CN101216401B - 沥青混合料动水压力冲刷试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种沥青混合料动水压力冲刷试验方法及装置，方法的步骤为：将沥青混合料试件放入密闭容器内并浸没在水中；将水加热至要求模拟的温度并保温，并向密闭容器中充入压缩空气至0.68～0.7MPa，即向水和试件施加正压力；再将密闭容器泄压到常压，并将所述密闭容器抽真空至-0.095～-0.1MPa，即向水和试件施加负压力；依上述过程循环，从而完成沥青混合料动水压力冲刷的模拟过程；上述步骤前后分别测试沥青混合料试件水损坏抵抗能力的判定指标；本发明对沥青混合料试件施加动水压力，模拟沥青路面实际工况，检验沥青混合料的水稳定性，得到沥青混合料抗水损害性能衰减的规律，以及沥青在混合料中迁移的规律。
Description
技术领域
本发明涉及沥青混合料水稳定性检验装置，具体是指一种沥青混合料动水压力冲刷试验方法及装置。
背景技术
在沥青路面积水时，汽车轮胎的通过会形成一种水力冲刷现象。在轮胎前面的水受轮胎挤压挤入路面表面的空隙中，造成水压力，轮胎通过后在轮胎后方又产生真空负压，将空隙中的水吸出，这种挤入和吸出的反复循环形成了水力冲刷，并逐渐将沥青膜从集料表面剥离[1]。
Lottman法即AASHTO T283-98以及Tunicliff-Root法被认为是目前国际上评价沥青混合料抵抗水损害性能的最严格、最有效的方法[1]，这些试验方法得到的试验结果与沥青路面的现场性能具有良好的相关性，能够大致模拟沥青路面在浸水、冻融等条件下抵抗水损坏的能力，操作复杂程度中等。我国相关研究则对沥青混合料水稳定性检验的冻融劈裂试验方法进行了大量的研究[1]。尽管如此，已有的试验、研究都是利用负压对沥青混合料进行饱水[2-6]，而不是利用负压使得沥青膜从石料表面迁移、剥落，有些方法则不能施加负压力[7]，因而不能反映动水压力对沥青路面的破坏作用。上述引用文件出处如下：
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发明内容
本发明的目的在于模拟高速转动轮胎产生之动水压力、分析上述环境因素带来的影响，克服现有试验技术不足，提供一种能对沥青混合料试件施加正、负压力交替、循环的作用的动水压力冲刷试验方法。
本发明的另一目的在于提供实现上述方法的沥青混合料动水压力冲刷试验装置。
本发明的目的通过下述方案实现：本沥青混合料动水压力冲刷试验方法，包括以下步骤：
(1)模拟动水压力冲刷前，测试沥青混合料试件水损坏抵抗能力的判定指标，包括物理指标(试件上、下两部分的油石比和空隙率)、力学指标(试件的劈裂强度)；
(2)将沥青混合料试件放入密闭容器内并浸没在水中；
(3)将水加热至要求模拟的温度并保温，并向密闭容器中充入压缩空气 至0.68～0.7MPa，即向水和试件施加正压力；再将密闭容器泄压到常压，并将所述密闭容器抽真空至-0.095～-0.1MPa，即向水和试件施加负压力；依上述过程循环，从而完成沥青混合料动水压力冲刷的模拟过程；
(4)模拟动水压力冲刷后，测试步骤(1)所述沥青混合料试件水损坏抵抗能力的判定指标。
为更好地实现本发明，所述沥青混合料试件所属类型没有限制，包括击实试件、旋转压实试件或路面现场芯样均可用于本发明所述的试验方法。
用于上述方法的沥青混合料动水压力冲刷试验装置包括密闭容器、空压机、真空泵、正压电磁阀、泄压用电磁阀、真空电磁阀、控制电路、温度传感器、加热棒、智能控制数显表；
所述空压机通过减压阀与正压电磁阀连接，密闭容器的上盖与正压电磁阀、泄压用电磁阀、真空电磁阀分别连通，真空电磁阀与真空泵连接；
密闭容器内装有水，沥青混合料试件浸没在水中并通过钢丝网支承，以与发热棒隔离；
智能控制数显表与设置在密闭容器侧壁的热电阻温度传感器、钢丝网下部的加热棒分别连接；在智能控制数显表控制面板上可设置不同的试验温度，根据热电阻温度传感器的信号，智能控制数显表对加热棒供、断电，从而测试并控制容器内水的温度，实现温度控制；
所述控制电路与正压固态继电器、泄压用固态继电器、真空固态继电器分别连接，正压固态继电器、泄压用固态继电器、真空固态继电器与正压电磁阀、泄压用电磁阀、真空电磁阀分别相应连接；
空压机、真空泵、控制电路分别外接电源。
为更好地实现本发明，由于抽真空时水的汽化加速，所述真空电磁阀与真空泵之间的空气管道上设置有干燥器，用于吸附空气中的水蒸汽，保护真空泵；
