CN102706760B - 沥青混合料动水冲刷仪 - Google Patents

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Abstract

一种沥青混合料动水冲刷仪，包括固定支架以及设在固定支架上的升降机构、恒温水浴箱和冲刷筒，冲刷筒的顶部通过导管与恒温水浴箱相联通，冲刷筒的内壁上设用于固定沥青混合料试件的限位部件，限位部件下方冲刷筒内设与活塞连杆联接的活塞，活塞连杆的另一端延伸至冲刷筒的底部外侧与升降机构相联。通过活塞运动对沥青混合料试件施加来回的动水冲刷，能够真实地模拟沥青路面的实际工况，根据活塞运动速率来调节需要的动水压力以及通过恒温水浴根据不同的试验要求调节不同的水温，使测试环境与实际工况接近，试验结果真实、准确。本发明结构简单、使用方便，可用于沥青混合料的抗动水冲刷试验和抗动水冲刷稳定性试验。

Description

沥青混合料动水冲刷仪
技术领域
本发明属于沥青混合料的性能测试试验仪器或装置，具体涉及到用水冲刷沥青混合料的实验仪器。
背景技术
当车辆在水膜覆盖的沥青路面上高速行驶时，轮胎与路面之间的水不断地被高速运转的轮胎所挤压，轮胎正前方的水被挤压进沥青路面而产生动水压力，同时轮胎正后方产生真空区，将水从路面内部抽提出，这两部分共同作用来回冲刷沥青混合料，对沥青膜产生冲刷作用，降低了沥青结合料与集料的粘附性，加快沥青膜从集料表面的剥离，导致沥青混合料结构破坏，发生松散、剥落等病害。
我国目前评价沥青混合料水稳定性采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，两者都属于静态试验，与沥青路面实际动水冲刷受力模式相差甚远，即室内试验条件与沥青路面实际工况相差较大，因此设计开发一种能够模拟沥青路面实际所受荷载、水、温度共同作用的动水压力冲刷试验装置变得十分必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述沥青混合料水稳定性测试试验设备所存在的缺点，本发明提供了一种能够模拟沥青路面实际所受荷载、水、温度共同作用的动水压力冲刷环境、测试偏差小的沥青混合料动水冲刷仪。
解决上述技术问题的技术方案是：它包括固定支架以及设置在固定支架上的升降机构、恒温水浴箱和冲刷筒，冲刷筒的顶部通过导管与恒温水浴箱相联通，冲刷筒的内壁上设置有用于固定沥青混合料试件的限位部件，限位部件下方冲刷筒内设置有与活塞连杆联接的活塞，活塞连杆的另一端延伸至冲刷筒的底部外侧与升降机构相联。
本发明的冲刷筒为：在筒体顶部设置有上盖板、底部设置有下封板，上盖板上设置有与固定支架联接的上连杆。
本发明的限位部件包括设置在筒体上端的上限位块和设置在筒体中部的下限位块，沥青混合料试件的上端面设置在上限位块上、下端设置在下限位块上，沥青混合料试件的上表面与上盖板之间形成第一密闭空腔、下表面与活塞之间形成第二密闭空腔，第一密闭空腔通过导管与恒温水浴箱相联通。
本发明的活塞与活塞连杆通过万向接头联接。
本发明还包括在设置上盖板上与第一密闭空腔相联通的第一压力表以及设置在筒体外壁与第二密闭空腔相联通的第二压力表。
本发明通过活塞运动对沥青混合料试件施加来回的动水冲刷，能够真实地模拟沥青路面的实际工况，根据活塞运动速率来调节需要的动水压力以及通过恒温水浴根据不同的试验要求调节不同的水温，使测试环境与实际工况接近，试验结果真实、准确。本发明结构简单、使用方便，可用于沥青混合料的抗动水冲刷试验，还可用于沥青混合料的抗动水冲刷稳定性试验。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图。
