ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОРИСТОСТИ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2020 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к дорожному строительству и предназначено для контроля качества уплотнения дорожных покрытий, например асфальтобетонных, в середине, в конце и после завершения процесса уплотнения путем измерения пористости и плотности без нарушения поверхности дорожного покрытия.

Известен прибор для оперативного контроля качества уплотнения асфальтобетона (пористомер ЛПИ) [1, 161 с.], включающий корпус-шайбу с рабочей камерой в нижней части, рессивер, выполненный в виде полого цилиндра, ручной насос, вакуумметр, клапан, соединяющий рессивер с рабочей камерой, гидравлический затвор, состоящий из двух резиновых колец, установленных в пазах нижней части корпуса-шайбы и представляющих собой боковые стенки рабочей камеры, гайку-поршень, выдавливающую из кольцевого паза корпуса-шайбы консистентную смазку между двумя резиновыми кольцами и в совокупности с ними представляющую гидравлический затвор для полной герметизации рабочей камеры.

После создания насосом разрежения в рессивере и открытия клапана создается разрежение в рабочей камере и воздух из пор асфальтобетона поступает в рабочую камеру и рессивер. При этом регистрируют разрежение воздуха в рабочей камере и рессивере по показаниям вакууметра и время, за которое изменяется разрежение от 0,6 до 0,3 кгс/см² (от 600 до 300 мм.рт.ст.) и по которому с помощью тарировочного графика определяют коэффициент уплотнения асфальтобетона в пределах от 0,92 до 1,0.

Однако, прибор сложен по конструкции, за счет высокой степени разрежения, приводящей к деформации поверхности слоя асфальтобетона и его структуры, не дает возможности контролировать плотность асфальтобетонных конструкций слоев в процессе уплотнения при высоких температурах, когда технологическая операция завершается при температуре +90°С, при этом консистентная смазка разжижается при снижении вязкости и растекается по поверхности слоя, резко снижая эффективность работы гидравлического затвора.

Известен также прибор для определения пористости дорожных покрытий [2], включающий рабочую камеру в виде открытого цилиндра, приспособление для создания вакуума в ней в виде поршня, размещенного в рабочей камере и снабженного приводом, состоящим из трособлочной системы контргруза в виде цилиндрического корпуса с диском внутри и уплотнительное масляное приспособление.

Контргруз посредством трособлочной системы перемещает вверх поршень, создавая в рабочей камере разрежение воздуха, под действием которого воздух поступает в рабочую камеру только через дорожное асфальтобетонное покрытие, а точнее через его поры, размеры которых, как известно, являются показателем степени уплотнения покрытия. Чем выше степень уплотнения, тем меньше поры покрытия. Создаваемый вакуум для определенного диапазона пористостей постоянен, а время, необходимое для девакуумирования полного объема рабочей камеры, будет различным, что определяется конкретной величиной пористости. При малой пористости покрытия девакуумирование может составлять от нескольких секунд до нескольких минут, а при большой пористости - несколько секунд или даже доли секунд. Таким образом, время девакуумирования рабочей камеры является критерием оценки степени уплотнения дорожного покрытия.

Недостатками рассматриваемого прибора являются сложность конструкции, ненадежная работа трособлочной системы привода поршня, при этом консистентная смазка в уплотнительном масляном приспособлении разжижается при высокой температуре асфальтобетона в процессе уплотнения покрытия, снижается ее вязкость и она растекается по поверхности слоя, резко снижая эффективность работы уплотнительного приспособления.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является прибор для измерения пористости дорожных покрытий [3], включающий камеру в виде контактной шайбы, полость которой связана с источником разрежения воздуха, камера выполнена в основании, несущем на себе два источника разрежения воздуха, выполненных в виде подпружиненных сильфонов и снабженным измерителем высоты сильфонов друг относительно друга, причем полость одного из сильфонов сообщена с камерой, а другого - непосредственно с атмосферой через регулируемое по сечению отверстие, при этом сильфон, сообщенный с камерой, снабжен приводом взведения обоих сильфонов, а измеритель высоты сильфонов выполнен в виде пары совмещенных стрелок, одна из которых шарнирно связана с сильфоном, сообщенным с атмосферой, и свободным концом опирается на упор второго сильфона, а другая стрелка снабжена шкалой угловых перемещений, установлена горизонтально и жестко связана с первым из сильфонов. На сильфоне, сообщенном с камерой, установлена нажимная педаль привода взведения, взаимодействующая с другим сильфоном, а прибор при этом снабжен вертикальной рукоятью в виде стержня, служащего направляющей для нажимной педали и снабженного потайной защелкой для удержания педали во взведенном состоянии.