作为一种结构的改进，所述密闭容器的上盖还设置有手动阀，在试验过程中需要临时中断试验打开密闭容器时，可以通过手动阀手动排气；该手动阀还可作为容器内补水的入口。
作为一种结构的改进，所述泄压用电磁阀还连接有止回阀，在抽真空时可以阻止空气从泄压用电磁阀进入密闭容器内。
所述空压机、真空泵在试验时为常开；所述正压电磁阀、泄压用电磁阀、真空电磁阀为常闭型；所述控制电路为PLC控制电路，用于设置时间，控制正压固态继电器、泄压用固态继电器、真空固态继电器分别对正压电磁阀、泄压 用电磁阀、真空电磁阀供、断电。
所述减压阀用于调整空压机输出压力，使得密闭容器内压力稳定在0.68～0.7MPa。
所述钢丝网为带支架的活动式钢丝网，方便装置的拆装。
本发明的工作原理是：将试件浸没在水中，施加正压力时，水被压缩，同时试件的空隙中残留的空气被压缩，水进一步充满试件的空隙，即在空隙中流动；施加负压力时，水从空隙中流出。正负压力交替作用下水在试件空隙中的这种流动模拟了沥青路面空隙中的实际情况。由于正压力是通过向密闭容器内充入压缩空气实现的，在容器内水面上压力处处相等，水面仍将保持为平面整体下降(负压时上升)，而不是像通过压头给试件直接施加压力那样，通过压缩试件的空隙结构将空隙水挤出，使得水面扰动。
气压均匀地作用于水面时，通过水等值地向沥青混合料试件传递压力，忽略水的自重压力作用时，试件承受均布的水压力作用，处处相等，方向垂直于作用面。可见试件在竖直轴向承受压力，当气压与轮胎压力相当时，该轴向压力与路面实际条件符合。
采用本发明的动水压力冲刷试验，可以从沥青混合料试件的物理指标检测和力学指标检测两个方面来判定沥青混合料水损坏抵抗能力，从而检验沥青混合料的水稳定性，得到沥青混合料抗水损害性能衰减的规律，以及沥青在混合料中迁移、剥落的规律。所述物理指标的检测要求分别测试动水压力冲刷前后试件上、下两部分的油石比和空隙率变化情况，其反映试件组成结构的变化情况；力学指标的检测要求分别测试动水压力冲刷前后试件的劈裂强度，其反映试件粘结强度的变化情况。
相对于现有技术，本发明具有如下的优点及效果：
(1)本发明能模拟沥青路面实际工况，对沥青混合料试件施加正、负压力交替、循环的作用，即动水压力作用，从而检验沥青混合料的水稳定性，得到沥青混合料抗水损害性能衰减的规律，以及沥青在混合料中迁移的规律。
(2)本发明通过选择不同工作效率的空压机和真空泵，可以调节正、负压力大小、频率；对试件所属沥青混合料类型没有限制，击实试件、旋转压实试件或路面现场芯样均可试验；试验温度可以调节，以更好地模拟路面现场实际条件。
附图说明
图1是本发明沥青混合料动水压力冲刷试验装置的结构示意图；
图2是图1所示沥青混合料试件受力示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
如图1所示，本沥青混合料动水压力冲刷试验装置，包括密闭容器19、空压机5、真空泵6、PLC控制电路1、正压电磁阀11、泄压用电磁阀12、真空电磁阀13、加热棒16、智能控制数显表20、热电阻温度传感器22；
空压机5通过减压阀7与正压电磁阀11连接，密闭容器19的上盖与正压电磁阀11、泄压用电磁阀12、真空电磁阀13分别连通，同时，上盖上还安装有压力表9；真空电磁阀13与真空泵6连接，真空电磁阀13与真空泵6之间的空气管道上设置有干燥器14；密闭容器19内装有水18，沥青混合料试件21浸没在水18中并通过带支架的活动式钢丝网15支承；设置在钢丝网15下部的加热棒16、密闭容器19侧壁的热电阻温度传感器22分别与智能控制数显表20连接；PLC控制电路1与正压固态继电器2、泄压用固态继电器3、真空固态继电器4分别连接，正压固态继电器2、泄压用固态继电器3、真空固态继电器4与正压电磁阀11、泄压用电磁阀12、真空电磁阀13分别相应连接；空压机5、真空泵6、PLC控制电路1分别外接电源。
如图1所示，密闭容器19的上盖还设置有手动阀10，在试验过程中需要临时中断试验打开密闭容器时，可以通过手动阀进行手动排气；该手动阀还可作为密闭容器19内补水的入口。泄压用电磁阀12还连接有止回阀8，在抽真空时可以阻止空气从泄压用电磁阀12进入密闭容器19内。
空压机5、真空泵6为常开；正压电磁阀11、泄压用电磁阀12、真空电磁阀13为常闭型；PLC控制电路1用于设置时间，控制正压固态继电器2、泄压用固态继电器3、真空固态继电器4分别对正压电磁阀11、泄压用电磁阀12、真空电磁阀13供、断电。减压阀7用于调整空压机输出压力，使得密闭容器19内压力稳定在0.68～0.7MPa。
