CN102253187A - 开放式沥青混合料水和温度耦合试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

开放式沥青混合料水和温度耦合试验装置及方法，它涉及一种沥青混合料试验装置及方法。本发明为了解决沥青混合料试验装置无法施加静水正负压及动水正负循环压力的问题，及沥青混合料试验方法中模拟沥青路面受到的水作用不够全面和效果差等问题。装置：沥青混合料试件置于水压力桶内，活塞与沥青混合料试件之间设置有弹簧，输水孔和排气孔处安装有阀门，压力检测孔处安装有压力表，输水管将第二阀门和水浴箱连通。方法：试件放入水压力桶内，向水压力桶内满注水；活塞没入水中；活塞做上下简谐运动；将活塞再次没入水中；将活塞下降或提升，产生正或负静水压；将第二阀门开启，活塞做简谐运动，产生动水压力。本发明用于沥青混合料试验中。

Description

开放式沥青混合料水和温度耦合试验装置及方法

技术领域

本发明涉及一种沥青混合料试验装置及方法，具体涉及一种开放式沥青混合料水和温度耦合试验装置及方法，属于道路工程材料技术领域。

背景技术

沥青路面的水损害一直是一个重要且亟待解决的问题，提供一种能够有效、准确地模拟水对沥青路面作用的装置及方法有着重要意义。现有试验方法主要包括：静水压缩试验、改进的洛特曼试验(冻融循环)、浸水轮辙试验和环境条件系统ECS。上述方法均是以浸水或冻融循环等方式模拟水作用，并借用一些客观指标的变化来表征沥青混合料受水作用后的性能变化。总的趋势是力求更真实的模拟沥青路面受到的温湿荷载的共同作用。但以冻融循环或真空饱水来模拟沥青路面受到的水作用还不够全面、不够直接、效果差，不能客观模拟水对混合料空隙内的动水压力作用；现有的沥青混合料试验装置无法对沥青混合料试件施加静水正压、静水负压及动水正负循环压力，且压力不可控。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的沥青混合料试验装置无法对沥青混合料试件施加静水正压、静水负压及动水正负循环压力，且压力不可控的问题，以及现有的沥青混合料试验方法中以冻融循环或真空饱水来模拟沥青路面受到的水作用不够全面、不够直接、效果差，不能客观模拟水对混合料空隙内的动水压力作用的问题，进而提供一种开放式沥青混合料水和温度耦合试验装置及方法。

本发明的技术方案是：开放式沥青混合料水和温度耦合试验装置包括活塞、压力表、密封件、排气阀门、水压力桶、第一阀门、水浴箱、输水管、弹簧和第二阀门，水压力桶内设置有台肩，沥青混合料试件置于水压力桶内，且位于台肩上，活塞活动安装在水压力桶的上部，活塞与水压力桶之间设置有密封件，活塞的下端面与沥青混合料试件的上端面之间设置有弹簧，水压力桶的侧壁上开有第一输水孔和第二输水孔，第一输水孔和第二输水孔均位于沥青混合料试件的下方，第一输水孔处安装有第一阀门，第二输水孔处安装有第二阀门，水压力桶的侧壁上开有压力检测孔，压力检测孔位于沥青混合料试件的上方，压力检测孔处安装有压力表，活塞上开有排气孔，排气孔处安装有排气阀门，水浴箱设置在水压力桶的外部，输水管的一端与第二阀门连接，输水管的另一端置于水浴箱内。

本发明的技术方案是：开放式沥青混合料水和温度耦合试验方法的具体过程为：

步骤1、将沥青混合料试件放入水压力桶内，打开第一阀门，由水压力桶的敞口和第一输水孔向水压力桶内满注水，然后关闭第一阀门，注水温度为0℃～100℃；

步骤2、将弹簧置于水压力桶内，开启排气阀门，将活塞塞入水压力桶内，并没入水中；

步骤3、关闭排气阀门，开启第二阀门，活塞沿水压力桶的内壁做上下简谐运动，简谐运动的振幅为1cm～3cm，频率为1Hz～20Hz，水浴箱内的水进入水压力桶内，将沥青混合料试件孔隙中的空气置换，活塞做简谐运动至其下部不再引入新的空气为止，关闭第二阀门；

步骤4、开启排气阀门，将活塞向下运动再次没入水中，关闭排气阀门；

步骤5、若将活塞下降1cm～3cm后静止，则产生正水压；若将活塞提升1cm～3cm后静止，则产生负水压；若将第二阀门开启，活塞做上下简谐运动，简谐运动的振幅为1cm～3cm，频率为1Hz～20Hz，则产生稳定的动水压力。

