一种冷再生温控车辙板抗车辙性能监控装置和方法

摘要

本发明属于沥青路面车辙性能测试领域，公开了一种冷再生温控车辙板抗车辙性能监控装置和方法，装置包括车辙板成型仪、温控仪和数据处理单元，车辙板成型仪包括成型模具，成型模具的底部和侧边分别设置有加热板，成型模具底部设置有温度传感器，成型模型内设置有压敏电阻，加热板和热电偶温度传感器与温控仪连接，温控仪用于控制加热板的加热温度，压敏电阻的输出端与数据处理单元连接，数据处理单元用于接收车辙板成型后压敏电阻的输出电流，并根据电流‑抗车辙性能曲线，得到车辙板的抗车辙性能。本发明结构简洁、操作简单，更加真实的反映工程实际情况中冷再生沥青混合料的抗车辙性能，大大提高试验精度。

说明书

技术领域

本发明属于沥青路面车辙性能测试领域，具体涉及一种冷再生温控车辙板抗车辙性能监控装置和方法。

背景技术

冷再生混合料室内车辙试验作为再生沥青路面抗车辙能力的重要试验项目，其压实程度和抗车辙能力是非常重要的指标。由于冷再生沥青混合料一般用于道路中面层或下面层，在实际工程中会在其上摊铺一层热拌沥青混合料，进行二次压实。这就导致冷再生混合料的压实情况与实际压实情况有较大出入，而且针对冷再生车辙板的成型尚未有完备而明确的指导规范。在公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JCE20-2011）中对沥青混合料车辙试验成型方法有如下规定：启动轮碾机，先在一个方向碾压2个往返(4次)；卸荷；再抬起碾压轮，将试件调转方向；碾压直至混合料密实度达到马歇尔标准密实度为止。但对于冷再生混合料，加热二次压实会使密实度超过马歇尔的标准密度，导致性能有较大差异。

冷再生沥青集料铣刨之后，表面会附着一部分旧沥青，在初次压实并养护之后，上部会再铺设一层热拌沥青混合料，进行二次压实。在二次加热压实过程中，由于上部沥青混合料温度较高，导致下部已经压实的冷再生沥青混合料表面的旧沥青变软且黏附能力有所提升。再进行二次压实，已压实的冷再生沥青混合料经二次压实后孔隙率变小，压实度增大，集料之间更加紧密；而且加热的旧沥青的粘结性能有所恢复，冷再生混合料之间粘结性能有所提升。对沥青道路的抗车辙能力有较明显改善。

工程中的压实情况相当于将冷再生混合料加热后二次压实得到的压实度，与实验室一次压实成型的压实度、孔隙率、集料之间的粘结强度有较大区别，严重影响混合料抗车辙性能的评价。因此，需要提供一种新的车辙板试验装置和方法，以实现沥青车辙性能的监测，以形成更符合工程实际的车辙板，指导工程实际。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供冷再生温控车辙板抗车辙性能监控装置和方法，以提高抗车辙性能的试验准确性和试验效率。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种冷再生温控车辙板抗车辙性能监控装置，包括车辙板成型仪，还包括温控仪和数据处理单元，所述车辙板成型仪包括成型模具，所述成型模具的底部和侧边分别设置有加热板，成型模具底部设置有温度传感器，所述成型模型内设置有压敏电阻，所述加热板和热电偶温度传感器与温控仪连接，所述温控仪用于控制所述加热板的加热温度，所述压敏电阻的输出端与所述数据处理单元连接，所述数据处理单元用于接收车辙板成型后所述压敏电阻的输出电流，并根据电流-抗车辙性能曲线，得到车辙板的抗车辙性能。

所述温度传感器为热电偶温度传感器，其呈K字型布置在成型模具底部。

所述加热板为不锈钢云母加热板，其包括云母板，缠绕在云母板表面的发热电阻丝，以及设置在云母板外侧做表面保护的不锈钢板。

所述压敏电阻设置在冷再生沥青混合料内部1/2高度处，并设置在相邻两条边为1/4边长的位置处，其引线设置在细钢管内部。

所述加热板为并联连接，所述温控仪的温度控制范围为20-100℃，控制精度为±0.1℃。

此外，本发明还提供了一种冷再生温控车辙板抗车辙性能监控方法，采用所述的一种冷再生温控车辙板抗车辙性能监控装置实现，包括以下步骤：

S1、通过车辙板成型仪对沥青混合料进行一次碾压得到多个试验车辙板；

S2、养护之后，通过温控仪控制加热板的温度，控制车辙板成型仪的碾压压力，改变温控仪的控制温度或车辙板成型仪的碾压压力，对各个试验车辙板进行二次碾压，记录压敏电阻的输出电流；

