RU2745536C1 - Installation for determining rheological characteristics of road-building materials - Google Patents
Installation for determining rheological characteristics of road-building materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2745536C1 RU2745536C1 RU2020131354A RU2020131354A RU2745536C1 RU 2745536 C1 RU2745536 C1 RU 2745536C1 RU 2020131354 A RU2020131354 A RU 2020131354A RU 2020131354 A RU2020131354 A RU 2020131354A RU 2745536 C1 RU2745536 C1 RU 2745536C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- beams
- lever
- installation
- stamp
- weights
- Prior art date
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000004566 building material Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 38
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 7
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 239000011384 asphalt concrete Substances 0.000 description 1
- MRMBZHPJVKCOMA-YJFSRANCSA-N biapenem Chemical compound C1N2C=NC=[N+]2CC1SC([C@@H]1C)=C(C([O-])=O)N2[C@H]1[C@@H]([C@H](O)C)C2=O MRMBZHPJVKCOMA-YJFSRANCSA-N 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000037396 body weight Effects 0.000 description 1
- 230000036461 convulsion Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/28—Investigating ductility, e.g. suitability of sheet metal for deep-drawing or spinning
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/42—Road-making materials
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области испытаний при инженерных изысканиях в строительстве, в частности к устройствам для исследования реологических характеристик дорожно-строительных материалов при строительстве дорожных одежд и для исследования взаимодействия вальцов дорожных катков с уплотняемым слоем материала.The invention relates to the field of testing in engineering surveys in construction, in particular to devices for studying the rheological characteristics of road-building materials in the construction of road pavements and for studying the interaction of rollers of road rollers with a compacted layer of material.
Известно устройство для определения несущей способности грунта при испытаниях по контролю за уплотнением в дорожном строительстве [1]. При этом устройство позволяет нагружать слой дорожной одежды статической нагрузкой через жесткий круглый штамп посредством гидроцилиндра, являющимся продолжением направляющей штанги, расположенной соосно на штампе, упирающегося в раму автомобиля или любой дорожной машины, а деформацию грунта (или вертикальное перемещение штампа) измеряют при помощи индикаторов часового типа.Known device for determining the bearing capacity of the soil during tests to control the compaction in road construction [1]. At the same time, the device allows loading the pavement layer with a static load through a rigid round stamp by means of a hydraulic cylinder, which is a continuation of the guide rod located coaxially on the stamp, abutting against the frame of a car or any road vehicle, and soil deformation (or vertical movement of the stamp) is measured using sentry indicators type.
Недостатки указанного устройства состоят в следующем. Во-первых, статическая нагрузка на штамп не может быть приложена мгновенно, т.е. проходит некоторое время, составляющее от долей до нескольких секунд, в течение которого нагрузка на штамп возрастает от нуля до максимального значения, соответствующего заданной статической нагрузке. Это приводит к существенному искажению результатов измерения деформации и модуля деформации. Как известно, модуль деформации дорожно-строительных материалов должен определяться при действии постоянной нагрузки, мгновенно приложенной к деформатору (штампу). Во-вторых, деформация слоя грунта приводит к увеличению расстояния между штампом и рамой автомобиля, при этом резко снижается давление в гидроцилиндре устройства нагружения, а, следовательно, и нагрузка на штампе. Таким образом, требуется постоянное регулирование давления в гидроцилиндре, что в результате приводит к непостоянству статической нагрузки на штампе и, как следствие, к увеличению погрешности измерения. В-третьих, использование механических индикаторов деформации часового типа не позволяет (в силу визуального наблюдения) точно определить величину деформации слоя грунта при заданных значениях времени наблюдения, что также приводит к снижению точности измерения. В-четвертых, использование рам мобильной техники (автомобиля или дорожных машин) в качестве упора заставляет привлекать эту технику в качестве обязательной составляющей всей системы испытания слоя грунта, что приводит к дополнительным материальным затратам при испытаниях.The disadvantages of this device are as follows. First, the static load on the die cannot be applied instantly, i.e. a certain time elapses, ranging from fractions to several seconds, during which the load on the die increases from zero to the maximum value corresponding to the given static load. This leads to a significant distortion of the measurement results of deformation and deformation modulus. As you know, the modulus of deformation of road building materials should be determined under the action of a constant load, instantly applied to the deformer (stamp). Secondly, the deformation of the soil layer leads to an increase in the distance between the stamp and the vehicle frame, while the pressure in the hydraulic cylinder of the loading device sharply decreases, and, consequently, the load on the stamp. Thus, a constant regulation of the pressure in the hydraulic cylinder is required, which as a result leads to an inconstancy of the static load on the die and, as a consequence, to an increase in the measurement error. Thirdly, the use of dial-type mechanical deformation indicators does not allow (due to visual observation) to accurately determine the amount of deformation of the soil layer at given values of the observation time, which also leads to a decrease in the measurement accuracy. Fourthly, the use of frames of mobile equipment (automobile or road vehicles) as a stop makes it necessary to involve this technique as a mandatory component of the entire soil layer testing system, which leads to additional material costs during testing.
