一种基于密度法的无机结合料稳定材料试样成型装置

摘要

本发明一种基于密度法的无机结合料稳定材料试样成型装置，涉及公路试验仪器技术领域；包括固定装置和压实装置，压实装置包括电锤，电锤的锤头向下，锤头的下端安装有压实垫块，压实垫块的下方设置有与压实垫块相匹配的压实模具，压实模具内设有可以分离的下垫块，固定装置用于对电锤和压实模具进行夹持固定，在电锤作用下，锤头能够往复锤击压实模具中的无机结合料稳定材料。本发明装置具有压实效率高、效果好，试验场所面积要求低，成本低，灵活性大，操作简便，工作强度低等特点，可广泛应用于公路工程半刚性基层无机结合料稳定材料试样制备。

说明书

技术领域

本发明涉及公路试验仪器技术领域，具体涉及一种基于密度法的无机结合料稳定材料试样成型装置。

背景技术

无机结合料稳定材料试样的制备是测定其各项性能的前提，以往的方法主要包括击实法和静压法，击实法采用手动击实或击实仪，击实效率低，且击实锤在击实过程中会将表面部分碎石击碎，成型试件上下部分含水量分布不均匀，表面平整度较低，这都给后续试验造成了一定的误差；静压法采用压力试验机，操作繁琐，要求试验场所面积较大，仪器设备费用较高，试件压实地点随仪器的固定而固定，缺乏灵活性，且在压实较大的长方体试件时搬运困难，工作强度大。

发明内容

本发明就是鉴于背景技术中的问题而完成。本发明的目的在于提供一种对试验场所面积要求低和成本低的无机结合料稳定材料试样成型装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于密度法的无机结合料稳定材料试样成型装置，包括固定装置和压实装置，压实装置包括电锤，电锤的锤头向下，锤头的下端安装有压实垫块，压实垫块的下方设置有与压实垫块相匹配的压实模具，压实模具内设有可以分离的下垫块，固定装置用于对电锤和压实模具进行夹持固定，在电锤作用下，锤头能够往复锤击压实模具中的无机结合料稳定材料。

进一步地，所述电锤的输出功率大于等于800W。

进一步地，所述固定装置包括稳固架和两个固定夹板，稳固架包括固桶圈、四根圆柱钢柱和圆弧顶架，所述电锤被固定夹板夹持固定，四根圆柱钢柱贯穿固定夹板的四角，四根圆柱钢柱的上下两端分别与圆弧顶架和固桶圈的四角相连。

进一步地，所述固定夹板包括两个相对设置的夹板本体，夹板本体的内侧开有半圆凹槽，半圆凹槽的左右两侧设有紧固部，夹板本体的边角处设有用于圆柱钢柱穿过的通孔，两个夹板本体的紧固部通过螺栓连接。

进一步地，所述固定夹板的数量为两个，分别为第一固定夹板和第二固定夹板，所述电锤的下部被第二固定夹板夹持，上部被第一固定夹板夹持。5

进一步地，所述压实垫块为圆柱压实垫块、圆柱带垫帽压实垫块或长方体带垫帽压实垫块的一种，所述压实模具为圆柱压实桶或长方体压实模具，所述下垫块为圆柱下垫块或长方体下垫块。

进一步地，所述固桶圈包括一个中心带有圆孔的矩形板，矩形板的四侧边中部设有内带螺纹的四个小孔，用以放置固桶圈紧固螺栓。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

本发明具有压实效率高、效果好，试验场所面积要求低，成本低，灵活性大，操作简便，工作强度低等优点，可广泛应用于公路工程半刚性基层无机结合料稳定材料试样制备。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的的试样成型装置整体结构图。

图2为根据本发明一实施例的压实装置的结构示意图。

图3为根据本发明一实施例的固定装置的结构示意图。

图4为根据本发明一实施例的圆柱带垫帽压实垫块的结构示意图。

图5为根据本发明一实施例的圆柱压实垫块的结构示意图。

图6为根据本发明一实施例的长方体带垫帽压实垫块的结构示意图。

图7为根据本发明一实施例的固定夹板的结构示意图。

图8为根据本发明一实施例的圆柱下垫块、长方体压实模具和长方体下垫块的结构示意图。

图中，1-电锤，2-锤头，3-圆柱压实垫块，4-圆柱带垫帽压实垫块，5-圆柱压实桶，6-圆柱下垫块，7-长方体带垫帽压实垫块，8-长方体压实模具，9-长方体下垫块，10-稳固架，11-固桶圈，12-圆柱钢柱，13-圆弧顶架，14-固定夹板，16-紧固部，17-固定夹板紧固螺栓，18-固桶圈紧固螺栓，19-半圆凹槽，20-通孔，141-第一固定夹板，142-第二固定夹板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1-图3所示，本发明一种基于密度法的无机结合料稳定材料试样成型装置，包括固定装置和压实装置，压实装置包括电锤1，电锤1的锤头2向下，锤头2的下端安装有压实垫块，压实垫块的下方设置有与压实垫块相匹配的压实模具，压实模具内设有可以分离的下垫块，固定装置用于对电锤1和压实模具进行夹持固定，在电锤1作用下，锤头2能够往复锤击压实模具中的无机结合料稳定材料。

具体的，电锤1的输出功率大于等于800W，电锤由内部传动机构带动活塞在汽缸内往复压缩空气，从而带动汽缸中的击锤往复锤击无机结合料稳定材料，压实过程中提供动力。电锤的锤头2长15cm，直径2cm，其上端与电锤口夹头连接，安全锁定后防止滑落，锤头2下端焊有螺栓，可与压实垫块上端焊接的螺母进行栓接。

