Прибор для измерения пористости до-РОжНыХ пОКРыТий Советский патент 1981 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к дорожному строительству и предназначено для контроля качества уплотнения дорожных покрытий,, например асфальтобетон ных, в крице и после завершения процесса уплотнения путем измерения пористости и плотности без нарушения поверхности дорожного покрытия. Известен прибор, включаю1ций выносную рабочую камеру в .виде стакана с днищем, связанную с источником раз ряжения, представляющим собой-совокупность жидкостных резервуаров, находящихся в переносном ящике. Образованный в рабочей камере вакуум заставляет воздух проходить через слой асфальтобетона в эту камеру и tio ско рости протекания судят о пор1истости покрытия, а значит, и степени его уплотнения: чем выше тшотность ийен ше размер пор, тем меньше скорость натекания воздуха в рабочую камеру tl. Однако прибор сложен и громоздок, так как имеет переносной ящик с жидкостными резервуарами, с системой клапанов, сложную настройку и систему подключения рабочей камеры к жидкостным резервуарам. Кроме трго, точность его не высокая из-за растянутой коммуникации между рабочей камерой и системой создания вакуума. При этом, последняя выполнена так, что не может обеспечить постоянную величину создаваемого вакуума в рабочей камере из-за переменности столба и стекающей жидкости из резервуара, что вносит определенные неучтенные коррективы в величину основного параметра прибора - скорость. А в силу конструктивной специфики прибор не позволяет измерять степень уплотнения сильнопористых материалов, например слабо указанного покрытия и грунтов. Наиболее близким пО технической сущности к предлагаемому является прибор для измерения.пористости дорожялх покрытий, состоящий из контактной шайбы с рабочей вакуумной камерой, полость которой связана с источником разряжения, выполненным в виде ручного насоса. Указанная связь осуществля ется через ресивер, подключаемый к рабочей камере непосредственно с пЬг мощью управляемого золотника. Насос связан с полостью ресивера через обратный клапан. При работе прибор уста навливается на измеряемую поверхность асфальтобетонного или другого покрыгтия контактной шайбой. Затем ручным насосом в ресивере создается необхо- . димое разряжение, после чего включением управляемого золотника соеди}няют полость рабочей камеры с полост1 ресивера, создавая необходимое разряжение в рабочей камере, благодаря которому происходит подсос воздуха через поры асфальтобетона в эту камеру. В результате в ней происходит изменение разряжения, что и регистрируется .вакуумметром. Определение по, ристости и Плотности производятся по скорости-изменения разряжения в ра бочей камере, для чего осуществляют градуировку прибора (для калдого размера ресицера строится своя градуировочная кривая), в результате которой получают кривую зависимости вр.емени разряжения в рабочей камере от порис тостн или плотности материала I 21. Однако при проведении измерений этим прибором необходим отсчет времени ручным секундомером с последующим использованием тарировочных таблиц, т.е. процесс измерения косвенйый и отсутствует визуализация полученного результата. Кроме того, прибор невозмож но быстро перенастроить при изменении х рактера материала, его толщины и т.п. так как тарировочная кривая строится на онреДеленном материале с определен ной толщиной слоя. При этом материал, используемый при тарировке, подвергают стандартному уплотнению в соответствии с существующим ГОСТом. Следовательно, исследования материалов, отличающихся от применяющихся при тарировке, проводятся с погрешностями точ ности измерения. Цель изобретения - упрощение процесса измерения и повышение точности. Указанная цель достигается тем, что в приборе для измерения пористости дорожных покрытий, содержащем камеру в виде контактной шайбы, полость 8 . 