基本信息
- 项目名称：
- 车辙试件温度控制系统
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 车辙试件温度控制系统是应用于改善现行公路行业重要试验车辙试验条件，提供更符合实际路面状况的车辙试验工作平台，以期使车辙试验结果更有效地指导沥青混合料配合比设计，对降低沥青路面施工造价具有重要意义。
- 详细介绍：
- 车辙试件温度控制系统是沥青混合料车辙试验配套产品，通过模拟实际路面温度梯度状况，良好地克服了现行标准车辙试验中试件上中下无温度差而不能准确反应实际沥青路面高温抗车辙性能的缺陷。本系统通过在试件四周铺设隔温材料保证现行标准车辙试验机内温度不影响试件内部温度梯度的形成，并在试件底部通过自行研制的降温系统使其温度恒定，用温度多路巡检仪检验温度梯度的形成。利用本产品，可以提供能模拟实际路面温度状况的车辙试验研究平台，使车辙试验结果更加有效地指导沥青混合料配合比设计，对降低沥青路面造价有重要意义，将带来该领域的巨大变革。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 在我国，随着公路交通量的增加,重载车辆的增多及渠化交通的形成 ,许多沥青路面都不同程度产生了车辙，可以说车辙是道路破坏的主要形式之一。车辙试验是一种模拟实际车轮荷载在沥青路面上行走而形成车辙的室内试验方法, 目的是评价沥青混合料在规定温度条件下抵抗塑性流动变形的能力，这其中关键就在于车辙试验条件与路面实际之间存在区别。实际路面内温度沿路面深度的分布是高度非线性的，而在室内做复合车辙试验时，由于试验设备的限制，只能一次试验施加一个温度，如60℃，以模拟路面高温的情况，这时，全厚式车辙试验板深度范围内的温度都与恒温箱内温度相同即60℃，这显然与实际路面内温度场分布不符，其试验结果与实际路面抗车辙性能的相关性值得怀疑。为能使试验结果更贴近于实际情况，对试验的设备、试验条件作出改善，以形成温度控制。 技术关键：保证试件四周不受环境温度影响的措施；保证试模底部恒温的措施。 创新点：全厚式车辙试件四周隔温，顶面和底面温度可以控制，试件内部能够形成任意温度梯度。 主要技术指标：全厚式车辙试件顶面温度在40℃-70℃可调，底面温度在20℃-50℃可调
科学性、先进性
- 沥青混合料车辙试验最早是由英国道路研究所建立的一种试验方法，它能较好地反映沥青混凝土路面在车轮重复荷载作用下发生塑性流动变形(车辙)所致永久变形的累积过程，故沿用至今，也是沥青混合料高温稳定性试验中必不可少的一项。 在我国，车辙仪已经得到了推广应用，但是实际路面工程中沥青面层是分层铺设，其温度存在梯度变化。在标准车辙仪试验中，试件内部温度一般控制在60 ±1 ℃，而且处处相同，没有考虑温度梯度对结果的影响。而路面内部温度沿路面深度的分布是高度非线性的，一天中不同的时间温度场分布也不同，国内外对路面内温度场分布的研究做的很多，发现沥青面层深度内最高温度与最低温度的差值高达7～8℃甚至达到十几度。目前国内外还没有机构或者学者针对这个问题开展仪器开发或改进工作。 作品根据沥青路面实际温度梯度情况，采取措施在沥青混合料车辙试件内部形成稳定的温度梯度，以尽量真实地模拟沥青路面温度状况，将使车辙试验结果更加具有实际意义和工程指导价值。
获奖情况及鉴定结果
- 作品具有很强的工程价值，已于2009年6月获得安徽省交通厅科研资助，用于解决安徽省六潜高速公路的车辙问题，预期研究成果达到国际先进水平！
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
作品可展示的形式
- 实物、产品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 作品采用隔热材料使试模内的沥青混合料试件四周不受环境温度的影响，顶面不做任何处理，其温度与车辙仪内环境温度相同，而底面通过自行研制的降温系统使其温度恒定，这样，在沥青混合料试件内就会产生稳定的温度梯度，以模拟路面实际情况。 我国的沥青混合料设计必须经过高温稳定性检验，规范推荐的标准仪器就是车辙仪，而目前的标准车辙仪是无法在试件内形成温度梯度的，这造成试验结果与路用性能之间的脱节。利用本产品，可以提供能模拟实际路面温度状况的车辙试验研究平台，使车辙试验结果更加有效地指导沥青混合料配合比设计，对降低沥青路面造价有重要意义，将带来该领域的巨大变革。 车辙仪已经在公路建设管理、监理、施工、检测及各级公路科研院所得到广泛应用，本产品直接用于车辙仪，并且不需要用户重新购买车辙仪，只需要在已有的车辙里放置本产品，就可以实现车辙试验条件的大变革，市场前景广阔，对整个公路行业而言，产生的经济效益无法估量。
同类课题研究水平概述
- 国际上常用的车辙试验方法有法国沥青路面车辙仪(PRT)、汉堡轮辙设备(WTD)、佐治亚沥青路面分析仪(APA)、旋转轮辙仪(RLWT)。我国规范中的车辙试验推荐使用国产车辙仪。 当前国内外关于车辙试验的研究，比较多地开展沥青混合料车辙性能的检验和比较以及抗车辙材料开发，如温度、荷载、重复作用次数等这些因素变化与车辙试验的影响及关系，而且试验都是在现行标准车辙试验条件下开展，其研究结果与实际情况存在偏差。 标准车辙试验条件在试件厚度、碾压速度、温度等方面与沥青路面实际有很大的区别，尽管行业内的专家学者都清楚地认识到了这种缺陷，但并没有从设备的角度对车辙仪加以改进。因此，按照目前对沥青混合料在组成设计时检验其抗车辙性能的方法，可能会出现整体抗车辙性能不足或者不经济的情况（因为试验条件与实际环境无法对应），工程实践也常常出现按照规范设计施工后仍然产生车辙的现象，许多单位因而提高了沥青混合料车辙控制标准，如表面层采用SMA，甚至中面层也采用改性沥青混合料或添加抗车辙剂等，但这种做法缺乏理论指导，具有一定的盲目性，在经济上也容易出现过渡投资的现象。 针对车辙问题，国内外道路工作者虽然开展了多方面的研究，但在车辙试验方法方面还是有待更进一步的研究，特别是我国普遍采用车辙仪来分析评价沥青混合料的抗车辙性能，但该试验方法的试验条件与工程实际条件的对应关系不清晰，如实际路面内温度沿路面深度的分布是高度非线性的，而目前采用标准车辙仪开展车辙试验时，由于试验设备的限制，只能一次试验施加一个温度，如60℃，以模拟路面高温的情况，这时，整个车辙试验板内所有点的温度都与恒温箱内温度相同即60℃，这显然与实际路面内温度场分布不符，其试验结果与实际路面抗车辙性能的相关性值得怀疑，特别是试件厚度比较大的时候，如对全厚式试件（两层甚至三层试件）来说温度梯度的影响愈加严重。
