[发明专利]路面半刚性材料干缩变形测试仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟路面自然环境，测量半刚性材料的干缩变形的仪器。

背景技术

我国自50年代开始在道路建设中应用石灰土基层，在其后的30年期间石灰稳定类半刚性材料一直是我国公路建设中路面的主要基层类型。80年代初随着国家经济的持续发展，我国加快了公路建设的规模，这时水泥稳定材料基层也逐渐推广使用。到目前我国公路的建设仍然处在高峰阶段，每年相继有几万公里的公路建成通车，其中包括几千公里的高速公路。在这期间石灰、粉煤灰稳定材料和水泥稳定类材料的半刚性材料占各等级公路路面基层材料用量的95％以上。

半刚性基层材料具有强度高，承载力大，水稳性好，板体性强等突出优点，因此现阶段甚至相当长的一段时期内仍将在我国道路基层材料中广泛应用。半刚性基层材料在具有突出优点的同时也存在一些不足，目前半刚性材料在经过拌和压实后，尤其是当半刚性基层铺筑完毕至面层摊铺前，由于水分蒸发和混合料内部发生水化作用，混合料的水分会不断减少，由于水的减少而发生毛细作用、吸附作用、分子间的作用、材料矿物晶体或凝胶体间层间水的作用和炭化收缩作用等，会引起半刚性基层材料毛细孔隙中的自由水失去而产生体积收缩，从而在使用过程中容易形成干燥收缩微裂缝，此微裂缝为半刚性基层材料的薄弱点，当环境温度发生变化时，半刚性基层材料在温度应力的反复作用下，干缩引起的微裂缝将不断变宽、变长，从而反射到沥青面层，引起路面较密的横向开裂，影响路面行车舒适性和耐久性。尤其是近几年为了提高半刚性基层的强度，而提高结合料水泥的用量，更加剧了干缩的发生，使路面干缩加剧，路面裂缝增加。

为了减少半刚性材料的干燥收缩裂缝，提高路面的使用性能，国内很多部门和单位开展了半刚性基层材料干缩性能评价及干缩试验方法的相关研究，积累了不少有益的资料，得出一些具有规律性的结论。但目前路面材料的干缩特性还没有统一的测定方法和专业的仪器设备。常用的测量方法有三种：一是在恒温箱中用表贴式电阻应变计测定材料的干燥收缩，这种方法测试精度较高，精度能达10^-6m，它适合测试表面平整、干燥的试件，而半刚性材料表面空隙多、试件含水量高，不利于粘贴应变计；另一种是在恒温箱中用智能弦式数码应变计测定材料的干燥收缩，此法虽然克服表贴式电阻应变计的一些缺点，但是这种方法只适于测试具有一定强度的材料，而半刚性基层的干燥收缩主要发生在基层铺筑后到沥青面层铺筑前，此时材料的强度还很低，所以智能弦式数码应变计也不适合测试半刚性材料的干燥收缩。第三种是一定尺寸的梁体试件采用静压成型，脱模后放在实验室中的测量干缩的工作台上，自然干燥，通过千分表读取试件在不同时间的干缩量。在读取干缩量的同时，测定备用试件在相同自然环境下的平均水分蒸发损失量，以此作为干缩试件的平均水分蒸发损失量，测定过程直到试件含水量不再减少，表的读数很小为止。这种方法试验操作简单，但容易出现失误，试验的环境温度和湿度无法控制，从而导致试验结果精度低、离散性大。

因此，为减少路面开裂，提高路面的使用性能，延长路面的使用寿命，有必要研制路面半刚性材料干缩测试仪器和试验方法，将干缩性能指标纳入到相应的标准中，指导半刚性材料设计和施工。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，准确测量半刚性材料的干缩应变，本发明提供一种设计合理、结构简单、使用方便、所测数据准确、自动化程度高的仪器设备，以模拟自然环境，用于测定路面半刚性材料的干缩应变，控制干缩开裂，减少路面裂缝。

本发明采用以下技术方案来实现上述目的：

一种路面半刚性材料干缩变形测试仪，其是一由前侧壁、后侧壁、左侧壁、右侧壁、箱盖11、箱底所围合而成的封闭的箱体结构，箱体结构由水平隔板分隔为上部的测量室、下部的环境箱，箱盖可打开；其特征在于：

测量室的侧壁上设有湿度传感器、温度传感器、加热器、照明灯和与外界相连通的通风预留口；

环境箱内设有喷雾器、鼓风机和制冷系统；喷雾器、鼓风机和制冷系统通过管道与测量室相连通，环境箱的外部设有温湿度控制器；

湿度传感器和温度传感器通过导线与温湿度控制器相连接，温湿度控制器对湿度传感器和温度传感器采集到的湿度和温度数据进行处理，转化为数字显示在温湿度控制器上；温湿度控制器与加热器、制冷系统以及喷雾器相连接并控制加热器、制冷系统以及喷雾器的电源开关的连通或者关闭；

在水平隔板上设有试件架，试件架由天平、滚轮、支撑框架构成；天平固定在水平隔板上并作为试件架的底座，滚轮用轴固定连接在天平上，滚轮上放置支撑框架，支撑框架的上表面用于放置试件；