CN101907555A - 多功能沥青混合料动态渗水试验仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能沥青混合料动态渗水试验仪，其包括加压系统、密封系统、测量系统三大部分。其中加压系统能够提供水压力范围为0～2MPa。所述密封系统由上盖、外筒、以及多重密封垫组成，保证试件周围的密封性。所述测量系统包括水缸活塞行程测量装置和量筒测量装置。所述三大系统合理地布置在同一个试验台上。本发明通过加压系统和密封系统的配合，能够很好地实现不同压力下沥青混合料的渗水作用的实际情况，并且通过测量系统可测定不同级配下沥青面层混合料在不同压力下的渗水量；试验结果稳定可靠，不同材料试验结果可比性强。并且本发明设计合理、使用操作简便、智能化程度高且性能可靠。

Description

多功能沥青混合料动态渗水试验仪

技术领域

本发明属于路面沥青试验仪器技术领域，涉及一种模拟路面材料渗水作用的仪器，尤其是涉及一种多功能沥青混合料动态渗水试验仪。

背景技术

自然降水通过路面的横坡来排除，所以雨天的路表被一层水膜所覆盖，当车辆在水膜覆盖的路面上高速行驶时，轮胎与路面之间的水不断地被高速运转的轮胎所挤压，产生了动水压力。

在普通道路上，由于行车速度不高，所造成的动水压力不大。常规的沥青混合料技术指标要求已经足以抵抗动水压力的作用，但对于高等级公路，行车速度可以达到120Km/h，动水压力与行车速度的平方成正比，也就是随行车速度呈级数增长。由于高速行车条件下的动水压力远远大于普通路面，所以按照一般标准设计、施工的沥青混合料难以满足高速行车的要求，必须发展适合高速行车条件下的混合料设计指标。

不同的动水压力作用下，沥青混合料的渗水系数会发生变化，这是由于动水压力不断的冲击沥青混合料中的空隙，使空隙不断贯通、扩大。《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ 052-2000)是用沥青混凝土渗水仪测定沥青混合料的渗水系数，这种方法是在自然水压的情况下评价沥青混合料的配合比设计，而沥青混凝土要求表面具有一定的构造深度，在进行渗水实验时，水的流动方向是横向沿着路表面进行渗透，并不是纵向的渗透，所测得的渗水系数是路表构造深度的渗水系数，并且，在沥青混凝土内部，薄的沥青膜阻挡了很多空隙的贯通，在自然水条件下，这层沥青膜会很容易阻挡水的渗透，而在动水压力条件下，这层薄的水膜往往不足以抵挡一次行车所产生的动水压力而破坏，使水能够沿路表纵向进行渗透，因此，在动水压力作用下测得的渗水系数更加科学合理。

桥面铺装设计时，防水粘结层的设置至关重要。公路桥梁和城市立交桥桥面的防水粘结是确保其结构耐久性的重大措施之一。如果桥面铺装未设防水层或者防水效果不好，则从面层渗入的水或防冻盐溶液会引起面板的损坏，甚至腐蚀主梁钢筋，威胁主梁安全。桥面铺装的早期破坏与防水材料的选择、防水层厚度、施工技术和质量等因素有关。但是现在对桥面防水层的评价指标缺乏一个系统的指标，一些指标仍停留在在定性的描述阶段。

因此，应开发一种能够模拟动水压力作用下的沥青混合料和防水材料渗水性能的试验仪器。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种多功能沥青混合料动态渗水试验仪，该种试验仪通过合理的设计，使其能够达到使用操作简便、功能全，能有效克服现有仪器测试结果不能与道路的实际路用性能不符的缺陷和不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这多功能沥青混合料动态渗水试验仪，包括加压系统、密封系统和测量系统，其特征在于：所述加压系统包括一往复活塞式水缸以及驱动该水缸的活塞运动的水缸驱动装置，所述水缸的缸体内腔分别通过管路连接密封系统和水槽，所述水缸与密封系统之间的管路上设有第一截止阀，水缸与水槽之间的管路上设有第二截止阀；所述密封系统包括一上部敞口、底部镂空的外筒，该外筒的敞口上设有上盖，所述上盖与外筒之间设有密封件，所述外筒的内壁上衬有密封垫，所述上盖垂直开设有管路连接头；所述测量系统包括水缸活塞行程测量装置和量筒测量装置，所述量筒测量装置包括量筒和液位计，所述液位计设置于水槽内，所述量筒通过管路和电磁阀与水槽相通，所述液位计的信号输出端与电磁阀的控制端连接。

上述水缸驱动装置包括并行设于水缸两侧的两个油缸，所述水缸和两个油缸的活塞杆并行固定连接在一起，两个油缸并联共同驱动水缸的活塞运动。

上述水缸驱动装置还包括有油箱、三位四通电磁换向阀、泵、溢流阀和调速阀；所述两个油缸的油管分别连接到三位四通电磁换向阀上，所述三位四通电磁换向阀、油箱、泵、溢流阀和调速阀通过油管连接构成控制所述两个油缸的给油控制系统。

