УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОНА НА КОЛЕЕОБРАЗОВАНИЕ

Полезная модель относится к средствам для испытания дорожно-строительных материалов, в частности асфальтобетона.
Известно приспособление для испытания асфальтобетонных покрытий дорог на сжатие с одновременным сдвигом (Патент на изобретение РФ №2483289, опубл. 27.05.2013 г.) Приспособление состоит из штока, совершающего возвратно-поступательное движение и криволинейного обрезиненного кулачка, который своей обрезиненной поверхностью совершает возвратно-поступательное скольжение по асфальтобетону под воздействием прижимающего к последнему с заданным усилием штока. Между кулачком и кронштейном штока расположена поджимающая пружина, удерживаемая от смещения штырем, закрепленным на кулачке, проходящем через отверстие в кронштейне и прижимающая кулачок к поверхности асфальтобетона.
Недостатком данного приспособления является невозможность создания с помощью него условий для возникновения пластических деформаций в образце, характерных для процесса колееобразования, а, соответственно, и оценки величин этих деформаций.
Известно устройство для испытания асфальтобетона на сдвигоустойчивость (Патент на изобретение RФ №2086950, опубл. 10.08.1997 г.), содержащее станину с опорами, установленную в опорах станины качающуюся раму и предназначенный для размещения образца ведущий вал с приводом его вращения, связанный с рамой ведомый вал с нагружающим роликом. Устройство также содержит узел нагружения в виде прикрепленного к раме и соединенного с ведомым валом тормоза, узел прижима ролика к образцу и измерительную аппаратуру. Валы установлены таким образом, что оси их параллельны, нагружающий ролик выполнен из материала, жесткость которого, по крайней мере, на порядок выше жесткости испытуемого асфальтобетона, а узел прижима ролика к образцу выполнен в виде установленного на раме двуплечего рычага с грузом.
Недостатком данного устройства является невозможность испытаний образцов в виде прямоугольных параллелепипедов или пластин, т.к. процесс испытания предполагает вращение испытываемого образца вокруг своей оси.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является устройство для испытания асфальтобетона на сдвигоустойчивость (Патент на полезную модель РФ №65229, опубл. 27.07.2007 г), содержащее герметичный корпус-ванну, смонтированный на прямоугольной раме с верхней откидной крышкой с прозрачными окнами. В корпусе размещены правый и левый узлы воздействия на асфальтобетонные образцы, которые шарнирно через подшипниковые узлы закреплены на подвижных каретках, соединенных с механизмом привода кареток и мотор-редуктором. Каретки расположены на жестко закрепленных внутри ванны горизонтальных направляющих штангах. Каждый узел воздействия включает в себя рычаг крепления с обрезиненным колесом и грузом, расположенным на одном конце рычага. Нагревательный элемент содержит водонагреватель с электрическим регулятором температуры, которые с циркуляционным насосом и трубопроводной арматурой закреплены под корпусом-ванной на прямоугольной раме. Устройство содержит также измерительную аппаратуру.
Однако, недостатком данного устройства является то, что испытания образцов производятся в воде, являющейся в данном случае теплоносителем, обеспечивающим поддержание требуемой температуры испытаний, что создает условия отличные от тех, при которых происходит аналогичный процесс в реальных условиях, что снижает достоверность испытаний.
Технической задачей данного технического решения является возможность проведения испытаний асфальтобетона на колееобразование в виде образцов любой правильной формы (цилиндрических, прямоугольных параллелепипедов или пластин) в естественных условиях в воздушной термостатированной камере, что обеспечивает повышение достоверности результатов испытаний.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для испытания асфальтобетона на колееобразование содержит размещенные в герметичном корпусе испытуемый образец асфальтобетона, подвижную каретку, закрепленную на горизонтальных направляющих штангах, узел воздействия на образец с обрезиненным колесом, закрепленным на рычаге, имеющем поворотный шарнир на одном конце и груз, воздействующий на колесо, с другой стороны, а также механизм привода каретки, нагревательный элемент и измерительную аппаратуру. Новым является то, что нагревательный элемент, состоящий из электронагревательного элемента и вентилятора, расположен внутри герметичного термостатированного корпуса, а рычаг узла воздействия на образец жестко закреплен на стенке камеры со стороны поворотного шарнира. Кроме этого на внутренних стенках термостатированного корпуса нанесен слой теплоизоляционного материала, а узел воздействия на образец расположен над подвижной кареткой с испытуемым образцом.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена схема устройства для испытания асфальтобетона на колееобразование.