本发明与现有技术相比具有以下效果：(1)本发明的开放式沥青混合料水和温度耦合试验装置实现了对沥青混合料试件施加静水压力、静水负压及动水正负循环压力，且压力可控，实现了全方位模拟水对沥青路面的作用，利于评价沥青路面的抗水损害能力。(2)本发明的开放式沥青混合料水和温度耦合试验装置结构简单，成本低廉。(3)本发明的开放式沥青混合料水和温度耦合试验方法以具有一定温度及压力的水来模拟沥青路面受到的水作用，客观的模拟了水对混合料空隙内的动水压力作用，试验更合理，更符合实际路面条件，实验结果更加可靠。(4)本发明的开放式沥青混合料水和温度耦合试验方法还具有操作方便的优点。

附图说明

图1是本发明的开放式沥青混合料水和温度耦合试验装置的整体结构主剖视图，图2是图1的A处放大图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的开放式沥青混合料水和温度耦合试验装置包括活塞1、压力表2、密封件3、排气阀门5、水压力桶7、第一阀门8、水浴箱9、输水管10、弹簧11和第二阀门12，水压力桶7内设置有台肩7-1，沥青混合料试件4置于水压力桶7内，且位于台肩7-1上，活塞1活动安装在水压力桶7的上部，活塞1与水压力桶7之间设置有密封件3，活塞1的下端面与沥青混合料试件4的上端面之间设置有弹簧11，水压力桶7的侧壁上开有第一输水孔7-2和第二输水孔7-3，第一输水孔7-2和第二输水孔7-3均位于沥青混合料试件4的下方，第一输水孔7-2处安装有第一阀门8，第二输水孔7-3处安装有第二阀门12，水压力桶7的侧壁上开有压力检测孔7-4，压力检测孔7-4位于沥青混合料试件4的上方，压力检测孔7-4处安装有压力表2，活塞1上开有排气孔1-1，排气孔1-1处安装有排气阀门5，水浴箱9设置在水压力桶7的外部，输水管10的一端与第二阀门12连接，输水管10的另一端置于水浴箱9内。

本实施方式中的水浴箱9可由任何能够提供恒温水的容器替换。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的水压力桶7的敞口7-5为带有裙边的敞口。如此设置，便于安装活塞。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的水压力桶7采用有机玻璃制成。便于试验时观察水压力桶内部的状态。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图2说明本实施方式，本实施方式的密封件3包括多个密封圈3-1，多个密封圈3-1由上至下排布构成多重密封形式。如此设置，活塞1与水压力桶7之间的密封效果更好。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

本实施方式中的密封圈3-1的个数可根据实验装置的具体尺寸规格进行调整。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的开放式沥青混合料水和温度耦合试验方法的具体过程为：

步骤1、将沥青混合料试件4放入水压力桶7内，打开第一阀门8，由水压力桶7的敞口7-5和第一输水孔7-2向水压力桶7内满注水，然后关闭第一阀门8，注水温度为0℃～100℃；

步骤2、将弹簧11置于水压力桶7内，开启排气阀门5，将活塞1塞入水压力桶7内，并没入水中；

步骤3、关闭排气阀门5，开启第二阀门12，活塞1沿水压力桶7的内壁做上下简谐运动，简谐运动的振幅为1cm～3cm，频率为1Hz～20Hz，水浴箱9内的水进入水压力桶7内，将沥青混合料试件4孔隙中的空气置换，活塞1做简谐运动至其下部不再引入新的空气为止，关闭第二阀门12；

步骤4、开启排气阀门5，将活塞1向下运动再次没入水中，关闭排气阀门5；

步骤5、若将活塞1下降1cm～3cm后静止，则产生正水压；若将活塞1提升1cm～3cm后静止，则产生负水压；若将第二阀门12开启，活塞1做上下简谐运动，简谐运动的振幅为1cm～3cm，频率为1Hz～20Hz，则产生稳定的动水压力。

本实施方式的开放式沥青混合料水和温度耦合试验方法是采用具体实施方式一、二、三或四中所述的开放式沥青混合料水和温度耦合试验装置来实现的。

具体实施方式六：本实施方式的步骤1中的注水温度为0℃～30℃。其它条件和步骤与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：本实施方式的步骤1中的注水温度为30℃～50℃。其它条件和步骤与具体实施方式五相同。

具体实施方式八：本实施方式的步骤1中的注水温度为50℃～80℃。其它条件和步骤与具体实施方式五相同。

具体实施方式九：本实施方式的步骤1中的注水温度为80℃～100℃。其它条件和步骤与具体实施方式五相同。

具体实施方式十：本实施方式的步骤3中的活塞1沿水压力桶7的内壁做上下简谐运动，简谐运动的振幅为1cm～2cm，频率为10Hz～20Hz。其它条件和步骤与具体实施方式五、六、七、八或九相同。