上述水缸活塞行程测量装置包括一固定的导向槽，所述导向槽上设有滑块，所述滑块上设有光电开关，所述光电开关连接有继电器的控制端；所述导向槽的旁侧还设有一测量尺所述测量尺与导向槽平行且设置在导向槽的前方，测量尺与所述水缸的活塞杆平行并固定连接；所述继电器连接到泵的控制电路上。

上述外筒的内腔形状适合放置马歇尔标准试件。

上述水缸与密封系统之间的管路上设有压力表。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过加压系统和密封系统的配合，能够很好地实现不同压力下沥青混合料的渗水作用的实际情况，并且通过测量系统可测定不同级配下沥青面层混合料在不同压力下的渗水量；试验结果稳定可靠，不同材料试验结果可比性强。并且本发明设计合理、使用操作简便、智能化程度高且性能可靠。

附图说明

图1为本发明的加压系统示意图；

图2为本发明的密封系统结构示意图；

图3为本发明的水缸活塞行程测量装置结构示意图；

图4为本发明的量筒测量装置结构示意图。

其中：1-油箱；2-吸油滤油器；3-泵；4-溢流阀；5-调速阀；6-油压表；7-电磁阀；8-水缸；9-油缸；10.1-第一截止阀；10.2-第二截止阀；11-水槽；12-压力表；13-连接头；14-连接螺栓；15-上盖；16-第一密封垫；17-第二密封垫；18-试件；19-第三密封垫；20-外筒；21-第四密封垫；22-密封系统；23-连接螺栓；24-测量尺；25-导向座；26-导向槽；27-滑块；28-光电开关；29-继电器；30-水；31-液位计；32-电磁阀；33-量杯。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

本发明的多功能沥青混合料动态渗水试验仪由三部分构成：包括加压系统、密封系统和测量系统。以下结合附图详细描述各系统的结构：

(1)加压系统：

参见图1，加压系统包括一往复活塞式水缸8以及驱动该水缸8的活塞运动的水缸驱动装置，水缸8的缸体内腔分别通过管路连接密封系统和水槽11，水缸8与密封系统之间的管路上设有第一截止阀10.1和压力表12。水缸8与水槽11之间的管路上设有第二截止阀10.2。

水缸驱动装置包括并行设于水缸8两侧的两个油缸9，水缸8和两个油缸9的活塞杆并行固定连接在一起，两个油缸9并联共同驱动水缸8的活塞运动。另外水缸驱动装置还包括有油箱1、三位四通电磁换向阀7、泵3、溢流阀4和调速阀5。两个油缸9的油管分别连接到三位四通电磁换向阀7上，三位四通电磁换向阀7、油箱1、泵3、溢流阀4和调速阀5通过油管连接构成控制所述两个油缸9的给油控制系统。他们的连接关系如图中所示：泵3的进口端通过油管连接到油箱1中，出口端通过油管连接到三位四通电磁换向阀7的进油口上。并且在泵3的出口管路上还设有一个油压表6，泵3的进口处设有一吸油滤油器2。调速阀5和溢流阀4的一端均通过油管连接油箱1里，调速阀5和溢流阀4的另一端连接到泵3的出口管路上。另外从三位四通电磁换向阀7上还直接有一路管道通到油箱1中用于回油。本发明的该加压系统能够提供水压力范围为0～2MPa

(2)密封系统：

本发明的密封系统安装位置如图1所示的22，其包括一上部敞口、底部镂空的外筒20，该外筒20的敞口带有法兰密封的裙边，其上设有上盖15，上盖15与外筒20的敞口之间设有密封件，其中上盖15和外筒20之间的密封件包括第一密封垫16和第二密封垫17，第一密封垫16和第二密封垫17配合形成多重密封垫的密封形式，有效的保证了上盖15的密封效果。为了使装在外筒20内的试件与其内壁贴合紧密，在外筒20的内壁上也衬有密封垫，如图2中的第三密封垫19，图中可以看出第三密封垫19衬在整个外筒20的内壁上。外筒20的底部有一个用于漏水的开口，在第三密封垫19下端与底部的之间还设有第四密封垫21。上盖15垂直开设有管路连接头13，该管路连接头13上接有来自加压系统中连通水缸8缸体的管路。本发明中，当将上盖15盖上之后，外筒20的内腔形状应适合放置马歇尔标准试件18(大：Ф152.4mm×95.3mm，小：Ф101.6mm×63.5mm)。

(3)测量系统：

本发明的测量系统包括水缸活塞行程测量装置和量筒测量装置。

参见图3：水缸活塞行程测量装置包括一固定的导向槽26，导向槽26通过设于其两端的导向座25设置在一个平台上，该导向槽26上设有滑块27，滑块27上设有光电开关28，光电开关28连接有继电器29的控制端。导向槽26的旁侧还设有一测量尺24，所述测量尺24与导向槽26平行且设置在导向槽26的前方，测量尺24的可以沿轴向自由滑动伸向导向槽上的滑块27位置，从而触动滑块27上的光电开关28。测量尺24与水缸8的活塞杆平行并固定连接；继电器29是时间继电器，其连接到加压系统中泵3的控制电路上，通过控制泵3从而控制两个油缸9对水缸8的驱动。