4 которой связана с источником разряжения, камера выполнена в основании,; несущем на себе два источника разряжения , выполненных в виде подпружиненных сильфонов и снабженных измерите лем высоты сильфонов друг относительно друга, приче1«1 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 9 атмосферой, и свободным концом опирается на упор второго сипьфона, а другая стрелка снабжена шкалой угловых, перемещений, установлена горизонтально и жестко связана с первым из сильфонов. Средство индикации может быть выполнено в виде жидкостной манометриче кой V-образной трубки, каждый из кон цов которой сообщен с одним из сильфонов. Кроме того, сильфон, сообщенный непосредственно с атмосферой через отверстие, снабжен устройством регулирования сечения этого отверстия, выполненным в виде подвижной в осевом направлении гайки с центральным отверстием, в котором коаксиально размещена коническая игла, связанная с сильфоном, несущим круговую шкалу, установленнзпо с возможностью вращения. 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 направляющ й для нажимной педали и снабженного потайной защелкой для удержания педали во взведенном состоянии. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 то же,вид сверху; на фиг. 3 - средство индикации, стрелочный вариант; на иг. 4 - устройство регулирования сечения отверстия, общий вЛд, разрез; на фиг. 5 - защелка для удержания нажимной педали; на фиг. 6 средство индикации, манометрический вариант. Прибор для измерения пористости орожных поКрытий состоит из основаплатформы, опорными частями которой являются рабочая камера 2, представляющая собой кольцо из упруго эластичного материала, и опора 3. На основании 1 установлены два источника разряжения в виде сильфонов 4 и 5, первый из которых сообщен с рабочей камерой 2 посредством сквозного отверстия 6, а второй - непосредственно с атмосферой через регулируемое по сечению отверстие 7. Оба сильфона имеют кольца 8 жесткости и 9 ёмкости, обеспечивакнцие минимальное количество воздуха в сильфонах в сжатом состо янии, т.е. емкости 9 являются заполнителями последних. Каждый из сильфонов снабжен пружинами 10, обеспечивающими их растягивание и выполняющими роль приводов. Упругость пружин подбирается так, что при полностью открытых отверстиях 6 и 7 сильфоны имеют одинаковую скорость перемещения вверх. Опираясь с одной стороны на основ ние I, пружины с другой стороны упираются в верхние крышки II и 12 силь фонов 4 и 5 соответственно. Крышка 1 {выполнена в виде |1ажимной педали, перекрывающей частично и крышку 12 сильфона 5. Коаксиально обеим пружинам установлены направляющие стаканы 13. На крышке 12 установлена подвижная гайка 14 с.отверстием 7, сечение которого может регулироваться взаимным положением гайки и иглы 15, укрепленной на шайбе 16 со скйозными отверстиями 17. Шайба посажена в потайном отверстии крьш1ки 12, на лицевой стороне которой соосно гайке 14 установлена круговая шкала 18 с возможностью вращения. Для упрощения конструкции шкалы и облегчения перемещения по крьш1ке 1 2 оба они выполнены из ферромагнитного материала Гайка 14 снабжена штурвалом 19 и предохранительной накладкой 20 над о верстием 7, предохраняющей его от за сорения. На щтурвале 19 имеется инди каторная стрелка 21 . Круговая шкала 18 несет на себе разметку, соответствую щую коэффициенту уплотнения, с .величиной от 0,75 до 1,1, и ценой деления 0,0.. На крышке 12 сильфона 5 щарни рно установлена стрелка 22 средства индикации высЬты сильфонов друг относительно друга в рабочем положении, свободным концом опирающаяся на

