CN101793657A - 路面基层抗冲刷性能测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种路面基层抗冲刷性能测试装置，其中包括支架，支架底部设置底盘，旋转支座和挡水板安置于底盘上，挡水板放置在底盘上，套在旋转支座和试件外用于阻挡试验时溅出的水花，电机安置于底盘下、传动轴穿过底盘连接旋转支座与电机，支架顶部设置有喷头。本发明利用该路面基层抗冲刷性能测试装置对不同类型基层进行冲刷能力测试，分析比较不同类型基层混合料的抗冲刷能力，提供可靠的试验依据。

Description

路面基层抗冲刷性能测试设备

技术领域

本发明涉及道路工程路面基层抗冲刷性能测试领域。特别涉及提出一种半刚性基层抗冲刷性能测试设备。

背景技术

路面的水损害是至今为止尚未解决的难题，特别是半刚性基层路面的谁损害相当普遍。产生水破坏的原因很多，一个很重要的原因就是由于路表水由孔隙，接、裂缝处进入面层与半刚性基层交界面，滞留在交界面中的自由水在大量车辆荷载(特别是载重货车高速行驶)作用时，都会产生相当大的动水压力和抽吸力，这两种力的瞬时先后重复作用达到一定的次数后会导致面层与基层脱空，这将导致路面结构受力状况恶化，进而破坏路面结构。由于路面水是无孔不入的完全防止路面水的侵入是不可能的，因此讨论材料特别是半刚性基层的抗冲刷性能就有着其重要意义。

为研究和评价材料的抗冲刷性能，世界各国道路研究工程者为研制开发材料冲刷的试验仪器做了许多有益的工作，其中最具代表性的是法国和澳大利亚的工作者。

在法国，研究人员利用旋转刷或振动台来做基层材料的室内冲刷性能试验。旋转刷试验是依靠旋转着的钢丝刷对试件的表面进行磨刷作用，并通过不同试件被钢丝刷刷下的材料颗粒重量的多少来衡量它们抗冲刷能力的强弱。这种试验方法或许在一定程度上对基层的冲刷过程中类似于机械磨损现象进行了模拟，但在整个试验中没有涉及到水。基层材料在道路面层下受到水流的冲刷作用过程中，不但有类似于机械运动中的磨损现象，而且更重要的是在行车荷载作用下产生动水压力的破坏作用和“泵吸作用”，这些因素在旋转刷试验中都没有被模拟。因而，用这种试验方法来评价半刚性基层材料的抗冲刷能力与实际状况相差甚远。

澳大利亚利用振动台进行水泥处置材料的冲刷试验，首先用CBR模筒制备试件，将试件击实到100％标准击实法的最大干密度，脱模养生并浸水，然后放到钢容器内，向钢容器中注水至水到50mm然后开动振动台5min烘干从试件上冲刷下的水泥处置材料，以确定每分钟的冲刷率(称为冲刷性)。它在试验过程中考虑了水对试件的浸蚀作用及路面面层在行车荷载的作用下对饱水基层顶面的“泵吸作用”。但是，这种试验装置的主要缺陷在于它不能为不同的试件提供相同的试验条件。从表面上来看，在试验过程中振动台的频率是一定的，振动台上钢桶中的试件与振动台的频率应该保持一致。但是，事实上试件所受到的作用力的大小与频率均在很大范围内变化，几乎是无规律的。

在我国，长安大学沙爱民研制冲刷试验设备填补了我国路面材料冲刷性能试验的空白，它主要是利用瞬时加载，封闭体积内水的快速压缩产生荷载应力和动水压力；利用瞬时卸载时，封闭体积内水的快速膨胀造成内外压力差形成动水抽吸作用，通过周期性的瞬时加载和卸载，反复作用，在短期内模拟得到路面长期内承受荷载作用后的变形情况，经过一定的作用次数后，测出试件的冲刷变形量，由变形量来评定该类基层的抗冲刷能力。但其设备复杂，不易在实际工程中推广使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种路面基层抗冲刷性能测试设备，包括支架，支架底部设置底盘，旋转支座和挡水板安置于底盘上，挡水板放置在底盘上，套在旋转支座和试件外用于阻挡试验时溅出的水花，电机安置于底盘下、传动轴穿过底盘连接旋转支座与电机，支架顶部设置有喷头。