图2是SK70#沥青混合料冻融劈裂试验与动水冲刷劈裂试验残留强度比图。
图3是改性沥青混合料冻融劈裂试验与动水冲刷劈裂试验残留强度比图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
参见图1，本实施例的沥青混合料动水冲刷仪由固定支架1、上盖板2、第二压力表3、上连杆4、上限位块5、导管6、恒温水浴箱7、筒体8、下限位块9、密封圈10、下封板11、活塞连杆12、液压泵13、液压阀门14、液压油缸15、万向接头16、活塞17、第一压力表18联接构成。
本实施例中，在固定支架1上用螺纹紧固联接件固定联接有升降机构、恒温水浴箱7以及冲刷筒。恒温水浴箱7是现有技术的常规结构，升降机构采用现有技术中的常规的液压驱动机构，本实施例的升降机构由液压泵13、液压阀门14、液压油缸15联接构成，由液压泵13、液压阀门14、液压油缸15用螺螺纹紧固联接件固定联接在固定支架1的底部，液压阀门14通过导管与液压泵13和液压油缸15相联通。
本实施例的冲刷筒由上盖板2、上连杆4、筒体8、下封板11联接构成。筒体8的上端用螺螺纹紧固联接件固定联接有上盖板2，上盖板2上加工有通孔，导管6的一端穿过该通孔插入到筒体8内、另一端插入到恒温水浴箱7内，导管6将筒体8与恒温水浴箱7相联通，筒体8下端用螺纹紧固联接件固定联接有下封板11，上盖板2的上表面通过螺纹联接有上连杆4，上连杆4用螺纹紧固联接件固定联接在支架1上，在筒体8与内壁上部用螺螺纹紧固联接件固定联接有上限位块5，筒体8内壁下部用螺螺纹紧固联接件固定联接有下限位块9，上限位块5和下限位块9构成本实施例的限位部件，上限位块5和下限位块9用于将沥青混合料试件固定在筒体8内能够接受水冲刷，沥青混合料试件的侧壁筒体8内壁紧密贴接，实现水从沥青混合料试件内部穿过，避免水从试件周边流动，实现对沥青混合料内部结构的动水冲刷，能更好地模拟沥青路面在车轮作用下，受动水冲刷的实际工况。青混合料试件的上表面与上盖板2之间形成第一密闭空腔，第一密闭空腔通过导管6与恒温水浴箱7相联通，第一密闭空腔内装有水。筒体8内安装有活塞17，活塞17可在筒体8内作上下往复运动，活塞17的侧面上安装有密封圈10，密封圈10使得活塞17的上表面与沥青混合料试件之间形成第二密闭空腔，第二密闭空腔内装有水。活塞17的下表面用螺螺纹紧固联接件固定联接万有向接头16，活塞连杆12的上端用螺螺纹紧固联接件与万向接头16联接，活塞连杆12的下端穿出下封板11与液压油缸15活塞杆通过螺纹联接。使用者操作液压阀门14使得液压泵13与液压油缸15相联通，液压油缸15的活塞杆上下移动，带动活塞17在筒体8内上下运动。在上盖板2的上表面通过螺纹联接安装有第一压力表18，第一压力表18与第一密闭空腔相联通，第一压力表18用于测试第一密闭空腔内的水压，筒体8的侧壁上通过螺纹联接安装有第二压力表3，第二压力表3与第二密闭空腔相联通，第二压力表3用于测试第二密闭空腔内的水压。
本实施例的沥青混合料动水冲刷仪的工作原理如下：
将冲刷筒的上连杆4固定在固定支架1上，打开液压阀门14，启动液压泵13开始工作，液压油缸15的活塞杆通过活塞连杆12带动活塞17在筒体8内上下运动。当活塞17向上运动时，水从沥青混合料试件下方的第二密闭空腔流经沥青混合料试件的孔隙流向上方的第一密闭空腔，通过导管6流入恒温水浴箱7；当活塞17向下运动时，活塞17和沥青混合料试件之间的第二密闭空腔内形成真空区，在大气压作用下，水从沥青混合料试件的上方经混合料试件的孔隙流向第二密闭空腔的真空区，如此往复，模拟沥青路面在车辆荷载作用下不断承受动水压力冲刷作用的实际工况，建立室内试验与实际路况的相关性。