Недостатками рассматриваемого прибора являются сложность конструкции, проявляющаяся в наличии двух сильфонов, сложной системы взвода и фиксации начального рабочего состояния, сложной системы измерения в виде двух стрелок, определенным образом связанных с отдельными элементами прибора, устройства регулирования сечения отверстия для соединения с атмосферой. Кроме того, упрощенная конструкция части рабочей камеры в виде кольца из упруго-эластичного материала не позволяет обеспечить отсутствие проникновения (подсасывания) воздуха из атмосферы по контакту неровного (шероховатого) дорожного покрытия с нижней гранью кольца, что приводит в конечном итоге к искажению результатов измерений по причине проникновения в рабочую камеру дополнительного объема воздуха, не проходящего через поры материала дорожного покрытия, определяющие своими размерами его плотность.

Цель изобретения - упрощение конструкции, процесса измерения и повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в приборе для измерения пористости дорожных покрытий присутствует только один источник разрежения воздуха в виде сильфона с отсутствием его подпружинивания, стенки сильфона выполнены из упругого материала (полимера, резины), обеспечивающего упругую деформацию сильфона при его сжатии и растяжении,

Система взвода источника разряжения представлена ручным нажатием на верхнюю торцевую стенку сильфона с установленным на ней обратным клапаном для стравливания воздуха при ручном сжатии сильфона до крайнего нижнего положения относительно платформы с отверстием. Платформа расположена между рабочей камерой и сильфоном, при этом она имеет прямоугольную форму, края удлиненной стороны которой являются площадками для наступания обеими ногами оператора. При этом обеспечивается плотное прижатие контактной шайбы к поверхности дорожного покрытия.

Боковые стенки рабочей камеры состоят из двух эластичных колец разного диаметра, установленных соосно с зазором между ними в 8-10 мм. Кольца прошиты между собой посередине их высоты крепкой нитью. В цилиндрическом пространстве между боковыми стенками рабочей камеры размещена предварительно разогретая до жидкого состояния и затем остывшая сверхэластичная резинополимерная субстанция, например, материал, из которого изготавливаются детская игрушка «Лизун» или рыболовная снасть для приманки хищных рыб «Твистеры» и силиконовые приманки - виброхвосты.

Система измерения времени наполнения сильфона проходящим через слой уплотняемого дорожного покрытия воздухом представлена цилиндрической трубой с прямоугольным окошком в верхней боковой ее части, прикрепленной нижней частью к платформе соосно с сильфоном и представляющей собой его направляющую и защиту от внешних повреждающих воздействий. При этом, верхняя кромка цилиндрической трубы и верхняя кромка прямоугольного окошка представляют собой рукоятку для переноса прибора. Нижняя горизонтальная кромка окошка является уровнемером. При совмещении с ней верхней торцевой стенки сильфона при его расжатии фиксируется время заполнения сильфона воздухом, проходящим через дорожное покрытие и рабочую камеру через отверстие в платформе.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого прибора, на фиг. 2 представлен общий вид прибора, на фиг. 3 представлен прибор в момент контроля плотности дорожного покрытия.

Платформа 1 прямоугольной формы (см. фиг. 1) выполнена из стального листа толщиной 4…5 мм или текстолитового листа толщиной 8…10 мм для обеспечения жесткости при приложении (наступании) на крайние ее площадки ногами веса оператора. В середине платформа 1 имеет отверстие 2 диаметром 12…15 мм для свободного, без дополнительных гидравлических сопротивлений, прохождения воздуха при перепаде его давления по обеим сторонам платформы 1. Соосно с отверстием 2 на платформе 1 с верхней стороны размещены сильфон 3 и цилиндрическая труба 4 с прямоугольным окошком 5. Сильфон 3 выполнен из упругого материала (например, резины, пластика и т.д.), обеспечивающего упругую деформацию сильфона 3 при его растяжении и сжатии. Цилиндрическая труба 4 и сильфон 3 соединены с платформой 1 болтовыми соединениями (на схеме показаны штрих-пунктирными линиями) посредством уголков 6 и стального кольца 7 соответственно. В верхней части сильфон 3 имеет верхнюю торцевую стенку 8 с установленным на ней обратным клапаном 9. Платформа 1 имеет по удлиненным сторонам 10 платформы 1 для наступа-ния обеими ногами оператора.