Устройство для испытания асфальтобетона на колееобразование представляет собой герметичную камеру 1, на внутренних стенках которой нанесен слой теплоизоляционного материала 2. Внутри камеры расположена подвижная каретка 3 с закрепленным на ней сверху испытываемым образцом асфальтобетона 4 с возможностью их перемещения по неподвижным горизонтальным направляющим штангам 5. Возвратно-поступательное перемещение каретки производится при помощи кривошипа 6, установленного на валу мотор-редуктора 7, расположенного в нижней части камеры с внешней ее стороны. Узел воздействия на испытываемый образец включает в себя обрезиненное колесо 8, закрепленное на грузовой раме, образующей одноплечий рычаг 9 с поворотным шарниром 10 на одном конце и грузом 11, воздействующим на колесо 8, на другом конце. Узел воздействия на образец расположен над подвижной кареткой 3 и его обрезиненное колесо 8 контактирует с испытуемым образцом 4. Рычаг 9 узла воздействия на образец 4 жестко закреплен на стенке камеры 1 со стороны поворотного шарнира 10. Внутри камеры установлен нагревательный элемент - тепловентилятор 12, состоящий из электронагревательного элемента 13, например, в виде нагревательной спирали и вентилятора 14, расположенных в корпусе тепловентилятора. Устройство оборудовано измерительной аппаратурой - электронной контрольно-измерительной системой, включающей в себя установленных в герметичной камере 1: лазерный датчик измерения деформации 15 для отсчета величины вертикального перемещения оси колеса, индуктивный датчик 16 для регистрации пространственного положения каретки относительно колеса, датчик температуры 17 для определения температуры внутри камеры. Датчики 15, 16, 17 соединены с блоком управления 18, расположенным вне камеры. Блок управления при помощи встроенного программного обеспечения управляет работой устройства в автоматическом режиме с регистрацией, обработкой и индикацией необходимых параметров процесса испытания. Устройство работает следующим образом.
При включении мотор-редуктора 7 закрепленный на его выходном валу кривошип 6 приводит в движение каретку 3 с закрепленным на ней испытываемым образцом 4 асфальтобетона. При этом колесо 8, находясь в постоянном контакте с поверхностью образца 4 за счет вертикального усилия, передаваемого от груза 11 через рычаг 9, совершает перемещение по поверхности образца, вызывая его деформацию. Многократные циклы прокатывания колеса по поверхности образца, регистрируемые датчиком 16, вызывают его деформацию в виде колеи, глубина которой регистрируется датчиком 15. Эти величины передаются в блок управления 18 для дальнейшей обработки и индикации. Требуемая температура воздуха внутри камеры, а соответственно и испытываемого образца, с необходимой точностью поддерживается с помощью встроенного тепловентилятора 12, датчика температуры 17 и блока управления 18.
Процесс образования колеи на образце происходит за счет двух одновременных перемещений - рабочего принудительного возвратно-поступательного горизонтального движения образца, расположенного на подвижной каретке и вертикального (по мере образования колеи) перемещения нагруженного с определенным усилием обрезиненного колеса, которое свободно вращающееся на своей оси и воздействует на поверхность образца с заданным усилием. За счет жесткого закрепления на стенке камеры рычага узла крепления со стороны поворотного шарнира уменьшается вибрация колеса. За счет этого повышается точность и достоверность измерения деформации датчиком 15. Процесс испытания производят в воздушной среде с заданным и постоянно поддерживаемым нагревательным элементом температурным режимом.
Таким образом, устройство в лабораторных условиях позволяет имитировать процесс механического воздействия колеса транспортного средства на дорожное покрытие в естественных условиях в воздушной термостатированной камере вызывая его деформацию с образованием колеи и более точного определением ее параметров. За счет этого в отличие от прототипа повышается достоверность результатов испытания образца асфальтобетона.