CN101614642A

CN101614642A - 沥青混合料路面磨耗模拟器及其测试方法

Info

Publication number: CN101614642A
Application number: CN200910054618A
Authority: CN
Inventors: 张宏超; 王健; 郭仪南; 路贺炜; 冯永艳; 吴迪; 王嘉骏
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2009-12-30

Abstract

一种沥青混合料路面磨耗模拟器，其包括支架、电动机、轮胎、控制器，支架两端装配有轮胎，电动机设置于支架正下方，控制器与电动机相连控制其运转，其还可以在支架上设置重力施加系统模拟车载重量，以及在轮胎外侧设置喷水系统模拟下雨。沥青混合料路面磨耗模拟器的测试方法，其将沥青混合料制成车辙板，置于轮胎下方及轮胎转动所经之地；可以选择的对支架施加压力或者对车辙板喷水，由控制器控制电动机运转，模拟器支架随电动机转动而带动轮胎在车辙板上转动；再通过摆式摩擦系数测定仪测定车辙板上轮胎作用位置的沥青混合料的摩擦系数。本发明实现了对沥青混合料路面的耐磨性测试，且结构简单，操作方便。

Description

沥青混合料路面磨耗模拟器及其测试方法

技术领域

本发明属于道路工程，涉及一种路面测试仪，特别是一种沥青混合料路面磨耗模拟器。

背景技术

在目前的道路设计规范中，只有水泥混凝土路面有耐磨性试验方法，而目前道路主要的铺面形式沥青混凝土路面的规范中尚无有关规定。只有已建成路面的摩擦系数测定的试验方法。

关于水泥混凝土的耐磨性试验，目前国内外都有了比较成熟的方法，在美国的ATSMC 77-89a中主要包括三种方法：转盘式、琢毛滚轮式和滚珠式。我国建筑材料科学研究院参照美国ATSM C 944-95的原理。采用旋转磨耗法研制出了水泥混凝土的新型磨耗试验机和水泥混凝土路面耐磨性试验方法(T 0510-2005)。

水泥混凝土的耐磨性试验：将试件放至耐磨试验机的水平转盘上，用夹具将其轻轻紧固。在200N负荷下磨30转，然后取下试件刷净表面粉尘称重，记下相应质量，然后在200N负荷下磨60转，然后取下试件刷净表面粉尘称重，并记录剩余质量。其是用花轮刀来磨水泥混凝土试块，计算每一试件的磨损量来表征水泥混凝土的耐磨性，其直接用于沥青混凝土上明显不合适。

目前，关于沥青混凝土道路的摩擦性能方面的相关仪器主要有摆式摩擦系数测定仪、动态摩擦系数(DF)测定仪、制动力系数(BFC)测试仪和横向力系数测试仪。但是这几种测试仪只能测量路面的摩擦力性能，不能测试路面的耐磨性能；而在实际的工程实践中，沥青路面所用材料的耐磨性能的测试是亟待解决的问题。由于没有一定的试验设备对材料的抗磨耗性能进行测试，导致目前磨耗层的材料取向单一，造成了公路所在地的某些满足要求的石料不能应用以及大量的资源浪费等。

[1]水泥混凝土的耐磨性试验，将试件养护至27d龄期从养护地点取出，擦干表面水分放在室内空气中自然干燥12h，在放入60℃±5℃烘箱中，烘12h至恒重。将试件烘干处理后放至室温，刷净表面浮尘。将试件放至耐磨试验机的水平转盘上，用夹具将其轻轻紧固。在200N负荷下磨30转，然后取下试件刷净表面粉尘称重，记下相应质量，然后在200N负荷下磨60转，然后取下试件刷净表面粉尘称重，并记录剩余质量。

[2]摆式摩擦系数测定仪，其工作概念是根据能量守恒的定理，将摆臂势能损失转化成路面摩擦力所作的功，进而反算出摩擦系数并通过摆式仪的摆值读出。

[3]动态摩擦系数(DF)测试仪，与摆式仪相似，通过摩擦力作功使旋转动能损失来反算动态摩擦系数值。

[4]制动力系数(BFC)测试仪，这类设备可在各种速度条件下根据车轮制动力大小来测定BFC，从而反映出路面对车辆制动距离长短的影响，测试部件为安装在车辆主体上或拖挂两种方式。

[5]横向力系数测试仪，其通过一个20°偏角的测试轮测定路面的动态摩擦系数值，可以反映纵、横两个方向的摩擦力性能。路况快速检测系统能以任意速度对路面进行长距离连续测试，每次携带的喷洒水量可供测试约50km.