К нижней стороны платформы 1 соосно ее отверстию 2 прикреплены (например, при помощи клея типа «Момент») два эластичных кольца 11 разного диаметра из пористой резины с зазором между ними 8…10 мм. Эластичные кольца 11 представляют собой боковые стенки рабочей камеры и прошиты (по окружности) между собой посередине их высоты крепкой нерастяжимой нитью 12 для устранения увеличения зазора между ними. В цилиндрическом пространстве между боковыми стенками рабочей камеры размещена сверхэластичная резинополимерная субстанция 13, предварительно разогретая при размещении до жидкого состояния и затем остывшая до температуры наружного воздуха.

По углам платформы 1 с нижней ее стороны также размещены (приклеены) подушки-опоры 14, выполненные также из пористой резины и имеющие высоту, равную высоте эластичных колец 11 для обеспечения одинаковой жесткости с ними и, соответственно, равной деформации при давлении на них через платформу 1 веса оператора, приложенного к удлиненным сторонам 10 платформы 1.

Прибор работает следующим образом (рис. 1). Прибор устанавливают на выбранное для проведения измерения пористости дорожное покрытие, опуская его за рукоятку, сформированную верхней кромкой цилиндрической трубы 4 и верхней кромкой прямоугольного окошка 5. Оператор двумя ногами равномерно становится на удлиненные стороны 10 платформы 1, при этом происходит некоторая осевая деформация подушек-опор 14 и эластичных колец 11, которые в поперечной плоскости сечения немного утолщаются (расширяются). В следствие удержания крепкой нитью 12 эластичные кольца 11 имеют возможность расширяться в поперечной плоскости только во внутреннюю полость между ними с размером 8…10 мм, частично выдавливая из цилиндрического пространства между ними сверхэластичную полимерную субстанцию 13, которая проникает в зазоры между верхними частицами (щебнем, песком) асфальтобетонного шероховатого покрытия. Тем самым обеспечивается полная блокада доступу воздуха из атмосферы в рабочую камеру прибора, ограниченную боковыми стенками в виде двух эластичных колец 11 разного диаметра.

Нажатием руки на верхнюю торцевую стенку 8 происходит осевое сжатие сильфона 3 до уровня крайнего нижнего предельного положения относительно платформы 1, при этом воздух, находящийся внутри сильфона 3, выходит в атмосферу через обратный клапан 9. Синхронно включив секундомер и убрав руку оператора с верхней торцевой стенки 8, начинают измерение времени заполнения воздухом внутренней полости сильфона 3 при его расжатии, проходящим через дорожное покрытие в рабочую камеру и далее - через отверстие 2 на платформе 1 во внутреннюю полость сильфона 3. Измерение времени заполнения сильфона 3 воздухом прекращают в момент достижения верхней торцевой стенкой 8 уровня нижней горизонтальной кромки окошка 5, вырезанного в верхней части цилиндрической трубы 4.

Измеренное время наполнения сильфона 3 воздухом, проходящим через дорожное покрытие, характеризует пористость дорожного покрытия, а, следовательно, и его плотность, достигнутую при его уплотнении.

Предлагаемое устройство позволяет упростить конструкцию прибора, процесс измерения и повысить точность измерения.

Преимущества предложенного устройства наглядно представлены в таблице.

Источники информации

1. Операционный контроль качества земляного полотна и дорожных одежд / И.Е. Евгеньев, А.Я. Тулаев, B.C. Порожняков и др.: Под ред. А.Я. Тулаева. - М.: Транспорт, 1985. - 224 с.

2. А.С. 588489. МКИ G01N 15/08. Прибор для определения пористости дорожных покрытий / А.А. Шестопалов, Э.И. Деникин, Н.Я. Хархута, Ю.А. Григорьев (СССР). - ф №2332154/29-33; заявл. 09.03.76; опубл. 15.01.78, Бюл. №2. - 3 с.