S3、对各个二次碾压后的试验车辙板进行抗车辙试验，得到其动稳定度；

S4、根据各个二次碾压后的试验车辙板二次碾压时压敏电阻的输出电流，以及对应的动稳定度，回归得到电流-动稳定度曲线；

S5、将待测沥青混合料放置到所述车辙板成型仪上，进行一次碾压；

S6、养护之后，通过温控仪控制碾压温度，对其进行二次碾压，根据压敏电阻的实时输出电流值，以及步骤S4得到的电流-动稳定度曲线，实时计算得到其动稳定度。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

（1）本发明提供了冷再生温控车辙板抗车辙性能监控装置和方法，通过加热和二次碾压可使车辙试件压实度更加接近工程实际，真实的反映试件抗车辙性能。

（2）本发明的冷再生温控车辙板抗车辙性能监控装置，可以实时监测试件抗车辙性能，使室内车辙试验更为简单快捷。

（3）本发明通过不锈钢云母片加热板对车辙板模具内的冷再生沥青混合料加热，通过热电偶温度传感器将温度信号传递给智能温控装置进行温度控制，以模拟工程中冷再生层上铺沥青混合料的加热效果；通过在冷再生沥青混合料中埋设压敏电阻，调整碾压轮的二次碾压温度和二次碾压次数，得到不同碾压温度和次数下的车辙板，并记录车辙板中的压敏电阻的测量的电流参数，后期测算不同温度及碾压次数下对应车辙板的抗车辙性能，得到其动稳定度；然后将电流参数与动稳定度值回归，得到电流参数-动稳定度值曲线，可以通过测量二次碾压过程中车辙板中的压敏电阻的电流，方便快捷地实时估算车辙板的动稳定度值，实现抗车辙性能实时估算。因此，本申请不仅可以得到真实的混合料抗车辙性能，形成更符合工程实际的车辙板，指导工程实际，而且，其检测效率更高，可以实时监测。

附图说明

图1为本发明实施例中的车辙板成型仪的整体结构图；

图2为本发明实施例一提供的一种冷再生温控车辙板抗车辙性能监控装置的结构示意图；

图3为本发明实施例一中成型模具的俯视图；

图4为本发明实施例一中成型模具的侧视图；

图5为本发明实施例一中压敏电阻电路管线安装图；

图6为本发明实施例二中得到的二次碾压次数—车辙深度曲线；

图7为本发明实施例二中得到的二次碾压温度—车辙深度曲线；

图中1-车辙板成型仪，2-成型模具，3-碾压轮温度感应器，4-碾压轮，5-车辙试件成型仪控制面板，6-加热板，8-温度传感器，9-压敏电阻，10-细钢管，11-温控仪，12-数据处理单元，13-出线口，14-出线口，15-温控仪面板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1~4所示，本发明实施例提供了一种冷再生温控车辙板抗车辙性能监控装置，包括车辙板成型仪1，温控仪11和数据处理单元12，所述车辙板成型仪1包括成型模具2，所述成型模具2的底部和侧边分别设置有加热板6，成型模具2底部设置有温度传感器8，所述成型模型2内设置有压敏电阻9，所述加热板6和热电偶温度传感器8与温控仪11连接，所述温控仪11用于控制所述加热板6的加热温度，所述压敏电阻的输出端与所述数据处理单元12连接，所述数据处理单元用于接收车辙板成型后所述压敏电阻9的输出电流，并根据电流-抗车辙性能曲线，得到车辙板的抗车辙性能。

本实施例中，车辙板成型仪1采用现有的成品产品，仅对其成型模具2进行改进。本实施例采用的车辙板成型仪1可以调节碾压轮的压力，碾压轮温度感应器3可以测量碾压轮温度。

具体地，本实施例中，所述温度传感器8为热电偶温度传感器，是一种将两不同材质的电极接成闭合回路进行测温的传感器。热电偶温度传感器布置在成型模具2内部底端紧贴底面，呈K字型布置，K字型布置方式使得布置面积小，但受热面大，节点部位更适合整体温度综合化输出。将其通过导线14与加热板电路相连。接通电路后，由于温度不同会在两电极之间会产生电动势热电效应，在回路另一端会产生电势差，利用这一原理即可测量温度。其中，温度传感器8与底部加热板6的接线位置，即其出线口14设置在K字型的交接点处。