Известно также устройство для исследования физико-механических характеристик грунта [2], включающее механизмы вертикального нагружения и вращательного смещения штампа, размещенные на перемещаемом каркасе с датчиками вертикального и углового перемещения штампа, и измерительно-регистрирующую систему, механизм синхронизации приложения вертикальной и сдвиговой нагрузки, при этом механизм вращательного смещения штампа состоит из подвеса с грузом, соединенным с барабаном посредством троса, перекинутого через обводной блок, когда барабан соединен с осью штампа посредством подвижного шлицевого соединения, механизм вертикального нагружения состоит из перемещающегося по направляющим ползуна с опорной плитой, соединенной со штампом через удлинитель и опорный подшипник, датчики вертикального и углового перемещения штампа состоят из двух натяжных нитей, одна из которых соединена с барабаном, а другая - с опорной плитой, системы изменяющих направление смещения нитей роликов и оптиковолоконных элементов с двумя роликами, через которые перекинуты нити в виде обжимающей петли, а штамп является круглым, а не кольцевым, с размещенными под ним равномерно по окружности в радиальном направлении ближе к краю штампа грунтозацепами длиной не более половины его радиуса.There is also known a device for studying the physical and mechanical characteristics of the soil [2], including mechanisms for vertical loading and rotational displacement of the stamp, placed on a movable frame with sensors for vertical and angular displacement of the stamp, and a measuring and recording system, a mechanism for synchronizing the application of vertical and shear loads, when The mechanism of rotational displacement of the stamp consists of a suspension with a load connected to the drum by means of a cable thrown over the bypass block, when the drum is connected to the axis of the stamp by means of a movable spline connection, the vertical loading mechanism consists of a slide moving along the guides with a base plate connected to the stamp through extension and support bearing, vertical and angular movement sensors of the die consist of two tension threads, one of which is connected to the drum, and the other to the base plate, systems of rollers and fiber optic elements changing the direction of displacement of the threads with two rollers through which the threads are thrown in the form of a squeezing loop, and the stamp is circular, not annular, with lugs spaced under it evenly along the circumference in the radial direction closer to the edge of the stamp with a length of no more than half of its radius.
Недостатками данного устройства являются следующие.The disadvantages of this device are as follows.
Во-первых, вертикальная нагрузка на штамп формируется весом тела участника эксперимента, как можно быстрее и плавно наступив на опорную плиту ползуна, без толчков и рывков, обеими ногами. Тем не менее, в пределах времени, составляющем десятые доли секунды, все же нагрузка на штамп не прикладывается как постоянная мгновенно, а возрастает о нуля и до величины, равной весу тела человека за эти доли секунды. При этом, в зависимости от физиологических особенностей человек при переносе своего веса на опорную плиту ползуна может создавать различные толчки с разными ускорениями, не обеспечивая при этом даже равномерное увеличение нагрузки на штампе, скорость изменения которой в дальнейшем можно было бы учесть при оценке погрешностей нагружения и при корректировке полученных кривых вертикальной ползучести слоя почвогрунта.First, the vertical load on the punch is formed by the body weight of the experiment participant, stepping on the slider base plate as quickly and smoothly as possible, without jolts or jerks, with both feet. Nevertheless, within a time limit of tenths of a second, the load on the stamp is not applied instantly as a constant, but increases from zero to a value equal to the weight of a person's body during these fractions of a second. At the same time, depending on the physiological characteristics, a person, when transferring his weight to the base plate of the slider, can create various shocks with different accelerations, without providing even a uniform increase in the load on the die, the rate of change of which could later be taken into account when assessing the loading errors and when correcting the obtained curves of vertical creep of the soil layer.