参见图4，量筒测量装置包括量筒33和液位计31，液位计31设置于水槽11内，量筒33通过管路和电磁阀32与水槽11相通，要求量筒33的位置要比水槽11高，这样量筒33中的水才能流入到水槽11中。液位计31的信号输出端与电磁阀的控制端连接。

以上三个系统可以合理地布置在同一个实验台上。

本发明的工作过程如下：

本发明在试验时，将准备好的马歇尔标准试件(大：Ф152.4mm×95.3mm，小：Ф101.6mm×63.5mm)放入外筒20内，并将其放入水槽11。启动系统电源，使泵3开始工作对系统进行供压，打开第二截止阀10.2，将具有中位回油功能的三位四通电磁阀7调向两个并联油缸9活塞杆伸出的位置，排出水缸8的缸体中气体并使水缸8中吸满水，待完成后关闭该第二截止阀10.2，打开第一截止阀10.1，调整三位四通电磁阀7到反向，使油缸9收缩，带动水缸8挤压其中的水到密封系统22。带有压力的水从上盖15上的连接头13进入密封系统22，通过由上盖15和外筒20以及各多重密封垫构成的封闭通路，使有压水通过试件18，从外筒20下部流出。

在正压试验时：渗流量由(水缸行程×水缸截面积)得到相应结果。通过调整滑块27的初始位置，可以确定光电开关28的位置，进而确定计时系统的触发时间，通过预先设定时间继电器29的工作时间可以准确得到水缸8的工作时间。测量尺走过光电开关28的量就是水缸8的行程。

在负压试验时：通过液位计31保证水槽11内水30的液位，如果水30被吸走，则自动打开电磁阀32进行补水。量杯33中下降的水量就是负压试验的渗水量。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种多功能沥青混合料动态渗水试验仪，包括加压系统、密封系统和测量系统，其特征在于：所述加压系统包括一往复活塞式水缸(8)以及驱动该水缸(8)的活塞运动的水缸驱动装置，所述水缸(8)的缸体内腔分别通过管路连接密封系统和水槽(11)，所述水缸(8)与密封系统之间的管路上设有第一截止阀(10.1)，水缸(8)与水槽(11)之间的管路上设有第二截止阀(10.2)；所述密封系统包括一上部敞口、底部镂空的外筒(20)，该外筒(20)的敞口上设有上盖(15)，所述上盖(15)与外筒(20)之间设有密封件，所述外筒(20)的内壁上衬有密封垫，所述上盖(15)垂直开设有管路连接头(13)；所述测量系统包括水缸活塞行程测量装置和量筒测量装置，所述量筒测量装置包括量筒(33)和液位计(31)，所述液位计(31)设置于水槽(11)内，所述量筒(33)通过管路和电磁阀(32)与水槽(11)相通，所述液位计(31)的信号输出端与电磁阀的控制端连接。

2.根据权利要求1所述的多功能沥青混合料动态渗水试验仪，其特征在于：所述水缸驱动装置包括并行设于水缸(8)两侧的两个油缸(9)，所述水缸(8)和两个油缸(9)的活塞杆并行固定连接在一起，两个油缸(9)并联共同驱动水缸(8)的活塞运动。

3.根据权利要求2所述的多功能沥青混合料动态渗水试验仪，其特征在于：所述水缸驱动装置还包括有油箱(1)、三位四通电磁换向阀(7)、泵(3)、溢流阀(4)和调速阀(5)；所述两个油缸(9)的油管分别连接到三位四通电磁换向阀(7)上，所述三位四通电磁换向阀(7)、油箱(1)、泵(3)、溢流阀(4)和调速阀(5)通过油管连接构成控制所述两个油缸(9)的给油控制系统。

4.根据权利要求1或3所述的多功能沥青混合料动态渗水试验仪，其特征在于：所述水缸活塞行程测量装置包括一固定的导向槽(26)，所述导向槽(26)上设有滑块(27)，所述滑块(27)上设有光电开关(28)，所述光电开关(28)连接有继电器(29)的控制端；所述导向槽(26)的旁侧还设有一测量尺(24)所述测量尺(24)与导向槽(26)平行且设置在导向槽(26)的前方，测量尺(24)与所述水缸(8)的活塞杆平行并固定连接；所述继电器(29)连接到泵(3)的控制电路上。

5.根据权利要求1所述的多功能沥青混合料动态渗水试验仪，其特征在于：所述外筒(20)的内腔形状适合放置马歇尔标准试件。

6.根据权利要求1所述的多功能沥青混合料动态渗水试验仪，其特征在于：所述水缸(8)与密封系统之间的管路上设有压力表(12)。

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