沥青混合料试件21所属类型没有限制，可以采用击实试件、旋转压实试件或路面现场芯样。
采用本装置进行沥青混合料动水压力冲刷试验的过程是这样的：
(1)模拟动水压力冲刷前，测试沥青混合料试件水损坏抵抗能力的判定指标，包括物理指标、力学指标，物理指标即试件上、下两部分的油石比和空 隙率，力学指标即试件的劈裂强度；
(2)打开密闭容器19上盖，放入沥青混合料试件21，使之支承在钢丝网上并浸没在水18中，上紧螺丝使上盖密封，关闭手动阀；
(3)通过智能控制数显表及热电阻温度传感器、加热棒，将水加热至要求模拟的温度并保温，连通和开启空压机5和真空泵6，给PLC控制电路1接通电源，即可按下述控制流程开始动水冲刷试验；
控制流程：正压电磁阀11(1.6MPa)开启4s，空压机5向密闭容器19中充压至0.68～0.7MPa，即向水和试件施加正压力；泄压用电磁阀12(1.6MPa)开启1.5s排气至大气压；真空电磁阀13(-0.1MPa)开启2.5s，对密闭容器19抽真空达到-0.095～-0.1MPa，即向水和试件施加负压力；即动水压力施加的频率是每8s一次，依此循环1420～1450次，从而完成沥青混合料动水压力冲刷的模拟过程。如图1、2所示，空气17的压力P均匀地作用于水面18时，通过水等值地向沥青混合料试件21传递压力，忽略水的自重压力作用时，沥青混合料试件21承受均布的水压力作用，处处大小相等，方向垂直于作用面。可见沥青混合料试件21在竖直轴向承受压力，当气压P与轮胎压力相当时，该轴向压力与路面实际条件符合。
(4)模拟动水压力冲刷完毕，将PLC控制电路1切断电源，关闭空压机5和真空泵6，打开手动阀10，旋松螺丝打开上盖，取出沥青混合料试件21，测试步骤(1)所述沥青混合料试件水损坏抵抗能力的判定指标。
根据上述模拟动水压力冲刷前后沥青混合料试件水损坏抵抗能力的判定指标(试件上、下两部分的油石比和空隙率以及试件的劈裂强度)的测试结果，从而得出沥青混合料试件21的沥青从石料表面迁移、剥落的情况，分析沥青混合料的水稳定性，得到沥青混合料抗水损害性能衰减的规律，以及沥青在混合料中迁移的规律。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例(例如当采用更大功率的空压机和真空泵时，达到要求的正压力和真空度所需要的时间缩短)，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
Claims (7)
1.沥青混合料动水压力冲刷试验装置，其特征在于：包括密闭容器、空压机、真空泵、正压电磁阀、泄压用电磁阀、真空电磁阀、控制电路、热电阻温度传感器、加热棒、智能控制数显表；所述空压机通过减压阀与正压电磁阀连接，密闭容器的上盖与正压电磁阀、泄压用电磁阀、真空电磁阀分别连通，真空电磁阀与真空泵连接；密闭容器内装有水，沥青混合料试件浸没在水中并通过钢丝网支承，以与发热棒隔离；智能控制数显表与设置在密闭容器侧壁的热电阻温度传感器、钢丝网下部的加热棒分别连接；所述控制电路与正压固态继电器、泄压用固态继电器、真空固态继电器分别连接，正压固态继电器、泄压用固态继电器、真空固态继电器与正压电磁阀、泄压用电磁阀、真空电磁阀分别相应连接；空压机、真空泵、控制电路分别外接电源。
2.根据权利要求1所述沥青混合料动水压力冲刷试验装置，其特征在于：所述控制电路为PLC控制电路。
3.根据权利要求1所述沥青混合料动水压力冲刷试验装置，其特征在于：所述真空电磁阀与真空泵之间的空气管道上设置有干燥器。
4.根据权利要求1所述沥青混合料动水压力冲刷试验装置，其特征在于：所述密闭容器的上盖还设置有手动阀。
5.根据权利要求1所述沥青混合料动水压力冲刷试验装置，其特征在于：所述泄压用电磁阀还连接有止回阀。
6.根据权利要求1所述沥青混合料动水压力冲刷试验装置，其特征在于：所述正压电磁阀、泄压用电磁阀、真空电磁阀为常闭型。
7.根据权利要求1所述沥青混合料动水压力冲刷试验装置，其特征在于：所述钢丝网为带支架的活动式钢丝网。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20101215 Termination date: 20140109 |