Во-вторых, в момент начала смещения ползуна и штампа вниз, при смещении нити механизма синхронизатора его стопор освобождает ударную скобу с размещенным на ней бойком, которая под действием скрученной пружины начинает свое угловое перемещение, накапливая кинетическую энергию во время разгона. В конце свободного хода ударной скобы боек ударяет по наконечнику фиксатора барабана механизма вращательного смещения штампа, который выходит из зацепления с плитой каркаса устройства. При этом барабан получает свободу вращательного движения под действием веса груза и начинает поворачивать штамп, обеспечивая при этом постоянные значения касательных напряжений в грунте под штампом.Secondly, at the moment the slider and stamp begin to move downward, when the thread of the synchronizer mechanism is displaced, its stopper releases the impact bracket with the striker placed on it, which, under the action of a twisted spring, begins its angular movement, accumulating kinetic energy during acceleration. At the end of the free stroke of the striker, the striker strikes the tip of the drum retainer of the rotary displacement mechanism of the stamp, which disengages from the plate of the device frame. In this case, the drum gains freedom of rotational movement under the influence of the weight of the load and begins to rotate the stamp, while providing constant values of the tangential stresses in the soil under the stamp.
Доли секунды, за которые натягивается нить, смещается стопор, освобождая скобу с размещенным на ней бойком, поворачивается скоба с бойком, накапливая кинетическую энергию, все же не обеспечивается одновременное срабатывание механизмов вертикального нагружения и вращательного смещения штампа, что приводит к неточности воспроизведения процесса нагружения.Fractions of a second, during which the thread is pulled, the stopper is displaced, releasing the bracket with the striker placed on it, the bracket with the striker rotates, accumulating kinetic energy, but the simultaneous operation of the mechanisms of vertical loading and rotational displacement of the stamp is not ensured, which leads to inaccuracy in reproducing the loading process.
В-третьих, установка не позволяет исследовать физико-механические характеристики слоя почвогрунта при его нагружении вертикальной вибрационной нагрузкой, что часто присутствует при выполнении операций виброуплотнения грунтов дорожными катками, а также может использоваться в новой перспективной технологии прикатывания посевов вибровальцом. Как известно, развитие деформации слоя почвогрунта во времени при его уплотнении статической или вибрационной нагрузками протекает по различным законам с разной степенью выпуклости кривой ползучести. А это значит, что и физико-механические характеристики слоя почвогрунта при его нагружении вертикальной вибрационной нагрузкой или статической нагрузкой также будут иметь различные по величине численные значения.Thirdly, the installation does not allow studying the physical and mechanical characteristics of the soil layer when it is loaded with a vertical vibration load, which is often present when performing vibration compaction of soils with road rollers, and can also be used in a new promising technology for packing crops with a vibratory drum. As you know, the development of deformation of the soil layer in time when it is compacted by static or vibration loads proceeds according to different laws with different degrees of convexity of the creep curve. And this means that the physical and mechanical characteristics of the soil layer when it is loaded with a vertical vibration load or a static load will also have different numerical values.
Известна также установка для исследования напряжений и перемещений грунта под опорами транспортного средства [3]. При этом слой почвогрунта нагружают нагрузкой при помощи движущегося трактора. Устройство имеет следующий вид. На корпусе в бугелях крепятся направляющие, по которым при помощи ходового винта и электродвигателя перемещается каретка, на опорные плоскости которой монтируются ножи или штанги с датчиками давления, реостатными датчиками вертикального и поперечного перемещений; в основании штанг расположены реостатные датчики продольных перемещений. При движении транспортного средства под его опорами происходит деформация грунта. Изменяются физические свойства грунта как по глубине, так и в поперечных и продольных плоскостях, что фиксируется датчиками.Also known installation for the study of stresses and displacements of the soil under the supports of the vehicle [3]. In this case, the soil layer is loaded with a load using a moving tractor. The device looks like this. On the body in the yokes, guides are attached along which, with the help of a lead screw and an electric motor, the carriage moves, on the supporting planes of which knives or rods with pressure sensors, rheostat sensors of vertical and transverse displacements are mounted; at the base of the rods there are rheostatic longitudinal displacement sensors. When the vehicle moves under its supports, the soil deforms. The physical properties of the soil change both in depth and in transverse and longitudinal planes, which is recorded by sensors.
Достоинствами данного устройства являются, во-первых, то, что исследование напряжений и перемещений грунта производятся в реальных условиях эксплуатации. Во-вторых, деформация грунта измеряется в трех плоскостях, что позволяет определить его сдвиговые и объемные характеристики. В-третьих, штанги, установленные в каретке, по меньшей мере, в два ряда и выполненные разной длины, позволяют проводить исследование напряжений и перемещений грунта не только по центральной оси опорной поверхности движителя, но и на некотором расстоянии (в зависимости от длины штанги) от нее одновременно. В-четвертых, измерение происходит на различной глубине слоя почвогрунта, что позволяет получить распределение напряжений и деформаций по его глубине.The advantages of this device are, firstly, that the study of stresses and displacements of the soil is carried out in real operating conditions. Secondly, the deformation of the soil is measured in three planes, which makes it possible to determine its shear and volumetric characteristics. Thirdly, the rods installed in the carriage, at least in two rows and made of different lengths, make it possible to study the stresses and displacements of the soil not only along the central axis of the propeller supporting surface, but also at a certain distance (depending on the rod length) from her at the same time. Fourthly, the measurement takes place at different depths of the soil layer, which makes it possible to obtain the distribution of stresses and deformations along its depth.
