一種多角度測量冰與瀝青路面粘結力的試驗設備及方法
【專利摘要】一種多角度測量冰與瀝青路面粘結力的試驗設備及方法，它涉及一種用于測量冰與路表面粘結力的試驗設備及方法，以解決現(xiàn)有設備只限于測定直拉粘結力，不能多受力角度測量冰雪與瀝青路面粘結力，以及不能測量車輛作用下冰雪與路面的粘結狀態(tài)的方法的問題，它包括圓柱形容器、空心槽、連接組合件、兩個環(huán)托和三根支桿；連接組合件包括下部連接螺桿、下部連接套筒、上部連接耳和上部連接螺桿；所述空心槽包括空心圓柱體和圓環(huán)；兩個環(huán)托分別是上環(huán)托和下環(huán)托，所述圓環(huán)內布置有圓柱形容器、空心槽和三根支桿，本發(fā)明用于測定道路混合料與冰之間的粘結力。
【專利說明】一種多角度測量冰與瀝青路面粘結力的試驗設備及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于測量冰與路表面粘結力的試驗設備及方法，具體涉及一種用于多受力角度測量浙青路表面附著的冰或冰雪混合物之間粘結程度的設備及試驗方法。
【背景技術】
[0002]在寒冷的冬季，路面積雪結冰會給道路暢通和行車安全帶來嚴重的不良影響，并造成極大的經濟損失。為了保證冰雪天氣下道路的行駛安全，各國交通部門探索出多種除冰雪方法和多種抑制路面積雪結冰的方法來減緩積雪結冰帶來的影響。冰與路面之間的粘結力直接影響著路面附著系數(shù)，也就直接決定了冰雪清除能力與冰雪道路的通行能力。
[0003]冰雪天氣時，行駛車輛與路面的相互作用中，不僅存在車對冰雪路面的壓力，以及在輪胎后側產生的真空吸力，還存在胎面與冰雪間的摩擦力，即剪切力，經過冰層的力傳輸后，使得冰雪-路面間的荷載作用模式為斜剪或斜拉，且隨著車速的不同，剪切力大小也隨之改變，斜剪力與斜拉力與冰-路界面的角度會存在較大的差異，這種斜剪力對冰雪-路面界面間的破壞影響，以及不同角度下冰雪-路面間的斜剪粘結力，亟待模擬與評價測量。
[0004]且眾所周知，在除冰雪過程中，當冰與路面產生界面分離時，冰雪與路面間的界面是由于斜拉而破壞的，經文獻檢索，申請?zhí)枮?01010563360.4的中國發(fā)明專利申請公開一種測量冰與浙青路面粘結力試驗設備及方法，目前該設備只限于測定直拉粘結力，為了更好地模擬實際冰雪天氣的路面除冰過程及更準確地評價冰雪與路面的粘結力，實現(xiàn)多角度的冰雪-路面界面的粘結力測試是很有必要的。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明是為解決現(xiàn)有設備只限于測定直拉粘結力，不能多受力角度測量冰雪與浙青路面粘結力，以及不能測量車輛作用下冰雪與路面的粘結狀態(tài)的方法的問題，進而提供一種多角度測量冰與浙青路面粘結力的試驗設備及方法。
[0006]本發(fā)明為解決上述問題采取的技術方案是:
[0007]本發(fā)明的一種多角度測量冰與浙青路面粘結力的試驗設備包括圓柱形容器、空心槽、連接組合件、兩個環(huán)托和三根支桿；
[0008]連接組合件包括下部連接螺桿、下部連接套筒、上部連接耳和上部連接螺桿；所述空心槽包括空心圓柱體和圓環(huán)，空心圓柱體的開口端連接有圓環(huán)，且空心圓柱體的外周側面與圓環(huán)的外周側面齊平；
[0009]兩個環(huán)托分別是上環(huán)托和下環(huán)托，上環(huán)托和下環(huán)托均為圓弧形，上環(huán)托和下環(huán)托的周側面上各加工有軸線通過圓心的N個螺孔，N為正整數(shù)，且N > 4，上環(huán)托和下環(huán)托對接設置并構成一個圓環(huán)，且上環(huán)托和下環(huán)托上的同一位置的螺孔的軸線重合；
[0010]所述圓環(huán)內布置有圓柱形容器、空心槽和三根支桿，圓柱形容器與空心槽同軸設置，圓柱形容器開口朝下，圓柱形容器的側壁上加工有多個螺紋通孔，圓柱形容器與上環(huán)托固接，空心槽開口向上，圓柱形容器的開口與圓環(huán)的開口之間具有環(huán)形間隙，空心槽的底部通過三根支桿與下環(huán)托固接，三根支桿的延長線交匯位于空心槽的軸線上；
[0011]所述上環(huán)托的外周側面上布置有上部連接耳和上部連接螺桿，上部連接耳的下端螺紋連接在上環(huán)托上的任意一個螺孔內，上部連接耳的上端與上部連接螺桿的下端可拆卸連接；
