一种车辙板试样击实仪及其击实方法【技术领域】
本发明涉及公路工程领域，具体涉及一种车辙板试样击实仪及其击实方法。
【背景技术】
根据JTG E-20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》，用于车辙试验的车
辙板试样，其成型后的密度应符合马歇尔标准击实试样密度100％±1％的要求。目前很多
实验室将拌锅拌合好的沥青混合料，松装入车辙板试模内，用预热的小型击实锤由边至中
转圈夯实一遍，整平成凸圆弧形，进行轮碾仪碾压，这种方法制作的车辙板虽然表面密实程
度很高，但车辙板底部空隙率较大，上部与下部沥青混合料密实程度不均匀，严重影响后续
路用性能试验的准确性。因此，车辙板试样在压实成型前，需进行一定程度的初步压实，即
在向试模内加混合料的同时，借助其他仪器，分层对其进行初步击实，以减少车辙板底部的
空隙率，提高密实度。
为了达到以上效果，部分实验室工作人员借助一种带把柄的击实锤，手动对其击
实，而这种方法存在很多弊端，其一，手动进行车辙板试样击实，会出现击实力度不够或击
打不均匀等问题，而且效率较低；其二，手动击实需要克服击实锤的自重，对体力也是一种
严峻的考验。其三，击实锤在对混合料进行击实之前，需要将其放进烘箱内加热到很高的温
度，手持击实锤容易烫伤手掌，危险系数很大。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种车辙板试样击实仪及其
击实方法，击实均匀且效率高。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
包括底座，底座上安装有支架以及能够在底座上移动的试模固定架，支架上安装
有击实装置；击实装置包括能够上下移动的击实杆，击实杆的上端连接动力装置，击实杆的
下端连接击实头；击实头内安装有加热与控温装置；击实头位于试模固定架的上方。
进一步地，试模固定架包括第一底板和第二底板，其中，第一底板上安装有用于固
定试模的卡槽壁；第一底板下侧安装有第一滑轮，第二底板上侧设置有与第一滑轮相配合
的第一滑轨；第二底板下侧安装有第二滑轮，底座上设置有与第二滑轮相配合的第二滑轨，
第一滑轨和第二滑轨相垂直。
进一步地，卡槽壁包括安装在第一底板上的两个固定卡槽璧和两组活动卡槽壁，
固定卡槽璧和活动卡槽壁组成用于固定试模的直角四边形卡槽结构，固定卡槽璧位于直角
四边形卡槽结构的相邻两边。
进一步地，第一底板通过曲柄连杆机构与第一电机相连；第二底板通过曲柄连杆
机构与第二电机相连。
进一步地，击实杆的上部连接齿条；支架顶端安装有第三电机，第三电机连接小齿
轮，小齿轮通过链条连接大齿轮，大齿轮采用局部有齿的异型齿轮，且大齿轮的有齿部分能
够与齿条相啮合。
进一步地，大齿轮上有齿范围在150°～300°。
进一步地，加热与控温装置包括安装在击实头内部的加热电阻和温度传感器，加
热电阻和温度传感器分别通过导线连接控制器，控制器连接控温屏。
进一步地，支架的中部连接水平杆的一端，水平杆的另一端连接限位卡槽，击实杆
穿过限位卡槽。
进一步地，击实头厚度为3～4cm，底面是边长为10cm的正方形。
本发明击实方法，包括以下步骤：
步骤一：通过加热与控温装置加热击实头并控制在设定温度值；通过试模固定架
固定装有一层沥青混合料的试模；
步骤二：启动击实杆的动力装置，带动击实杆上下移动，并使击实头以20～40次/
分钟的频率对沥青混合料进行上下击实，同时以4～4.5cm/s的匀速左右移动试模固定架，
使击实头对沥青混合料进行第一行左右击实；第一行左右击实结束后将试模固定架向后移
动，移动的距离比击实头底面的宽度小1～2cm，继续进行第二行击实，直到该层沥青混合料
全部击实；