Недостатками данного устройства являются, во-первых, то, что нагружение слоя почвогрунта происходит конкретным транспортным средством, что влечет за собой его использование как обязательной составляющей всей системы испытания. Это приводит к дополнительным материальным затратам при испытаниях. Во-вторых, реостатный датчик продольных перемещений дает искаженную информацию о реальном перемещении, вследствие того, что штанга обладает значительной массой и инерцией, т.к. на ней располагаются датчик давлений и реостатные датчики вертикального и поперечного перемещений. В-третьих, возможно искажение информации вследствие давления грунта на корпус установки (изменение положения его в грунте) в результате движения транспортного средства. В-четвертых, воздействие нагрузки на слой почвогрунта непосредственно со стороны движущегося трактора создает дополнительные трудности в аналитическом описании действующих напряжений в слое почвогрунта, т.к. в этом случае эпюра давления описывается сложным законом, зависящим от типа гусеницы, параметров системы натяжения гусеницы, параметров системы подрессоривания, характеристик зацепления гусеницы с ведущей звездочкой и т.д. В связи с этим, переход от экспериментальных данных с конкретным транспортным средством к расчетным для любого другого транспортного средства со своими параметрами аналитически не представляется возможным и, поэтому, предложенная установка может быть использована при анализе напряжений и перемещений грунта только под конкретным, уже существующим, транспортным средством. При этом полученные экспериментальные данные по оценке физико-механических свойств грунта не являются инвариантными, т.е. не зависящими от способа их определения.The disadvantages of this device are, firstly, that the loading of the soil layer occurs by a specific vehicle, which entails its use as a mandatory component of the entire test system. This leads to additional material costs during testing. Secondly, the rheostat longitudinal displacement sensor gives distorted information about the real displacement, due to the fact that the rod has significant mass and inertia, because a pressure sensor and rheostat sensors of vertical and lateral displacements are located on it. Thirdly, distortion of information is possible due to soil pressure on the installation body (changing its position in the ground) as a result of the movement of the vehicle. Fourth, the impact of the load on the soil layer directly from the moving tractor creates additional difficulties in the analytical description of the acting stresses in the soil layer, because in this case, the pressure diagram is described by a complex law that depends on the type of caterpillar, the parameters of the caterpillar tensioning system, the parameters of the suspension system, the characteristics of the engagement of the caterpillar with the leading sprocket, etc. In this regard, the transition from experimental data with a specific vehicle to the calculated for any other vehicle with its own parameters is analytically impossible and, therefore, the proposed setup can be used in the analysis of stresses and displacements of soil only under a specific, already existing, transport means. At the same time, the obtained experimental data on the assessment of the physical and mechanical properties of the soil are not invariant, i.e. independent of the way they are defined.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения модуля деформации и модуля упругости грунтов [4]. Устройство обеспечивает нагружение образца грунта диаметром не менее 20 см и высотой не менее 15 см ступенчатой статической нагрузкой посредством рычажной системы с гирями через жесткий штамп диаметром 5 см. По замеренной посредством индикаторов часового типа вертикальной деформации, развивающейся под действием вертикальной ступенчатой нагрузки, определяют модуль упругости или модуль деформации.The closest to the proposed device is a device for determining the deformation modulus and elasticity modulus of soils [4]. The device provides loading of a soil sample with a diameter of at least 20 cm and a height of at least 15 cm with a stepped static load by means of a lever system with weights through a rigid stamp with a diameter of 5 cm.According to the vertical deformation measured by means of dial indicators, which develops under the action of a vertical stepped load, the elastic modulus is determined or deformation modulus.