Совмещенно со стрелкой 22 но неподвижно закреплена стрелка 24, несущая на своем конце в зоне.упора 23 шкалу 25 угловых перемещений стрелки 22.

Средство индикаций может быть также выполнено в виде системы, включающей жидкостную манометрическую У-образную трубку 26, сообщенную концами через каналЬ 27 в обоих сильфонах с полостями последних (фиг.6).

Для удержания крьппки 11, а следовательно, и пружин .10 в сжатом взведенном состоянии в приборе предусмотрена вертикальная рукоятка, представляющая спаренные полые стержни 28 со сквозными прямоугольными просечками 29 в которых установлейь потайные защелки 30, связанные между собой шарнирно на прокладке 31, а также с помощью упругих пластин 32. Прокладка 31 подпружинена, что обеспечивает постоянно выведение защелок 30 наружу из стержней 28. Кроме того, прокладка связана с помощью гибкого тросика.33 с рукояткой 34, подвижной в вертикальном направлении. Устройство работает следукядим образом. Основание 1 за стержень 28 устанавливают на участок покрытия, пористость которого, а точнее плотность, должна быть измерена. Затем оператор нажатием ноги на коышку 11 сильфона 4, выполняющей роль нажимной педали, сжимает пружины 10 обоих сильфонов и фиксирует крышку во вз.веденном положении на защелках 30, которые при движении крьщ1ки вниз утапливаются в стержке 28, а затем под действием упругой пластины 32 выталкиваются в просечки 29. Воздух из полости сильфона 4 выходит через отверстие.6 в основании 1, а из сильфона 5 - через регулируемое по сечению отверстие 7 в гайке 14. Перед непосредственным измерением пористости покрытия осуществляют тарировку сильфона 5, а точнее, регулирование сечения отверстия 7. С зтой целью на сильфоне 4 осуществляют продувку образца из асфальтобетона, предварительно уплотненного до требуемой пло тности {,К 1,0). Под действием пружины 10 сильфон 4 распределяется и в нем создается разряжение, способствующее прокачке атмосферного воздуха через образец из асфальтобетона. Пористость образца является фактором, регулирующим скорость сильфона, которая является эталонной и соответствует К у, 1,0. Регулировкой сечения отверстия 7 добиваются равеиства скоростей обоих сильфонов, что означает конец тарировки. После этого круговую шкалу 18 разворачивают так, что конец стрелки 21 располагается над цифрой 1,0 шкалы. После тарировки сильфона 5 прибор устанавливают на покрытие и взводят пружины 10 крышкой 11 педалью, как указано выше. Затем рукояткой 34 за тросик 33 .прокладку 31, а значит, и связанные с.ней защелки 30 утапливают внутри стержня 28, освобождая крышки 11 и 12 сильфонов 4 и 5 соответственно. Под действием пружин 10 оба сильфона начинают движение вверх,.йо с различными скоростями, что вызвано несоответствием пористости измеряемого покрытия, а значит, и плотности эталона, пористость которого в результате тарировки получает выражение в сече.нии отверстия 7. Если пористость покрытия больше требуемой, то сильфон 4 девакуумируется быстрее, а значит, обгоняет в сз ем движении сипьфон 5. Степану несоответствия между скоростями сильфонов получает свое отражение в угловом положении стрелки 22, которая перемещается -упором 23. По угловой шкале 25 устанавливают величину несоответствия измеряемой пористости требуемой, что получает свое отражение в том, что b конце движения стрелка 22 выходит за пределы допустимого углового рас/ стояния. Нахождение этой стрелки в до пустимом интервале означает, что пористость покрытия находится в соответ ствии с требованиями, предъявляемыми к нейу. Для определения величины коэффициента уплотнения покрытия необходимо при повторном проведении испыташ1Й, вращением гайки 14 за штурвал 19 подобрать сечение отверстия 7 сильфона 5 так, чтобы скорости движение обо их сильфонов сравнялись. При этом стрелка 21 указывает на шкале 18 имен но тот коэффициент уплотнения, который имеется у покрытия в момент измерения. При использовании жидкостного мано метрического средства индикащш раз8iHOCTb давлений при неравномерном дви- , ясении сильфонов визуально определяется по перекату столбиков жидкости друг относительно друга. Величина перепада принимается в качестве эталонной меры соответствия измеряемой порийтости., Выполнение предлагаемого устройства с двумя источниками разряжения позволяет осуществить измерение пористости покрытия путем сравнения величины их перемещения в процессе девакуумирования. Так, сильфон, связанный непосредственно с атмосферой через регулируемое по сечению отверстие, играет роль эталона и его движение символизирует процесс девакуумирования при К| 0,99-1,00, в то время как сильфон, связанный через рабочую камеру и девакуумирующийся через измеря емое покрытие, дает картину реальной пористости. Разница в эталонной и реальной пористостях надежно и визуально отражается на средствах индикации. Предлагаемое устройство может быть легко настроено на любой вид строи-. тельного материала, независимо от его композиционного содержания- и технологии получения, для чего достаточно на сильфоне с рабочей камерой продуть эталонно или иначе стандартно уплотненный образец,а скорость движения другого сильфона приравнять к скорости первого, регулируя сечение отверстия, таким образом установив значение коэффициента уплотнения для испытуемого материала, равного 0,98-1,0. Устройство, сравнивая пористость покрытия с эталонной, позволяет точно, оперативно, и без нарушения поверхности дороги осуществлять контроль качества уплотнения. Оно просто конструктивно и недефицитно в иэготовлении, которое может быть налажено серийно Экономический эффект от применения предлагаемого устройства на вновь сооружаемой дороге с покрытием из асфальтобетона составляет от 170 до 190 р. на 1 погонный км дороги. Формула изобретения Прибор для измерения пористости дорожных покрытий, содержащий камеру в виде контактной шайбы, полость которой связана с источником разряжения, отлича, ющийся тем, что, с целью упрощения процесса измерения . 8 ,и повьшения точности, камера выполнена в основании,несущем на себе два источни са разряжения, .выполненных в виде подпружиненных сильфонов и снабженных 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 при водом взведения обоих сильфонов, а из меритель высоты сильфонов выполнен в виде пары совмещенных стрелок, одна 8 из которых шарнирно связана с сильфоном, сообщенным с атмосферой, и свог бодным концом опирается, на упор BTopcfго сильфона, а другая стрелка снабжена шкалой угловых перемещений, установлена горизонтально и жестко связана с.первым из сильфонов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3185957, кл. 73-38, опублик. 1972. 2.Авторское свидетельство CCCjP по заявке № 2552903/18-25, кл. &01 N 15/08, 1977 (прототип).

54

V

(Put. у

.

(put. ч

V

(put.f