具体地，本实施例中，所述加热板为不锈钢云母加热板，其包括云母板，缠绕在云母板表面的发热电阻丝，以及设置在云母板外侧做表面保护的不锈钢板。所述加热板6为长条状，将加热板连入220V电路，输出功率为每平方厘米4W，出线口13设置在模具右侧边底的位置，避免碾压对导线的影响。出线口采用圆孔，连接抗高温线，保证加热装置的正常使用。

进一步地，本实施例中，所述加热板有5个，为长条形，分别设置在成型模具2的底部和四个侧边，所述加热板为并联连接，所述温控仪的温度控制范围为20-100℃，控制精度为±0.1℃。二次碾压的温度控制在70℃左右。

将热电偶温度传感器与智能温控装置通过导线束14连接可以控制加热板的加热温度。本发明所采用的温控仪11采用计算机芯片为主控单元，电路为多重数字滤波电路，采用微分先行的控制算法，带有外界设定和阀位控制功能。热电偶温度传感器与智能温控装置配合使用，即可精准的控制车辙板加热温度。

进一步地，如图2所示，本实施例中，所述压敏电阻9设置在冷再生沥青混合料内部1/2高度处，并设置在相邻两条边为1/4边长的位置处，其引线设置在细钢管10内部。细钢管10可以保护引线，也可以对压敏电阻进行定位。压敏电阻9是一种非线性电阻元件，阻值与施加在电阻上的压力有关，压力越大阻值越小，反之，压力越小，阻值越大。压敏电阻通过电阻的变化显示出电流的变化情况。如图5所示，压敏电阻通过细钢管10内穿导线与电流表相连，通过电流表输出电流表征了压敏电阻的阻值即其受到的压力。改变车辙板成型装置碾压轮的碾压次数，压敏电阻输出相应电流值。将输出的电流值通过数据传输导线数据处理单元进行下一步换算。通过压敏电阻9可以依据输出电流值显示碾压力经混合料削减后的实际压力

具体地，本实施例中，所述数据处理装置包括计算单元，显示单元，输入单元，输入单元用于输入电流-动稳定度曲线；计算单元用于计算得到实时的动稳定度值；显示单元用于显示实时的抗车辙性能值，即实时的动稳定度值。

实施例二

本发明实施例二提供了一种冷再生温控车辙板抗车辙性能监控方法，采用实施例一所述的一种冷再生温控车辙板抗车辙性能监控装置实现，包括以下步骤：

S1、通过车辙板成型仪1对沥青混合料进行一次碾压得到多个试验车辙板；其中，本实施例中，车辙板成型仪1采用现有的成品产品，仅对其成型模具2进行改进。本实施例采用的车辙板成型仪1可以调节碾压轮的压力，碾压轮温度感应器3可以测量碾压轮温度。

S2、养护之后，改变温控仪11的控制温度或车辙板成型仪1的碾压次数，对各个试验车辙板进行二次碾压，记录压敏电阻9的输出电流；

S3、对各个二次碾压后的试验车辙板进行抗车辙试验，得到其动稳定度；

S4、根据各个二次碾压后的试验车辙板二次碾压时压敏电阻9的输出电流，以及对应的动稳定度，回归得到电流-动稳定度曲线；

S5、将待测沥青混合料放置到所述车辙板成型仪1上，进行一次碾压；

S6、养护之后，通过温控仪11控制碾压温度，对其进行二次碾压，根据压敏电阻9的实时输出电流值，以及步骤S4得到的电流-动稳定度曲线，实时计算得到其动稳定度。

具体地，本实施例的步骤S3中，动稳定度的计算公式为：

式中，式中：DS为混合料动稳定度（次/min）；

d

d

C

C

N为试验轮往返碾压速度，通常为42次/min。

本实施例中，通过改变二次碾压的碾压次数和碾压温度，均可以改变对应车辙板的车辙深度，根据公式（1），说明可以改变其对应的动稳定度，如图6~7所示。因此，本实施例中，可以得到多个抗车辙性能（动稳定度）不同的试验车辙板。利用不同性能的实验车辙板对应的压敏电阻电流值，以及其对应的动稳定度，可以回归得到电流-动稳定度曲线，进而，利用车辙板二次碾压过程中的电流值，可以实时监测待测车辙板在二次碾压过程中的抗车辙性能值。本发明操作简单，对车辙试验中车辙板的抗车辙指标进行表征，将压力值—电阻值—电流值—动稳定度这四个因素联系起来，直接反映试件的抗车辙能力，更加真实的反映工程实际情况中冷再生沥青混合料的抗车辙性能，结构简洁，数据明了，成本较低，能使试验精度大大提高，为冷再生沥青混合料的性能研究提供了技术支持。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。