发明内容

本发明的目的在于针对目前规范中没有关于沥青混凝土路面耐磨耗试验的相关规定，提供一种沥青混合料路面磨耗模拟器及其测试方法，可以对沥青混合料的抗轮胎磨耗能力进行全面评价，延伸了评价的内容，实现的试验过程的自动控制。

为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：利用加速加载的方法，对车辙板进行轮胎的磨耗，实际测量磨耗后车辙板的摩擦系数，从而得出沥青混合料的抗轮胎磨耗能力。

一种沥青混合料路面磨耗模拟器，其包括支架、电动机、轮胎、控制器，支架两端装配有轮胎，电动机设置于支架正下方，控制器与电动机相连控制其运转。

其还包括重力施加系统，其设置于支架上；最佳的，所述重力施加系统对称设置于电动机两侧。

所述重力施加系统包括承重装置及置于承重装置上的重力装置，重力装置以选用砝码为佳。

其还包括喷水系统，其设置于轮胎外侧，由控制器控制喷水。

所述喷水系统包括喷头、喷头引用水源及喷头固定装置，喷头与控制器相连并由控制器控制其工作。

一种沥青混合料路面磨耗模拟器的测试方法，其包括以下步骤：

1)沥青混合料制成车辙板，置于轮胎下方及轮胎转动所经之地；

2)控制器控制电动机运转，模拟器支架随电动机转动而带动轮胎在车辙板上转动；

3)轮胎完成所设定摩擦次数后，模拟器停止工作；

4)取出车辙板，通过摆式摩擦系数测定仪测定车辙板上轮胎作用位置的沥青混合料的摩擦系数。

所述控制器根据需要调整电动机的转速模拟车速。

其还包括在所述步骤2)前，通过重力施加系统在模拟器支架上施加所需压力模拟实际车载。

其还包括在所述步骤2)前，通过喷水系统对车辙板喷射水模拟下雨。

由于采用了上述方案，本发明具有以下特点：本发明实现了对沥青混合料路面的耐磨性测试，且结构简单，使用方便，测试灵活。

附图说明

图1为本发明沥青混合料路面磨耗模拟器示意图。

图2为本发明模拟器实际测试的流程图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

本发明沥青混合料路面磨耗模拟器由支架1、电动机2、砝码3、喷头4、轮胎5、控制器7共同构成，如图1所示，其具体的结构和装配关系如下：

支架1是具有可以承担300KN拉力和压力的工字型钢梁，在支架1的两端按照现有的电动车装配轮胎的方式把轮胎5装配在支架1上，电动机2装配在支架1的下方，支架1由电动机2控制可以按照一定的速度在平面上转动。支架1与电动机2相连接时，只有水平方向上受力，竖直方向上可以自由滑动。支架1上还配有可以放置砝码3的装置。砝码3可以固定在支架1的上方以提供轮胎5的压力，根据调节砝码3的重量的大小可以模拟不同载重对沥青混合料路面的磨耗程度的大小。

所述的电动机2是可以提供支架1转动的动力机械，并且可以根据支架1转速的不同而调节动力大小。

所述的轮胎5为直径为30cm左右，宽度为10cm的实际轮胎，外部花纹可以根据实际路面上车辆的轮胎花纹而更改，并具有充气装置，可以随时加压和减压。

所述的控制器7，通过数据线与电动机2、喷头4相连，由转速控制器、喷头控制器组成，通过控制电动机2的转速和喷头4进水量的大小可实时控制支架1的转速、喷水的大小。通过此模拟车流量的大小和下雨量的大小对沥青混合料路面抗磨耗作用的影响。