[0012]所述下環(huán)托的外周側面上布置有下部連接套筒和下部連接螺桿，下部連接套筒的上端螺紋連接在下環(huán)托上的任意一個螺孔內，下部連接套筒的下端與下部連接螺桿的上端可拆卸連接，且上部連接耳的軸線、上部連接螺桿的軸線、下部連接套筒的軸線、下部連接螺桿的軸線分別與所述圓環(huán)的豎向直徑線重合。
[0013]一種利用上述一種多角度測量冰與浙青路面粘結力的試驗設備模擬測量冰與浙青路面之間粘結力的方法是按照以下步驟進行的:
[0014]步驟一、將路面浙青混合料制成與圓柱形容器的內腔相匹配的圓柱體試件，將四個頂絲旋擰在圓柱形容器的相應的螺紋通孔內，圓柱體試件固定在圓柱形容器內；
[0015]步驟二、將用于制備冰層的水注入空心槽內并高出空心圓柱體的上端面，將固定有圓柱體試件的圓柱形容器正對扣在空心槽上，使得圓柱體試件的下表面完全浸入水內；
[0016]步驟三、將完成步驟二的圓柱形容器和空心槽至于低溫冷凍箱中冷卻至預設溫度，直至空心槽內的水結冰，此時，空心槽內的冰與圓柱體試件完全粘結在一起；
[0017]步驟四、完成步驟三后，選擇預設的力對冰和圓柱體試件的界面的不同加載角度，在上環(huán)托和下環(huán)托相對應的N個螺孔中安裝連接組合件分別進行加載試驗，下部連接桿的下端與MTS液壓式加載系統(tǒng)的下工作臺連接，上部連接桿的上端與MTS液壓式加載系統(tǒng)的上工作臺連接，由MTS液壓式加載系統(tǒng)控制環(huán)境溫度為預設溫度，通過MTS液壓式加載系統(tǒng)預設一個加載速率V，MTS液壓式加載系統(tǒng)對上環(huán)托和下環(huán)托施加軸向壓力，直至圓柱體試件與冰面之間的界面被破壞，上環(huán)托與下環(huán)托結構分開；
[0018]步驟五、用圓柱體試件與冰面破壞時的極限拉力或剪力及破壞界面等級綜合評定浙青路面與冰之間的粘結力，在加載過程中破壞時的極限拉力，由MTS液壓式加載系統(tǒng)直接讀出；此時的破壞界面即為路面與冰面二者之間破壞時的破壞界面；破壞界面等級分為優(yōu)、良、中、次、差，如表1所示:
[0019]表1破壞界面等級評價指標:
[0020]
【權利要求】
1.一種多角度測量冰與浙青路面粘結力的試驗設備，其特征在于:它包括圓柱形容器(8)、空心槽(5)、連接組合件、兩個環(huán)托和三根支桿(4)； 連接組合件包括下部連接螺桿(I)、下部連接套筒(2)、上部連接耳(9)和上部連接螺桿(10);所述空心槽(5)包括空心圓柱體(5-1)和圓環(huán)(5-2)，空心圓柱體(5-1的開口端連接有圓環(huán)(5-2)，且空心圓柱體(5-1)的外周側面與圓環(huán)(5-2)的外周側面齊平； 兩個環(huán)托分別是上環(huán)托(31)和下環(huán)托(32)，上環(huán)托(31)和下環(huán)托(32)均為圓弧形，上環(huán)托(31)和下環(huán)托(32)的周側面上各加工有軸線通過圓心的N個螺孔(3)，N為正整數(shù)，且N >4，上環(huán)托(31)和下環(huán)托(32)對接設置并構成一個圓環(huán)，且上環(huán)托(31)和下環(huán)托(32)上的同一位置的螺孔(3)的軸線重合； 所述圓環(huán)內布置有圓柱形容器(8)、空心槽(5)和三根支桿(4)，圓柱形容器⑶與空心槽(3)同軸設置，圓柱形容器(8)開口朝下，圓柱形容器(8)的側壁上加工有多個螺紋通孔(8-1)，圓柱形容器(8)與上環(huán)托(31)固接，空心槽(5)開口向上，圓柱形容器(8)的開口與圓環(huán)(5-2)的開口之間具有環(huán)形間隙，空心槽(5)的底部通過三根支桿⑷與下環(huán)托(32)固接，三根支桿(4)的延長線交匯位于空心槽(5)的軸線上； 所述上環(huán)托(31)的外周側面上布置有上部連接耳(9)和上部連接螺桿(10)，上部連接耳(9)的下端螺紋連接在上環(huán)托(31)上的任意一個螺孔(3)內，上部連接耳(9)的上端與上部連接螺桿(10)的下端可拆卸連接； 所述下環(huán)托(32)的外周側面上布置有下部連接套筒(2)和下部連接螺桿(1)，下部連接套筒(2)的上端螺紋連接在下環(huán)托(32)上的任意一個螺孔(3)內，下部連接套筒(2)的下端與下部連接螺桿(I)的上端可拆卸連接，且上部連接耳(9)的軸線、上部連接螺桿(10)的軸線、下部連接套筒(2)的軸線、下部連接螺桿(I)的軸線分別與所述圓環(huán)的豎向直徑線重合。