Недостатками устройства являются следующие. Во-первых, модуль упругости и модуль деформации определяются посредством штампов малого диаметра, что носит условный характер и определяет относительные и качественные, а не расчетные характеристики (как отмечается в самом источнике информации). Во-вторых, использование механических индикаторов деформации часового типа не позволяет (в силу визуального наблюдения) точно определить величину деформации слоя грунта при заданных значениях времени наблюдения, что также приводит к снижению точности измерения. В-третьих, в первоначальный момент нагружения, когда штамп еще только начинает касаться поверхности грунта, контактные напряжения под ним не могут быть равны заданным по причине неполного контакта по всей поверхности из-за ее неровности. Выпирание некоторых компонент грунта (щебня, гравия и т.д.) приводит к значительному возрастанию точечных давлений в грунте, его разрушению и разрыхлению вблизи его поверхности, а также к регистрации завышенной деформации грунта в начальный момент времени. В-четвертых, в одной форме с грунтом имеется возможность проведения только одного опыта, когда штамп соосто располагается на поверхности образца грунта. В-пятых, устройство не позволяет обеспечить достаточно высокие контактные давления под штампом, в силу небольших грузов, соответствующие контактным давлениям уплотняющих рабочих органов дорожно-строительных машин.The disadvantages of the device are as follows. First, the modulus of elasticity and the modulus of deformation are determined by means of small-diameter punches, which is conditional and determines the relative and qualitative, rather than calculated, characteristics (as noted in the information source itself). Secondly, the use of mechanical dial-type deformation indicators does not allow (due to visual observation) to accurately determine the amount of deformation of the soil layer at given values of the observation time, which also leads to a decrease in the measurement accuracy. Third, at the initial moment of loading, when the stamp is just beginning to touch the soil surface, the contact stresses under it cannot be equal to the specified ones due to incomplete contact over the entire surface due to its unevenness. Bulging of some soil components (crushed stone, gravel, etc.) leads to a significant increase in point pressures in the soil, its destruction and loosening near its surface, as well as to the registration of overestimated soil deformation at the initial moment of time. Fourthly, in the same form with the soil, it is possible to carry out only one experiment, when the stamp is located on the surface of the soil sample. Fifth, the device does not allow to provide sufficiently high contact pressures under the stamp, due to small loads, corresponding to the contact pressures of the sealing working bodies of road-building machines.
Цель изобретения - повышение универсальности устройства, количества измерений и точности воспроизведения процесса нагружения, позволяющих приблизится к оценке реальных процессов, происходящих при нагружении слоя дорожно-строительного материала.The purpose of the invention is to increase the versatility of the device, the number of measurements and the accuracy of the reproduction of the loading process, which make it possible to approach the assessment of real processes occurring during the loading of a layer of road-building material.
Поставленная цель достигается тем, что установка для определения реологических характеристик дорожно-строительных материалов, включает рычажный пресс с рычагом, штампом и гирями, форму с образцом материала и систему измерения его деформации. Рычаг состоит из двух разрезных посередине балок. Части разрезных балок попарно соединены шарнирными пластинами по оси симметрии балок, обеспечивающими расстояния между торцами частей балок около 1 мм. При этом первые части балок в середине соединены через вертикальную опору, опирающуюся на основание установки, а также через шарнир регулируемого по высоте штампа. С противоположной относительно вертикальной опоры стороны от шарнира штампа в случае необходимости регулирования нагрузки на штамп первые части разрезных балок могут нести на себе гири противовеса рычага. Вторые части балок несут на себе нагружающие штамп гири. Все гири имеют возможность плавного смещения по поверхности рычага. Форма коробчатого сечения с образцом дорожно-строительного материала установлена в основании установки и выполнена разборной. Для двукратного проведения измерений реологических характеристик дорожно-строительных материалов имеется возможность ее сдвига вдоль поверхности основания установки. Система измерения деформации дорожно-строительного материала состоит из нерастяжимой нити, соединяющей шарнир штампа через направляющие с оптоволоконным датчиком линейных перемещений, самого датчика линейных перемещений в виде компьютерной «мыши» и переносного компьютера. Компьютер и компьютерная «мышь» установлены на вертикальной подставке с горизонтальной столешницей.This goal is achieved by the fact that the installation for determining the rheological characteristics of road building materials includes a lever press with a lever, a stamp and weights, a mold with a material sample and a system for measuring its deformation. The lever consists of two beams split in the middle. The parts of the split beams are connected in pairs by hinged plates along the axis of symmetry of the beams, providing a distance between the ends of the beams of about 1 mm. In this case, the first parts of the beams are connected in the middle through a vertical support resting on the base of the installation, as well as through a hinge of a stamp adjustable in height. On the side opposite to the vertical support from the punch hinge, if it is necessary to regulate the load on the punch, the first parts of the split beams can carry the weights of the lever counterweight. The second parts of the beams carry the weights that load the stamp. All weights have the ability to smoothly move along the surface of the lever. A box-section shape with a sample of road-building material is installed in the base of the installation and is made collapsible. For double measurements of the rheological characteristics of road-building materials, it is possible to shift it along the surface of the base of the installation. The system for measuring the deformation of road-building material consists of an inextensible thread connecting the hinge of the stamp through guides with a fiber-optic linear displacement sensor, the linear displacement sensor itself in the form of a computer "mouse" and a laptop. The computer and computer "mouse" are installed on a vertical stand with a horizontal table top.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемой установки для определения реологических характеристик дорожно-строительных материалов, на фиг. 2 представлен общий вид установки, на фиг. 3 представлена установка в момент измерения деформации слоя материала, позволяющей определить реологические характеристики (модуль деформации, параметры функции скорости ползучести материала, развитие деформации слоя материала во времени в зависимости от температуры, влажности, плотности материала и нагрузки на штампе и т.д.) дорожно-строительных материалов, на фиг. 4 представлена форма коробчатого сечения под образец материала.FIG. 1 shows a diagram of the proposed installation for determining the rheological characteristics of road building materials, FIG. 2 shows a general view of the installation, FIG. 3 shows the installation at the time of measuring the deformation of the material layer, which makes it possible to determine the rheological characteristics (deformation modulus, parameters of the creep rate function of the material, the development of deformation of the material layer in time depending on temperature, humidity, material density and load on the die, etc.) - building materials, in Fig. 4 shows the shape of a box-section for a sample of material.
