上，实验人员手持所述支座11莲台形的茎部，将所述装置平稳放置在所述橡胶垫板14上，如图5所示；接着进行装置的调平，调整五个所述调平底座13，直至所述长准气泡12的气泡位于中心位置，如图6所示，并且所述支架2稳定无抖动；最后将所述千分表5，通过所述连接器15，连接在所述传动杆1上端，调整所述千分表5测杆垂直放置于所述支架2顶面。

开级配水稳碎石颗粒间微动磨损测试试样成型步骤如下。

所述球试样7安装，如图4，将所述球试样7置于所述固定器6中间，所述固定器6两部分对准组合，然后利用所述扎带17绑紧所述固定器6，检查所述球试样7是否在所述固定器6底面圆孔卡住。

所述固定器6安装，将所述固定器6连同所述球试样7安装在所述螺杆16上，利用所述固定器6上端内部的螺纹与所述螺杆16啮合，直至所述螺杆16底部触碰到所述球试样7，并锁死所述球试样7，使所述球试样7无法产生竖向移动为止。

所述模具8安装，先将所述集料18安装于所述模具8中，然后利用垂线法定位，将所述模具8准确安装在所述球试样7垂线下方。

所述调距装置调距，如图2所示，首先对所述千分表5进行竖向校正，然后旋转所述粗调机构3，至所述球试样7接触到所述集料18上表面，且所述千分表5读数稳定；然后将所述千分表5调零，反向旋转所述粗调机构3，直至接近开级配水稳碎石颗粒间距离设计参数，再旋转所述微调机构4，直至所述千分表5读数与开级配水稳碎石颗粒间距离设计参数完全一致。

所述注浆器10注浆，如图3所示，首先根据设计参数计算所需水泥浆的用量，然后利用所述注浆器10抽取搅拌好的水泥浆，并保证比计算用量多1ml左右，最后使用所述注浆器10向所述模具8中注入计算用量的水泥浆，因为所述注浆器10的最小刻度为0.1ml，故可保证成型试样所述水泥浆膜厚度的毫米级控制。

所述养护箱9养护，如图3所示，关闭所述养护箱9玻璃门，温度控制精度为20±1℃、湿度控制≥95%。

最后进行拆模，打开所述养护箱9玻璃门，使用刻刀将所述扎带17割断，分离所述固定器6，脱去所述模具8，获得如图7所示的开级配水稳碎石颗粒间微动磨损测试试样。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。