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種多角度測量冰與浙青路面粘結力的試驗設備，其特征在于:上環(huán)托(31)和下環(huán)托(32)均為不銹鋼環(huán)托。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種多角度測量冰與浙青路面粘結力的試驗設備，其特征在于:上環(huán)托(31)和下環(huán)托(32)的圓心角均為175°。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種多角度測量冰與浙青路面粘結力的試驗設備，其特征在于:上環(huán)托(31)或下環(huán)托(32)的周側面上各加工有六個螺孔(3)，六個螺孔分別是第一螺孔(3-1)、第二螺孔(3-2)、第三螺孔(3-3)、第四螺孔(3-4)、第五螺孔(3_5)和第六螺孔(3-6);第一螺孔(3-1)的軸線與圓柱形容器(8)的水平端面之間的夾角為30°，第一螺孔(3-1)的軸線與第二螺孔(3-1)的軸線之間的夾角為30°，第二螺孔(3-2)的軸線與第三螺孔(3-3)的軸線之間的夾角為30°，第三螺孔(3-1)的軸線與圓柱形容器(8)的水平端面之間的夾角90°，第三螺孔(3-3)的軸線與第四螺孔(3-4)的軸線之間的夾角為45°，第四螺孔(3-4)的軸線與第五螺孔(3-5)的軸線之間的夾角為30°，第五螺孔(3-5)的軸線與第六螺孔(3-6)的軸線之間的夾角為15°，第六螺孔(3-6)的軸線與圓柱形容器(8)的水平端面之間的夾角為0°。
5.根據(jù)權利要求1、2或4所述的一種多角度測量冰與浙青路面粘結力的試驗設備，其特征在于:所述圓柱形容器(8)由鑄鐵制成。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種多角度測量冰與浙青路面粘結力的試驗設備，其特征在于:上部連接耳(9)的上端與上部連接桿(10)的下端鉸接。
7.根據(jù)權利要求1、2、4或6所述的一種多角度測量冰與浙青路面粘結力的試驗設備，其特征在于:下部連接套筒(2)的下端與下部連接桿(I)的上端螺紋連接。
8.利用權利要求1、2、4或6任意一項權利要求所述的一種多角度測量冰與浙青路面粘結力的試驗設備模擬測量冰與浙青路面之間粘結力的方法，其特征在于:該方法是按照以下步驟進行的: 步驟一、將路面浙青混合料制成與圓柱形容器8的內腔相匹配的圓柱體試件(6)，將四個頂絲(7)旋擰在圓柱形容器(8)的相應的螺紋通孔(8-1)內，圓柱體試件(6)固定在圓柱形容器⑶內； 步驟二、將用于制備冰層的水注入空心槽(5)內并高出空心圓柱體(5-1)的上端面，將固定有圓柱體試件(6)的圓柱形容器(8)正對扣在空心槽(5)上，使得圓柱體試件(6)的下表面完全浸入水內； 步驟三、將完成步驟二的圓柱形容器(8)和空心槽(5)至于低溫冷凍箱中冷卻至預設溫度，直至空心槽(5)內的水結冰，此時，空心槽(5)內的冰與圓柱體試件(6)完全粘結在一起; 步驟四、完成步驟三后，選擇預設的力對冰和圓柱體試件6的界面的不同加載角度，在上環(huán)托(31)和下環(huán)托(32)相對應的N個螺孔(3)中安裝連接組合件分別進行加載試驗，下部連接桿(I)的下端與MTS液壓式加載系統(tǒng)的下工作臺連接，上部連接桿的上端與MTS液壓式加載系統(tǒng)的上工作臺連接，由MTS液壓式加載系統(tǒng)控制環(huán)境溫度為預設溫度，通過MTS液壓式加載系統(tǒng)預設一個加載速率V，MTS液壓式加載系統(tǒng)對上環(huán)托(31)和下環(huán)托(32)施加軸向壓力，直至圓柱體試件(6)與冰面之間的界面被破壞，上環(huán)托(31)與下環(huán)托(32)結構分開； 步驟五、用圓柱體試件(6)與冰面破壞時的極限拉力或剪力及破壞界面等級綜合評定浙青路面與冰之間的粘結力，在加載過程中破壞時的極限拉力，由MTS液壓式加載系統(tǒng)直接讀出；此時的破壞界面即為路面與冰面二者之間破壞時的破壞界面；破壞界面等級分為優(yōu)、良、中、次、差，如表1所示: 表1破壞界面等級評價指標:
【文檔編號】G01N19/04GK104181104SQ201410421663
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月25日 優(yōu)先權日:2014年8月25日
【發(fā)明者】譚憶秋, 王瀟婷, 徐慧寧, 李云良, 吳思剛, 傅錫光, 周細威 申請人:哈爾濱工業(yè)大學