Основание установки 1 выполнено в виде сборной металлоконструкции, обеспечивающей неподвижное размещение в ней формы с образцом материала 2. На поверхности слоя материала размещен круглый штамп 3 с возможностью регулирования по высоте относительно шарнира 4 штампа 3. Рычаг установки состоит из двух разрезных посередине балок, части 5 и 6 которых попарно соединены шарнирными пластинами 7 по оси симметрии балок, обеспечивающими расстояния между торцами частей 5 и 6 балок около 1 мм. Первые части 5 балок в середине соединены через вертикальную опору 8, опирающуюся на основание 1 установки, и через шарнир 4 регулируемого по высоте штампа 3. Части 5 и 6 рычага попарно сверху образуют полозья с возможностью плавного смещения по поверхности рычага гирей 9 противовеса рычага и нагружающих штамп 3 гирей 10. Соотношение плеч LI, L2, и L3 приложения нагрузок F1 и F2 с учетом распределенной нагрузки рычага по его длине обеспечивает требуемую нагрузку Fшт на штампе 3.The base of the
Перед началом опыта по определению реологических характеристик дорожно-строительного материала рычаг опирается на подставку 11 под части 6 балок рычага, воспринимая опорную нагрузку Fоп.Before starting the experiment to determine the rheological characteristics of the road-building material, the lever rests on the
Форма под образец материала 2 коробчатого сечения выполнена разборной (фиг. 4) для удобства извлечения материала (например, остывшей асфальтобетонной смеси) и позволяет проведение двукратных измерений реологических характеристик дорожно-строительных материалов путем ее сдвига вдоль поверхности основания 1 установки.The shape for a sample of
Система измерения деформации дорожно-строительного материала состоит из нерастяжимой нити 12, соединяющей шарнир 4 штампа 3 через направляющие 13 с оптоволоконным датчиком линейных перемещений 14, самого датчика линейных перемещений 14 и переносного компьютера 15, установленных на вертикальной подставке 16 с горизонтальной столешницей 17.The system for measuring the deformation of road-building material consists of an
Установка работает следующим образом (фиг. 1). Установку основанием устанавливают на ровную опорную поверхность грунта, подставив под части 6 балок рычага подставку 11. При этом штамп 3 должен быть вывешен в таком положении, чтобы на основание 1 установки можно было установить форму с образцом материала 2. На поверхности рычага размещают гири 9 и 10, обеспечивая при дальнейшем нагружении заданную нагрузку Fшт на штампе 3. Запускают программу записи деформации слоя дорожно-строительного материала и, подхватив руками части 6 балок рычага установки, убирают подставку 11. Медленно опускают рычаг за части 6 балок до соприкосновения штампа 3 с поверхностью материала в форме 2, выбирая неровности и выступы на его поверхности, создавая в дальнейшем возможность передачи нагрузки от штампа 3 на слой материала по всей поверхности штампа 3. При этом нагрузка на штамп 3 будет небольшая, так как основная нагрузка от гири 10 не будет передаваться на штамп 3 за счет зазора в нижних частях торцевых поверхностей частей 5 и 6 рычага (фиг. 2, а). В этот момент происходит запись перемещения штампа 3 при выборе неровностей и выступов на поверхности материала. При дальнейшем опускании частей 6 рычага выбирается зазор в нижних частях торцевых поверхностей частей 5 и 6 рычага до их соприкосновения (фиг. 2, б). В этот момент на штамп 3 начнет передаваться полная нагрузка от гири 10, создавая под ним требуемое контактное напряжение в слое материала. Одновременно с этим произойдет ускорение в развитии деформации слоя материала. Именно этот, второй участок диаграммы (фиг. 5), фиксируемой на компьютере, и будет характеризовать реологические характеристики дорожно-строительного материала. После соответствующей обработки диаграммы определяют необходимые реологические характеристики исследуемого дорожно-строительного материала (модуль деформации, параметры функции скорости ползучести материала, развитие деформации слоя материала во времени в зависимости от температуры, влажности, плотности материала и нагрузки на штампе и т.д.).The installation works as follows (Fig. 1). The installation is placed with the base on a flat supporting surface of the ground, substituting
Предлагаемая установка позволяет повысить универсальность установки, количество измерений и точность воспроизведения процесса нагружения, позволяющих приблизится к оценке реальных процессов, происходящих при нагружении слоя дорожно-строительного материала.The proposed installation makes it possible to increase the versatility of the installation, the number of measurements and the accuracy of reproduction of the loading process, which make it possible to approach the assessment of real processes occurring when a layer of road-building material is loaded.