实施例2
本实施例的升降机构是电动推杆，电动推杆的推杆用联接件与活塞连杆12项链，通过推杆的伸出或者缩进从而带动活塞连杆12推动活塞17在冲刷筒的筒体8内上下运动。本实施例的升降机构也可采用机械设计中齿轮齿条传动机构，齿条用联接件与活塞连杆12相联接，齿轮与电动机的输出轴相联，齿条上下移动带动活塞连杆12推动活塞17在冲刷筒的筒体8内上下运动。其他的零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。
为了验证本发明的有益效果，发明人采用本发明实施例1的沥青混合料动水冲刷仪进行了实验，实验结果如下：
按交通部JTG E-20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T 0702-2011试验方法进行动水冲刷实验，根据JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范分别采用两种不同沥青制作的四种级配AC-13、AC-16、SAC-16、AC-20沥青混合料试件，并进行动水冲刷试验、冻融劈裂试验。
四组沥青混合料关键体积指标见表1。
表1 沥青混合料相关指标
沥青 SK70 SBS SK70 SBS SK70 SBS SK70 SBS
级配 AC-13 AC-13 AC-16 AC-16 AC-20 AC-20 SAC-16 SAC-16
公称最大粒径(mm) 13 13 16 16 20 20 16 16
油石比(％) 4.95 4.95 4.68 4.68 4.21 4.21 4.7 4.7
孔隙率(％) 6.8 6.8 7.0 7.0 6.5 6.5 6.5 6.5
有效沥青膜厚(μm) 8.35 8.29 8.46 8.40 8.88 8.82 6.37 6.32
采用T 0729-2000中的劈裂强度评价动水冲刷后试件的力学性能，并将T0729-2000沥青混合料冻融劈裂试验结果与动水冲刷劈裂试验结果进行比较，实验结果见表2、图2、图3。
表2冻融劈裂与冲刷劈裂试验结果
由表2可见，经动水冲刷后两类沥青混合料的劈裂强度比均大幅降低，相比于静水试验，动水冲刷试验对于沥青混合料的作用环境更加苛刻，使沥青混合料力学性能衰减加剧。
图2和图3所示分别为SK70#基质混合料和SBS改性沥青混合料经过两种试验后的劈裂残留强度比。由图2和图3可见，无论哪种类型的沥青混合料，经动水冲刷后，其残留强度比均大幅下降。

Claims (1)

1.一种沥青混合料动水冲刷仪，在固定支架(1)上设置有升降机构和筒体(8)，筒体(8)顶部设置有上盖板(2)、底部设置有下封板(11)，上盖板(2)上设置有与固定支架(1)联接的上连杆(4)，筒体(8)的顶部通过导管(6)与恒温水浴箱(7)相联通，筒体(8)的内壁上设置有用于固定沥青混合料试件的限位部件，限位部件下方冲刷筒内设置有与活塞连杆(12)联接的活塞(17)，活塞连杆(12)的另一端延伸至冲刷筒的底部外侧与升降机构相联，上盖板(2)上设置第一压力表(18)，筒体(8)外壁设置第二压力表(3)，其特征在于：在固定支架(1)上设置有恒温水浴箱(7)：所述的限位部件包括设置在筒体(8)上端的上限位块(5)和设置在筒体(8)中部的下限位块(9)，沥青混合料试件的上端面设置在上限位块(5)上、下端设置在下限位块(9)上，沥青混合料试件的上表面与上盖板(2)之间形成第一密闭空腔、下表面与活塞(17)之间形成第二密闭空腔，第一密闭空腔通过导管(6)与恒温水浴箱(7)相联通。
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