所述的喷头4与外部的水源相连，安置在独立的支架上。可以通过喷头控制器调节进水量大小来控制喷头4的喷水量。

本发明沥青混合料路面磨耗模拟器的工作流程如下：

a)将沥青混合料做成的四个车辙板6，成正方形紧密放在轮胎5转动可以经过的地方；

b)利用支架1的转动，将车轮5转动到在车辙板6上。然后根据要模拟的实际车载重的大小将固定重量的砝码3固定在支架1的上方；

c)打开电动机2和控制器7的电源；

d)打开喷头4，通过喷头控制器调节喷水的速率，速率的大小按照实际道路上的下雨量的大小控制；

e)启动电动机2，通过转速控制器，调节电动机2，使模拟轮胎5通过支架1的转动在车辙板6上做一个方向的转动，转速按照公路上车辆的实际平均速度制定；

f)当完成设定的摩擦次数后，系统自动停止；摩擦次数按照实际交通量的大小确定，系统停止后，将车辙板6取出，利用摆式摩擦系数测定仪测定车辙板6上轮胎5作用位置的沥青混合料的摩擦系数。

本发明沥青混合料路面磨耗模拟器的基本工作原理是：通过模拟轮胎的滑动摩擦对车辙板的影响来模拟实际路面上车辆轮胎的滚动摩擦对实际路面的影响。

本发明具有的优点：(1)弥补了现有规范中没有沥青混合料耐磨耗性能试验的空白；(2)通过小型的环道试验，提供了很多可以用于测量沥青混合料磨耗后摩擦系数的点，从而大幅度提高的工作效率；(3)试验设备具有很大的灵活性，模拟轮胎旋转的速度和次数、模拟轮胎对车辙板压力的大小都可以根据试验需要进行自主设定，因此试验评价的范围很广泛；(4)设备的设计合理，在外支架上设有喷水头，可以随时向车辙板上洒水，一方面，可以模拟雨天轮胎对路面的磨耗作用；另一方面，可以通过适量的洒水，使试验中模拟轮胎的转动更加趋于稳定；(5)设备操作方便，只需设定相关参数，轮胎就可以自动的在车辙板上转动；(6)本发明具有很好的可拓展性，通过对轮胎旋转的速度和次数、模拟轮胎对车辙板压力的大小等参数的修改，可实现不同的试验流程和试验需求，更加灵活地的适应了路面技术和交通技术的发展。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种沥青混合料路面磨耗模拟器，其特征在于：其包括支架、电动机、轮胎、控制器，支架两端装配有轮胎，电动机设置于支架正下方，控制器与电动机相连控制其运转。

2、如权利要求1所述的沥青混合料路面磨耗模拟器，其特征在于：其还包括重力施加系统，其设置于支架上。

3、如权利要求2所述的沥青混合料路面磨耗模拟器，其特征在于：所述重力施加系统对称设置于电动机两侧。

4、如权利要求2所述的沥青混合料路面磨耗模拟器，其特征在于：所述重力施加系统包括承重装置及置于承重装置上的重力装置，重力装置以选用砝码为佳。

5、如权利要求1所述的沥青混合料路面磨耗模拟器，其特征在于：其还包括喷水系统，其设置于轮胎外侧，由控制器控制喷水。

6、如权利要求5所述的沥青混合料路面磨耗模拟器，其特征在于：所述喷水系统包括喷头、喷头引用水源及喷头固定装置，喷头与控制器相连并由控制器控制其工作。

7、如权利要求1所述的沥青混合料路面磨耗模拟器的测试方法，其特征在于：其包括以下步骤：

3)轮胎完成所设定摩擦次数后，模拟器停止工作；

8、如权利要求7所述的沥青混合料路面磨耗模拟器的测试方法，其特征在于：所述控制器根据需要调整电动机的转速模拟车速。

9、如权利要求7或8所述的沥青混合料路面磨耗模拟器的测试方法，其特征在于：其还包括在所述步骤2)前，通过重力施加系统在模拟器支架上施加所需压力模拟实际车载。

10、如权利要求7或8所述的沥青混合料路面磨耗模拟器的测试方法，其特征在于：其还包括在所述步骤2)前，通过喷水系统对车辙板喷射水模拟下雨。