Преимущества предложенной установки представлены в таблице.The advantages of the proposed installation are presented in the table.
Источники информацииSources of information
1. Форссблад Л. Вибрационное уплотнение грунтов и оснований /пер. с англ. И.В. Гагариной. - М: Транспорт, 1987. - 188 с.1. Forssblad L. Vibration compaction of soils and foundations / per. from English I.V. Gagarina. - M: Transport, 1987 .-- 188 p.
2. Патент РФ №2365916. Устройство для исследования физико-механических характеристик слоя почвогрунта /С.В. Носов, Н.Е. Перегудов, Ю.Ю. Киндюхин //Заявка №2008112526/28 от 31.03.2008. Зарегистрировано в Гос. реестре изобретений РФ 27.08.2009. БИПМ №24.2. RF patent No. 2365916. A device for studying the physical and mechanical characteristics of the soil layer / S.V. Nosov, N.E. Peregudov, Yu.Yu. Kindyukhin // Application No. 20088112526/28 from 31.03.2008. Registered in the State. the register of inventions of the Russian Federation on August 27, 2009. BIPM No. 24.
3. А.с. 1242746 СССР, МКИ G01M 17/00. Установка для исследования напряжений и перемещений грунта под опорами транспортного средства / В.М. Купцов, Н.Н. Полянский, Ю.Н. Теверовский, Е.Б. Цыганков, В.Д. Леонтьев, Г.В. Обминяный (СССР). - №3822893/27 - 11; Заяв. 10.12.84; Опубл. 07.07.86, Бюл. №25. - 5 с.: ил.3.A.S. 1242746 USSR,
4. Попова З.А. Исследование грунтов для дорожного строительства: (Лаборатор. и практич. работы). Учеб. пособие для техникумов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1985. - 126 с.4. Popova Z.A. Investigation of soils for road construction: (Laboratory and practical work). Textbook. manual for technical schools. - 3rd ed., Rev. and add. - M .: Transport, 1985 .-- 126 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020131354A RU2745536C1 (en) | 2020-09-22 | 2020-09-22 | Installation for determining rheological characteristics of road-building materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020131354A RU2745536C1 (en) | 2020-09-22 | 2020-09-22 | Installation for determining rheological characteristics of road-building materials |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2745536C1 true RU2745536C1 (en) | 2021-03-26 |
Family
ID=75159202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020131354A RU2745536C1 (en) | 2020-09-22 | 2020-09-22 | Installation for determining rheological characteristics of road-building materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2745536C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116298193A (en) * | 2023-01-31 | 2023-06-23 | 北京低碳清洁能源研究院 | Device and method for simulating influence of mining on soil layer or sand layer |
| CN117723440A (en) * | 2023-12-13 | 2024-03-19 | 宁波市绕城高速连接线建设有限公司 | Asphalt mixing rolling fluidity detection equipment for inclined road section regeneration construction |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2236673C1 (en) * | 2003-03-31 | 2004-09-20 | Липецкий государственный технический университет | Device for determining physico-mechanical characteristics of soil layer |
| CN1687739A (en) * | 2005-05-11 | 2005-10-26 | 中国矿业大学 | Testing method of polyphase coupling creep of fragmented rock body and equipment thereof |
| RU2365916C1 (en) * | 2008-03-31 | 2009-08-27 | Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ГОУ ВПО ЛГТУ) | Device for investigation of physical-mechanical characteristics of soil layer |
| RU2453840C2 (en) * | 2009-07-29 | 2012-06-20 | Валерий Николаевич Кутергин | METHOD OF DETERMINING PLASTIC LIMIT (Wp) OF CLAY SOIL BY COMPACTION AND DEVICE TO THIS END |
| RU177650U1 (en) * | 2017-05-31 | 2018-03-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" | Stamp soil testing plant |
| RO133293A2 (en) * | 2017-10-13 | 2019-04-30 | Universitatea Tehnică "Gheorghe Asachi" Din Iaşi | Device for determining mechanical characteristics of soils by axially symmetrical compression tests, process for testing in sampling nozzle, process for testing the samples and process one/two for providing sample shapes |
-
2020