固定装置包括稳固架10和两个固定夹板14，稳固架10包括固桶圈11、四根圆柱钢柱12和圆弧顶架13，电锤1被固定夹板14夹持固定，四根圆柱钢柱12贯穿固定夹板14的四个角，四根圆柱钢柱12的上下两端分别与圆弧顶架13和固桶圈11的四角相连。圆弧顶架13的作用是既保证圆柱钢柱12稳固，又留出正上方空间便于进行人工操作电锤。

参照图7，固定夹板14包括两个相对设置的夹板本体，夹板本体的内侧开有半圆凹槽19，半圆凹槽19的左右两侧设有紧固部16，夹板本体的边角处设有用于圆柱钢柱12穿过的通孔20，两个夹板本体的紧固部16通过螺栓连接。

固定夹板14的数量为两个，分别为第一固定夹板141和第二固定夹板142。第一固定夹板141和第二固定夹板142的形状相同，均为长50cm、宽25cm、厚1.5cm的夹板本体一边挖去直径与电锤1机身圆周相同的半圆凹槽19，使其与另一片夹板本体贴合好并将电锤包裹。电锤1的下部被第二固定夹板142夹持，上部被第一固定夹板141夹持。这样使电锤在水平面上不发生位移，只可竖直上下滑动。电锤1、锤头2、压实垫块组装好后通过这两个固定夹板固定于稳固架10上，压实垫块下部有压实模具，且电锤1、锤头2、垫块、压实模具处于一条轴线上。

固桶圈11包括一个中心带有圆孔的矩形板，矩形板的四侧边中部设有内带螺纹的四个小孔，用以放置固桶圈紧固螺栓18。

实施例一

参照图4、图5和图8，压实垫块为圆柱压实垫块3或圆柱带垫帽压实垫块4，压实模具为圆柱压实桶5，下垫块为圆柱下垫块6。圆柱压实垫块3和圆柱带垫帽压实垫块4的厚度均为4cm，圆柱压实垫块3和圆柱带垫帽压实垫块4上端均焊接有与锤头2下端螺栓配套的螺母，使用时与锤头2栓接，不使用时可拆卸。

圆柱压实垫块3直径为10cm，其顶面内有直径7cm、高2cm圆柱凹槽，凹槽上焊接配套螺母，此外，圆柱压实垫块上钻小孔若干，以便在压实过程中顺畅排出模具内空气。

圆柱带垫帽压实垫块4是由圆柱压实垫块上3栓接一直径12cm、厚2cm的圆柱垫帽组装而成，然后在其上焊接配套螺母。垫帽的作用是在进行最后一层压实时判断压实停止时间，当垫帽与压实模具接触时压实停止。此外，圆柱带垫帽压实垫块4上也分布若干排气小孔。

圆柱压实桶5高18cm，内径10cm，外径12cm，圆柱压实桶通过配套的固桶圈紧固螺栓将固桶圈11固定于稳固架上。固桶圈11为50cm*50cm*5cm垫块正中间挖去直径20cm、高2cm圆孔，圆孔的大小需要能够容纳圆柱压实桶5放入，可以固定不同种类的圆柱压实桶5。固桶圈11四个侧面中部开孔。

实施例二

参照图6、图8，压实垫块为长方体带垫帽压实垫块7，压实模具为长方体压实模具8，下垫块为长方体下垫块9。长方体试样只单独制作带垫帽压实垫块7，具体构造与圆柱带垫帽压实垫块4类似，尺寸为40cm*10cm*5cm，带垫帽压实垫块7上栓接48cm*18cm*2cm垫帽。

长方体压实模具8由四块厚度为4cm的可拆卸钢板组成，通过螺栓连接围成内部尺寸为10cm*20cm*40cm的长方体。长方体下垫块9与长方体压实模具8配合，长方体带垫帽压实垫块7上也分布若干排气小孔。

本发明还提供一种试样成型方法，可以对圆柱试件压实，也可以对长方体试件压实。步骤如下：

第一步圆柱试件制备之前，先将稳固架10放置于水平地面，接着将圆柱压实桶5放置在固桶圈内，放置圆柱下垫块6后利用内六角扳手将固桶圈11螺栓拧紧，使得圆柱压实桶固定于固桶圈内，不发生任何方向位移。

第二步进行电锤固定，如图1所示，将第一固定夹板141、第二固定夹板142通过错位放置滑动方法固定位置，使第一固定夹板141位于1-电锤两个把手中间位置，第二固定夹板142位于电锤前端锤头连接处，接着利用内六角扳手将固定夹板紧固螺栓17拧紧，使得电锤固定在稳固架上，不发生水平方向位移，只发生竖直方向位移。

第三步进行压实系统组装，将锤头2后端安装于电锤上，前端首先连接圆柱压实垫块3，计算最大干密度下成型试样所需质量，均匀分为三份，将其中一份加入圆柱压实桶内，圆柱压实垫块3插入圆柱压实桶5，电锤通电后开始压实，目测不发生竖直向下位移后暂停，用游标卡尺测量竖向压实无变化时即可停止，凿毛后用同样方法压实第二、三层，需要注意的是在压实第三层时需要将圆柱压实垫块3替换为圆柱带垫帽压实垫块4，最终圆柱带垫帽压实垫块4的垫帽与圆柱压实桶5接触即停止压实。

长方体试件制备方法与圆柱形试件相同，不同之处如下所述：由于长方体压实模具8自重远远大于圆柱压实桶5，故不需要固定其位置也可；前两层压实时依旧选用圆柱压实垫块3，采用“压半块”的方法逐步压实，第三层压实时选用长方体带垫帽压实垫块7，采用圆柱压实垫块3直接压实长方体带垫帽压实垫块7的方法完成最终压实。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同技术问题，实现基本相同技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围内。