具体实施方式十一：本实施方式的步骤3中的活塞1沿水压力桶7的内壁做上下简谐运动，简谐运动的振幅为2cm～3cm，频率为1Hz～10Hz。其它条件和步骤与具体实施方式五、六、七、八或九相同。

Claims (10)

1.一种开放式沥青混合料水和温度耦合试验装置，其特征在于：它包括活塞(1)、压力表(2)、密封件(3)、排气阀门(5)、水压力桶(7)、第一阀门(8)、水浴箱(9)、输水管(10)、弹簧(11)和第二阀门(12)，水压力桶(7)内设置有台肩(7-1)，沥青混合料试件(4)置于水压力桶(7)内，且位于台肩(7-1)上，活塞(1)活动安装在水压力桶(7)的上部，活塞(1)与水压力桶(7)之间设置有密封件(3)，活塞(1)的下端面与沥青混合料试件(4)的上端面之间设置有弹簧(11)，水压力桶(7)的侧壁上开有第一输水孔(7-2)和第二输水孔(7-3)，第一输水孔(7-2)和第二输水孔(7-3)均位于沥青混合料试件(4)的下方，第一输水孔(7-2)处安装有第一阀门(8)，第二输水孔(7-3)处安装有第二阀门(12)，水压力桶(7)的侧壁上开有压力检测孔(7-4)，压力检测孔(7-4)位于沥青混合料试件(4)的上方，压力检测孔(7-4)处安装有压力表(2)，活塞(1)上开有排气孔(1-1)，排气孔(1-1)处安装有排气阀门(5)，水浴箱(9)设置在水压力桶(7)的外部，输水管(10)的一端与第二阀门(12)连接，输水管(10)的另一端置于水浴箱(9)内。

2.根据权利要求1所述的开放式沥青混合料水和温度耦合试验装置，其特征在于：水压力桶(7)的敞口(7-5)为带有裙边的敞口。

3.根据权利要求2所述的开放式沥青混合料水和温度耦合试验装置，其特征在于：水压力桶(7)采用有机玻璃制成。

4.根据权利要求1、2或3所述的开放式沥青混合料水和温度耦合试验装置，其特征在于：密封件(3)包括多个密封圈(3-1)，多个密封圈(3-1)由上至下排布构成多重密封形式。

5.一种采用权利要求1所述的开放式沥青混合料水和温度耦合试验装置进行沥青混合料水和温度耦合试验的方法，其特征在于：沥青混合料水和温度耦合试验的方法具体过程为：

步骤1、将沥青混合料试件(4)放入水压力桶(7)内，打开第一阀门(8)，由水压力桶(7)的敞口(7-5)和第一输水孔(7-2)向水压力桶(7)内满注水，然后关闭第一阀门(8)，注水温度为0℃～100℃；

步骤2、将弹簧(11)置于水压力桶(7)内，开启排气阀门(5)，将活塞(1)塞入水压力桶(7)内，并没入水中；

步骤3、关闭排气阀门(5)，开启第二阀门(12)，活塞(1)沿水压力桶(7)的内壁做上下简谐运动，简谐运动的振幅为1cm～3cm，频率为1Hz～20Hz，水浴箱(9)内的水进入水压力桶(7)内，将沥青混合料试件(4)孔隙中的空气置换，活塞(1)做简谐运动至其下部不再引入新的空气为止，关闭第二阀门(12)；

步骤4、开启排气阀门(5)，将活塞(1)向下运动再次没入水中，关闭排气阀门(5)；

步骤5、若将活塞(1)下降1cm～3cm后静止，则产生正水压；若将活塞(1)提升1cm～3cm后静止，则产生负水压；若将第二阀门(12)开启，活塞(1)做上下简谐运动，简谐运动的振幅为1cm～3cm，频率为1Hz～20Hz，则产生稳定的动水压力。

6.根据权利要求5所述的开放式沥青混合料水和温度耦合试验方法，其特征在于：步骤1中的注水温度为0℃～30℃。

7.根据权利要求5所述的开放式沥青混合料水和温度耦合试验方法，其特征在于：步骤1中的注水温度为30℃～50℃。

8.根据权利要求5所述的开放式沥青混合料水和温度耦合试验方法，其特征在于：步骤1中的注水温度为50℃～80℃。

9.根据权利要求5所述的开放式沥青混合料水和温度耦合试验方法，其特征在于：步骤3中的活塞(1)沿水压力桶(7)的内壁做上下简谐运动，简谐运动的振幅为1cm～2cm，频率为10Hz～20Hz。

10.根据权利要求5所述的开放式沥青混合料水和温度耦合试验方法，其特征在于：步骤3中的活塞(1)沿水压力桶(7)的内壁做上下简谐运动，简谐运动的振幅为2cm～3cm，频率为1Hz～10Hz。

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