- 2020-09-22 RU RU2020131354A patent/RU2745536C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2236673C1 (en) * | 2003-03-31 | 2004-09-20 | Липецкий государственный технический университет | Device for determining physico-mechanical characteristics of soil layer |
| CN1687739A (en) * | 2005-05-11 | 2005-10-26 | 中国矿业大学 | Testing method of polyphase coupling creep of fragmented rock body and equipment thereof |
| RU2365916C1 (en) * | 2008-03-31 | 2009-08-27 | Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ГОУ ВПО ЛГТУ) | Device for investigation of physical-mechanical characteristics of soil layer |
| RU2453840C2 (en) * | 2009-07-29 | 2012-06-20 | Валерий Николаевич Кутергин | METHOD OF DETERMINING PLASTIC LIMIT (Wp) OF CLAY SOIL BY COMPACTION AND DEVICE TO THIS END |
| RU177650U1 (en) * | 2017-05-31 | 2018-03-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" | Stamp soil testing plant |
| RO133293A2 (en) * | 2017-10-13 | 2019-04-30 | Universitatea Tehnică "Gheorghe Asachi" Din Iaşi | Device for determining mechanical characteristics of soils by axially symmetrical compression tests, process for testing in sampling nozzle, process for testing the samples and process one/two for providing sample shapes |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116298193A (en) * | 2023-01-31 | 2023-06-23 | 北京低碳清洁能源研究院 | Device and method for simulating influence of mining on soil layer or sand layer |
| CN117723440A (en) * | 2023-12-13 | 2024-03-19 | 宁波市绕城高速连接线建设有限公司 | Asphalt mixing rolling fluidity detection equipment for inclined road section regeneration construction |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2192006C2 (en) | Method and apparatus for determining physicomechanical properties of ground layer preferably of low and average density | |
| Harris et al. | Use of stereophotogrammetry to analyze the development of shear bands in sand | |
| RU2365916C1 (en) | Device for investigation of physical-mechanical characteristics of soil layer | |
| US5739436A (en) | Methods and apparatus for measuring double-interface shear in geosynthetics and geomaterials | |
| US10883906B2 (en) | Apparatus and method for testing a pavement specimen | |
| RU2745536C1 (en) | Installation for determining rheological characteristics of road-building materials | |
| Gräbe | Resilient and permanent deformation of railway foundations under principal stress rotation | |
| JP2001201446A (en) | Small automatic repetitive flat shear tester | |
| RU2540432C1 (en) | Device for study of physical and mechanical characteristics of soil layer | |
| Attia et al. | 2T3C HCA, a new hollow cylinder device using Digital Image Correlation to measure properties of interfaces between asphalt layers | |
| RU2396539C2 (en) | Device for determining rheological properties of snow cover | |
| Vinson | Fundamentals of resilient modulus testing | |
| CN106556542B (en) | A kind of soil-rock mixture staight scissors relaxation test device and test method | |
| RU2237239C2 (en) | Method for determining physical and mechanical properties of soil and ground layer | |
| US20090214300A1 (en) | Devices, systems, and methods for measuring and controlling compactive effort delivered to a soil by a compaction unit | |
| US3427877A (en) | Dynamic deflection determination device | |
| Li et al. | Considerations for laboratory resilient modulus testing of unbound pavement base materials | |
| Guo et al. | Model tests on single piles in sand subjected to lateral soil movement | |
| RU2366944C1 (en) | Method for determination of physical-mechanical characteristics of soil layer | |
| JP2506282B2 (en) | Ground support test equipment | |
| RU2548725C1 (en) | Method of determining physical and mechanical characteristics of soil layer | |
| EP0725924A1 (en) | Method and device for measuring the properties of granular earth materials | |
| CN112177064B (en) | A shear box device for simulating the interface of foundation pit wall and soil | |
| CN110441166B (en) | A soil-rock mixture indoor direct shear test device | |
| Bouvard et al. | Experimental study of rheological properties of a sand using a special triaxial apparatus |