拖拉機牽引性能試驗跑道施工實例淺談*

李成海 馮曉鵬

四川省農(nóng)業(yè)機械鑒定站，四川成都

前言

牽引性能試驗是拖拉機試驗鑒定適用性評價的重要內(nèi)容，包括拖拉機的最大牽引力、最大牽引功率、最大牽引功率工況下的牽引比油耗等項目牽引性能試驗跑道建設(shè)重點在于路面附著系數(shù)的調(diào)控，即路面附著系數(shù)在橡膠輪胎驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)率為15%時，應(yīng)不低于0.85。

路面附著系數(shù)為牽引力加上拖拉機空擋位被拖勻速前行時的滾動阻力與附著重力的比值。要提高試驗路面附著系數(shù)，必須使路面具有較大的摩擦系數(shù)以適應(yīng)輪胎相應(yīng)的構(gòu)造深度。

1 建設(shè)需求

某試驗場需設(shè)計施工拖拉機牽引性能試驗跑道一條，用于拖拉機的適用性評價，設(shè)計長度180 m，寬5 m，附著系數(shù)不小于0.85。路面基層前期已完工，僅5 cm 厚的磨耗層待施工，路面結(jié)構(gòu)詳見圖1。

圖1 路面結(jié)構(gòu)圖

2 路面設(shè)計

2.1 磨耗層材料

高附著系數(shù)磨耗層需具有很強的抗磨耗性、高耐久性和耐酸堿腐性。調(diào)研國內(nèi)多個同類別試驗場，材料選擇各不相同，但其共性是選擇高強度耐磨骨料配合高強度混凝土進(jìn)行施工，如水泥鋼（鐵） 屑沙漿方案、C40 金剛砂骨料耐磨混凝土方案、基性巖或超基性巖細(xì)石骨料混凝土等。

經(jīng)過試驗技術(shù)驗證并結(jié)合當(dāng)?shù)夭牧线x擇的便捷性，該項目磨耗層選擇基性巖細(xì)石做骨料的混凝土施工方案。

2.2 磨耗層骨料

磨耗層混凝土集料采用細(xì)集料（石英砂、棕剛玉砂）∶粗集料（玄武巖） ＝31∶69 混合料，集灰比為2∶1，按照水泥∶集料∶水=1∶2∶0.5拌制混合料。配合比例、級配及用量見表1、表2。

表1 混合料各材料比例和級配（累計篩余百分率）

表2 每立方米材料用量 單位：Kg

3 重點施工工藝

3.1 接觸面處理

基層路面前期已完成施工，5 cm 磨耗層與舊施工面極易粘合不緊，且路面受橫向摩擦力可能出現(xiàn)整體滑移。首先，需對基層路面清洗鑿毛；然后，植入高強度定位水泥釘；最后，涂刷雙組份環(huán)氧界面粘接劑，以提高試驗道路成型整體性。

3.2 混合料攪拌

磨耗層設(shè)計厚度為5 cm，混合料理論用量45 m3，用料總量小，遠(yuǎn)程運輸物料離析風(fēng)險大。采用現(xiàn)場強制式拌合機攪拌，嚴(yán)格加料順序和物料配比，并參照透水混凝土施工技術(shù)加入一定比例專用膠結(jié)劑，以提升混合料結(jié)合效果。

3.3 路面攤鋪

磨耗層混合料在環(huán)氧界面粘接劑干凝前攤鋪，避免結(jié)構(gòu)粘接不緊密。磨耗層需整塊澆筑不留施工縫，以保證混凝土路面很好的完整性。磨耗層中線高程±10 mm，橫向坡度小于0.5 %，縱向坡度小于0.1 %，平直度要求較高，現(xiàn)場采取輥軸滾壓方式作業(yè)，設(shè)紅外找平儀驗證。

3.4 面層磋磨

面層攤鋪整平后收光，初凝時再收光，然后噴灑毛面劑溶液（毛面劑溶液按毛面粉劑∶水=1∶4 比例配制），經(jīng)2 h 潤蝕后磋磨面層；磋磨采用電動磨光機均勻磋磨，去除表面水泥漿液及少數(shù)脫落的細(xì)小顆粒骨料；磋磨后加壓水沖洗使骨料凹凸外露。

3.5 切縫處理

路面磋磨處理后，要及時切縫填料并灑水覆膜養(yǎng)護。切縫機切縫，縫寬為5 mm，縫深為C30 水泥混凝土面層和磨耗層總厚度，間距為6 m，待混凝土養(yǎng)護期滿后，清潔縫內(nèi)雜物，采用PG道路嵌縫料填縫，填縫料與混凝土縫壁需粘附緊密不滲水。

4 試驗驗證

4.1 試驗條件

試驗選用某404 四輪驅(qū)動輪式拖拉機為驗證樣機，拖拉機質(zhì)量（含駕駛員、帶配重） 1 318 kg、空擋被拖勻速前行滾動阻力0.32 kN。

環(huán)境條件風(fēng)速不超過5 m/s，大氣壓力不低于96.6 kPa，溫度20±5 ℃范圍內(nèi)。

驗證試驗中采用某1204 型輪式拖拉機為牽引負(fù)荷車，各試驗裝置布置如圖2所示。

4.2 試驗方法

圖2 試驗裝置示意圖

跑道附著系數(shù)驗證試驗，采用樣機1擋、2擋最大牽引力試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證。在驗證跑道上樣機無負(fù)載狀態(tài)啟動，逐漸加載，直到滑轉(zhuǎn)率測試數(shù)據(jù)接近15 %時，穩(wěn)定負(fù)載，直線持續(xù)行駛至少20 m 或維持行駛20 s 的距離（取兩者中時間較長者），讀取的牽引力數(shù)據(jù)。1擋、2擋各取試驗數(shù)據(jù)4組，見表3。

表3 牽引試驗數(shù)據(jù)

4.3 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)表3，1檔試驗無直接滿足輪滑轉(zhuǎn)率（15±0.15）%的最大牽引力，取滑轉(zhuǎn)率14.32 %、15.53% 時牽引力數(shù)據(jù)，內(nèi)插法測算最大牽引力11.225 kN。2 檔試驗直接取滑轉(zhuǎn)率15.08 %對應(yīng)最大牽引力11.217 kN。所以滑轉(zhuǎn)率15.00% 時的牽引力值FT15%=11.225 kN。

5 結(jié)論

該建設(shè)實例借鑒了成熟的透水混凝土路面成型特性，選用專用膠結(jié)劑，一方面，增加了水泥水化體的抗壓和粘結(jié)強度，提升磨耗層路面的耐久性和耐候性，另一方面，極大地延長了可操作時間、提高骨料表面包漿厚度，使砂漿能均勻地包裹在骨料表面不易流墜底層，整體成型效果較好，如圖3。

圖3 拖拉機牽引試驗跑道

混凝土集料選用參考金剛砂耐磨路面施工，換用多種粒度的石英砂、棕剛玉砂、玄武巖混合骨料，既兼顧了混合骨料的高強度要求，又有效通過粒度大小增加了路面粗糙度。

施工過程關(guān)鍵環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制也是施工成功的關(guān)鍵，尤其對新舊混凝土接觸面的特殊處理和平整度的質(zhì)量把控。牽引性能試驗跑道路面不同于應(yīng)用工程道路，此項目是農(nóng)機試驗鑒定與道路工程的跨領(lǐng)域的實踐，是專用試驗設(shè)施與通用工程的有機融合，提升了四川省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備試驗鑒定的供給能力。