进水管连接到水压力机，水压力机引出的出水管连接至喷头。

该设备测试原理简单、操作简便、测试准确、快速，可以实现快捷、客观、准确、高效率检测与评价路面抗冲刷性能。测试设备的检测及仪器的制造费用相对较低，仪器所有元件均为国产，使用、维修方便，并且该测试设备可靠性好，有利于该设备的推广应用。

本发明技术突出的优点在于：

(1)新的试验装置应能准确模拟实际路面板对水的作用而产生的冲刷，主要考虑动水压力的影响，使之与实际冲刷现象联系更加紧密；

(2)新的试验机应该能精确控制试验的冲刷频率和冲刷作用力，保证试验的同一性。同时，根据试验要求可以对这两个试验参数进行调节，能满足不同试验要求；

(3)本试验装置设计思路简单明了，装置简易运输方便。既可以在在实验室做科研使用，也可以在工地用于检测。

附图说明

图1为公路路面基层抗冲刷性能测试仪结构图；

图2为仪器喷头布置图。

下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。

具体实施方式

本发明主要包括水压力部件、测试部件以及支座部件。

参见图1，抗冲刷测试仪器有水压力机2为其提过试验需要的动水压力，水由进水管1进入水压力机2，得到试验需要的压力后由出水管3流入测试部件进行冲刷试验。喷头4位于顶盘9上，仪器有两个喷头，从喷射出一定压力的水柱击打放置在旋转支座5上的试件。电机7和传动轴6带动旋转支座5以一定的速度旋转，从而带动其上的试件旋转，使得试件顶面全部受到水柱冲刷，以此保证数据的准确性和有效性。试件冲刷一定时间隔后，从仪器中取出，测量其重量损失得出冲刷量，而后再进行一个时间间隔的冲刷，测量冲刷量。如此往复直到知道试件重量损失不再有明显变化。得出一组不同冲刷次数下的试件冲刷量，分析其中规律。

参见图2，喷头布置在顶盘上距同心圆心分别R＝1.625cm、4.875cm处。旋转支座5带动试件旋转一周可使得试件顶面全部受到冲刷作用。

该测试装置可以真实地反映不同类型结构基层的抗冲刷性能，保证测试结果的可靠性，其实际应用效果显著。

本发明可评价不同类型基层结构的抗冲刷性能，深入认识基层抗冲刷使用性能的基本变化规律，从而为合理的公路设计提供可靠依据。可以客观准确的反应不同类型基层在不同气候环境下，一定时间内的冲刷破坏情况，为不同地区基层设计和施工提供指导。因此本发明是一种目前为止比较理想而科学的测试设备。此项技术可以运用于路面抗冲刷性能测试中，可以方便快捷地实现预期的目标，具有广泛的应用价值。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案，共分为3个部分：水压力部件、测试部件以及支座部件。所述水压力部件包括进水管，水压力机，出水管。水由进水管进入水压力机内获得试验需要压强后通过出水管流入测试部件进行冲刷试验。所述测试部件包括喷头、旋转支座、传动轴、电机以及挡水板。喷头提供一定动水压力冲刷其正下方旋转支座上的试件，电机和传动轴为旋转支座提供动力，旋转支座带动试件旋转使试件整个顶面全部受到冲刷，挡水板用于阻挡冲刷时水的溅射。所述支座部件包括顶盘、底盘和支撑杆。顶盘放置喷头，底盘放置旋转支座、传动轴以及电机，整个仪器结构由三个支撑杆固定、支撑。

Claims (2)

1.一种路面基层抗冲刷性能测试设备，其特征在于，包括支架(11)，支架(11)底部设置底盘(10)，旋转支座(5)和挡水板(8)安置于底盘(10)上，挡水板(8)放置在底盘(10)上，套在旋转支座(5)和试件外用于阻挡试验时溅出的水花，电机(7)安置于底盘(10)下、传动轴(6)穿过底盘(10)连接旋转支座(5)与电机(7)，支架(11)顶部设置有喷头(4)。

2.根据权利要求1所述的一种路面基层抗冲刷性能测试设备，其特征在于，进水管(1)连接到水压力机(2)，水压力机(2)引出的出水管(3)连接至喷头(4)。

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