步骤三：向试模内依次添加第二层和第三层沥青混合料，重复步骤二，完成车辙板
试样击实。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明击实装置中的击实头内安装有加热与控温装置，能够对击实头进行加热且
准确控温，进而提高室内成型车辙板试件的质量，保证试验的准确性；击实装置中的击实杆
能够上下移动，从而带动击实头反复击打试模内的混合料，击打均匀且效率高，无需手动击
实，避免烫伤；通过设置试模固定架，使得试模能够在底座上移动，使得击打位置能够改变，
提高混合料的均匀密实度。本发明提供了一种沥青混合料试验击实成型设备，结构简单，操
作安全方便，无需手动击实，利于提高试验准确性。
进一步地，本发明中第一底板和第二底板通过相配合的滑轮和滑轨，能够实现垂
直移动，比如左右移动和前后移动，更好地保证试模内混合料各处位置均匀密实。
进一步地，本发明中通过均安置在第一底板上表面的固定卡槽璧与活动卡槽壁，
能够对试模进行固定，且能够调节其内部尺寸，适用于不同的试模，灵活方便。
进一步地，本发明中通过设置限位卡槽，保证每次击实均是在击实头的正下方，防
止击实杆偏移。
【附图说明】
图1为本发明的剖面图；
图2为本发明的第一底板和第二底板俯视图；
图3为本发明的滑轮和滑轨放大图；
图4为本发明的第一底板俯视图；
图5为本发明的活动螺旋侧视图；
图6为本发明的第一底板与第一电机配合图；
图7为本发明的击实装置与控温装置示意图；
图8为本发明的控制面板结构示意图。
其中：1为击实杆、2为击实锤、3为击实头、4为齿条、5为底座、6为支架、7为小齿轮、
8为第三电机、9为链条、10为大齿轮、11为限位卡槽、12为第一底板、13为固定卡槽壁、14为
第一滑轮、15为第一滑轨、16为第二底板、17第二滑轨、18为第一电机、19为第二电机、20为
加热电阻、21为温度传感器、22为第一导线、23为第二导线、24为控温屏、25为第一电机控制
开关、26为第二电机控制开关、27为第三电机控制开关、28为总开关、29为暂停键、30为活动
卡槽壁、31为第一螺钉、32为第二螺钉、33为第二滑轮、34为击实装置、35为加热及控温装
置、36为水平杆、37为控制面板。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
参见图1至图8所示，本发明包括击实装置34、加热与控温装置35、底座5、支架6、试
模固定架及控制面板36。
试模固定架能够在底座5上前后左右移动，包括第一电机18、第二电机19、固定卡
槽壁13、活动卡槽壁30、第一底板12、第一滑轨15、第二底板16和第二滑轨17等；第二底板16
位于第一底板12下方，第一底板12与第二底板16均安装在底座5上部。
参见图2和图3，第一底板12下表面安装有第一滑轮14，第二底板16上表面有第一
滑轨15，第一滑轮14与第一滑轨15相配合。第二底板16下表面有第二滑轮33，底座5上固定
着第二滑轨17，第二滑轮33与第二滑轨17相配合；第二底板16通过第二滑轮33、第二滑轨17
与底座5接触。第一滑轨15方向和第二滑轨17方向垂直。
参见图4和图5，第一底板12上表面设置有两条固定不动的固定卡槽壁13；第一底
板12上表面设置有若干排螺纹孔，活动卡槽壁30通过第一螺钉31固定安装在该螺纹孔上，
且活动卡槽壁30和固定卡槽壁13形成直角四边形结构，两条固定卡槽壁13处于直角四边形
的相邻两边，剩余两边上安装活动卡槽壁30，且每条边上可以安装若干个活动卡槽壁30；第
一螺钉31垂直旋转，用于控制活动卡槽壁30的安装与固定，通过调节活动卡槽壁30的安装
位置，能够调整直角四边形结构的内部尺寸；活动卡槽壁30上还安装有水平朝直角四边形
结构内部旋转的第二螺钉32，第二螺钉32用于固定试模。