3. А.С. 842498. МКИ G01N 15/08. Прибор для измерения пористости дорожных покрытий / А.А. Шестопалов, Н.Я. Хархута, Э.И. Деникин,, Ю.А. Григорьев, В.И. Окунев, Б.С. Марышев, А.А. Васильев (СССР). - ф №2811803/18-25; заявл. 30.08.79; опубл. 30.06.81, Бюл. №24. - 7 с.

Изобретение относится к дорожному строительству и предназначено для контроля качества уплотнения дорожных покрытий путем измерения пористости без нарушения поверхности дорожного покрытия. Устройство содержит один источник разрежения воздуха в виде сильфона, стенки сильфона выполнены из упругого материала, обеспечивающего упругую деформацию сильфона при его сжатии и растяжении. Система взвода источника разрежения представлена ручным нажатием на верхнюю торцевую стенку сильфона с установленным на ней обратным клапаном для стравливания воздуха при ручном сжатии сильфона до крайнего нижнего положения относительно платформы с отверстием. Платформа расположена между рабочей камерой и сильфоном, при этом она имеет прямоугольную форму, края удлиненной стороны которой являются площадками для наступания обеими ногами оператора. Боковые стенки рабочей камеры состоят из двух эластичных колец разного диаметра, установленных соосно с зазором между ними в 8-10 мм. Кольца прошиты между собой посередине их высоты крепкой нитью. В цилиндрическом пространстве между боковыми стенками рабочей камеры размещена сверхэластичная резинополимерная субстанция. Система измерения времени наполнения сильфона проходящим через слой уплотняемого дорожного покрытия воздухом представлена цилиндрической трубой с прямоугольным окошком в верхней боковой ее части, прикрепленной нижней частью к платформе соосно с сильфоном. Нижняя горизонтальная кромка окошка является уровнемером. При совмещении с ней верхней торцевой стенки сильфона при его расжатии фиксируется время заполнения сильфона воздухом, проходящим через дорожное покрытие, рабочую камеру и отверстие в платформе. Технический результат - упрощение конструкции прибора, процесса измерения и повышение точности измерения. 3 ил., 1 табл.

Прибор для измерения пористости дорожных покрытий, включающий рабочую камеру в виде контактной шайбы, полость которой связана с источником разрежения в виде сильфона, систему взвода источника разрежения и систему измерения, отличающийся тем, что в приборе присутствует только один источник разрежения воздуха в виде сильфона с отсутствием его подпружинивания, стенки сильфона выполнены из упругого материала, обеспечивающего упругую деформацию сильфона при его сжатии и растяжении, система взвода источника разрежения представлена ручным нажатием на верхнюю торцевую стенку сильфона с установленным на ней обратным клапаном для стравливания воздуха при ручном сжатии сильфона до крайнего нижнего положения относительно платформы с отверстием, расположенной между рабочей камерой и сильфоном, при этом платформа имеет прямоугольную форму, края удлиненной стороны которой являются площадками для наступания обеими ногами оператора с обеспечением плотного прижатия контактной шайбы к поверхности дорожного покрытия, боковые стенки рабочей камеры состоят из двух эластичных колец разного диаметра, установленных соосно с зазором между ними в 8-10 мм и прошитых между собой посередине высоты колец крепкой нитью, при этом в цилиндрическом пространстве между боковыми стенками рабочей камеры размещена предварительно разогретая до жидкого состояния и затем остывшая сверхэластичная резинополимерная субстанция, а система измерения представлена цилиндрической трубой с прямоугольным окошком в верхней боковой ее части, прикрепленной нижней частью к платформе соосно с сильфоном и представляющей собой его направляющую и защиту от внешних повреждающих воздействий, при этом верхняя кромка цилиндрической трубы и верхняя кромка прямоугольного окошка представляют собой рукоятку для переноса прибора, а нижняя горизонтальная кромка окошка является уровнемером, при совмещении с которым верхней торцевой стенки сильфона при его расжатии фиксируется время заполнения сильфона воздухом, проходящим через дорожное покрытие и рабочую камеру через отверстие в платформе.