参见图6，第一底板12通过曲柄连杆机构与第一电机18相连，在第一电机18带动
下，与第一电机18相连的曲柄转动，曲柄和连杆衔接，连杆带动第一底板12在第一滑轨15上
以4～4.5cm/s的速度左右运动。第二底板16通过曲柄连杆机构与第二电机19相连，可按4～
4.5cm/s的速度在第二滑轨17上做前后运动；第一电机18与第二电机19安装在底座5下方。
参见图7，击实装置34包括击实杆1、击实锤2、击实头3、齿条4、小齿轮7、第三电机
8、链条9和大齿轮10，其中大齿轮10采用异形齿轮。异形齿轮是根据齿条4上下行程及齿轮
大小来定，有齿范围推荐为150°～300°，异形齿轮和齿条4啮合使得齿条4带动击实杆1向上
直线运动，当齿轮转到无齿部分时，异形齿轮和齿条4脱离，齿条4和击实锤2由于重力作用
自由下落。
底座5上安装有支架6，支架6顶端安装有第三电机8，第三电机8连接小齿轮7，小齿
轮7通过链条9连接大齿轮10，大齿轮10通过齿条4带动击实杆1做上下直线运动；支架6中部
与一根水平杆36连接，水平杆36另一端连接限位卡槽11，击实杆1穿过限位卡槽11，击实杆1
上安装有击实锤2，击实杆1下端连接击实头3；与击实锤2相连的击实头3厚度为3cm至4cm，
底部采用边长为10cm的正方形；击实头3位于第一底板12上方。
加热及控温装置35包括加热电阻20、温度传感器21、第一导线22和第二导线23。加
热电阻20和温度传感器21安装在击实头3内部，加热电阻20与第一导线22连接，温度传感器
21与第二导线23连接，第一导线22与第二导线23穿过击实杆1连接到控制器，控制器连接控
制面板37上的控温屏24。
参见图8，控制面板37上还设置有第一电机控制开关25、第二电机控制开关26、第
三电机控制开关27，分别控制第一电机18、第二电机19和第三电机8的开启与关闭，控制面
板37上设置总开关28和暂停键29。
本发明的具体操作过程为：
将沥青混合料分三层装进试模中，每层分三行击实，每行击实两遍。启动控制面板
36上的总开关28，通过控温屏24设置击实头3的温度设定值，加热并控制到所需温度。将需
要击实的试模放置在第一底板12上，试模相邻两条边紧靠固定卡槽壁13，转动活动卡槽壁
30上的第二螺旋32，固定试模。打开第三电机控制开关27，带动击实装置34以20～40次/分
钟的频率对沥青混合料进行上下击实，频率值优选为30次/分钟；同时打开第一电机控制开
关25，启动第一电机18，带动第一底板12以4～4.5cm/s的速度做左右运动。击实2个来回后，
关闭第一电机控制开关25，打开第二电机控制开关26，启动第二电机19，带动第二底板16以
及其上面的第一底板12向后运动8～9cm，关闭第二电机控制开关26，打开第一电机控制开
关25，带动第一底板12进行左右运动；然后进行第三行的击实工作。第一层压实结束后，关
闭总开关28，向试模内添加第二层混合料，并进行第二层的压实，同理进行第三层的压实，
最终保证试模内混合料均匀密实。
本发明提供了一种实验室车辙板自动击实设备，保证车辙板试样各个位置的密实
度，且操作简单，安全省力。
本发明具有以下优点：
本发明所述的一种车辙板自动击实仪在使用时，将需要击实的试模固定在第一底
板12的卡槽内；试模在第二滑轨17上做前后运动时，此时击实装置34可对试模内的混合料
进行前后击实；当试模在第一滑轨15上做左右运动时，击实装置34可对试模内的混合料进
行左右击实；借助击实装置34，可以保证试模内混合料各处位置均匀密实；手动击实所使用
的击实锤温度极高，易使手臂烫伤，使用本发明仪器击实能够避免这些危险；此外，击实头3
内部安装有加热及控温装置35，能够准确控制击实温度，进而提高室内成型车辙板试件的
质量，保证试验的准确性。