CN103471946B - 一种水泥混凝土路面加速磨耗试验装置及其试验方法 - Google Patents

Abstract

一种水泥混凝土路面加速磨耗试验装置及其试验方法，包括密闭工作箱，所述密闭工作箱内设置支撑台，支撑台上部设置测试部件，其中，测试部件包括提供荷载的可调荷载板、固定在密闭工作箱上的动力装置和用于模拟路面轮胎作用的硬质钢轮，硬质钢轮上设置连接件，连接件的顶部设置支撑装置，支撑装置上放有可调荷载板；动力装置通过动力转换装置带动硬质钢轮在设置于支撑台上的水泥混凝土试件上滚动。本发明装置操作简便，经济实用。本发明的试验方法测试原理简单，弥补了人工方法测试的不足，本发明中荷载以及磨耗速度均为可调，便于模拟不同的道路交通条件并且表征指标简单易懂。本发明针对混凝土磨耗性能的测试，用于评价混凝土抗磨耗性能。

Description

一种水泥混凝土路面加速磨耗试验装置及其试验方法

技术领域

本发明属于道路工程混凝土抗磨耗性能领域，特别涉及一种混凝土路面加速磨耗试验装置及其试验方法。

背景技术

水泥混凝土路面在行车荷载和车轮轮胎的作用下，反复受到磨损和冲击的双重作用。其作用过程首先是混凝土表面砂浆层被磨耗，混凝土中的粗骨料逐渐暴露并失去砂浆的保护，这一过程表现的主要形式为磨耗；当混凝土中的上层粗骨料大部分暴露后，路面的耐磨性比新路面的状态有所增强，表面纹理深度下降速度减慢，原来对砂浆的磨耗过程也逐渐向对粗骨料的磨光过程发生转变，这一过程表现的主要形式为磨光。在摩擦学中，将这两种现象统称为混凝土路面的“磨损”。

混凝土路面的磨耗性的影响因素主要有内因和外因两部分。混凝土的耐磨性的内因取决于硬化水泥浆和骨料的硬度和强度以及它们之间的黏结力。而外因主要是冻融循环、温度湿度、磨耗方式等因素。冻融破坏是寒区路面结构破坏的主要形式，而这也无疑加剧了对表层的磨耗层的破坏程度。寒冷地区冻融循环是成为路面剥蚀破坏的主要原因，但混凝土表面的磨耗却无处不在地导致上述破坏的加速和恶化。工程中常见的路面磨损有磨粒磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损等。其中尤以磨粒磨损对工程造成的损失最大，磨粒磨损可进一步分为二体磨损和三体磨损，由相关文献可知在磨损过程中主要是三体磨损起作用，它有疲劳磨损产生的脱落物及砂石等异物进入到橡胶轮胎与水泥路面两体之间，变成为二者的磨料，由于轮胎花纹与地面间的嵌挤使磨料被瞬间卡在两体之间，而不能自由滚动，另一方面磨料为使自己以最低的能量状态存在又要在两磨面之间发生滚动，此时磨料对路面结构形成切削磨损，而温度湿度也同样影响混凝土路面的磨耗情况。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种水泥混凝土路面加速磨耗试验装置及其试验方法。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种水泥混凝土路面加速磨耗试验装置，包括密闭工作箱，所述密闭工作箱内设置支撑台，支撑台上部设置测试部件，其中，测试部件包括提供荷载的可调荷载板、固定在密闭工作箱上的动力装置和用于模拟路面轮胎作用的硬质钢轮，硬质钢轮上设置连接件，连接件的顶部设置支撑装置，支撑装置上放有可调荷载板；动力装置通过动力转换装置带动硬质钢轮在设置于支撑台上的水泥混凝土试件上滚动。

所述连接件上设置用于撒布沙粒的撒布器。

所述水泥混凝土路面加速磨耗试验装置还包括设置在水泥混凝土试件的一侧的用于给水泥混凝土试件供水的供水装置和设置于水泥混凝土试件底部的废水收集箱。

所述密闭工作箱上设置用于控制密闭工作箱内温湿度的控制台。

所述密闭工作箱上内设置用于记录硬质钢轮对水泥混凝土试件作用次数的红外发射计数器。

所述动力装置为电动机，动力转换装置为往复传动机构，连接件为钢柱；硬质钢轮中通过轴承设置心轴，心轴分别与往复传动机构的输出端和钢柱连接。

一种水泥混凝土路面加速磨耗试验装置的试验方法，包括以下步骤：

1）成型好符合尺寸要求的水泥混凝土试件，并仿照路面进行刻槽抗滑处理，在水泥混凝土试件表面撒布细粒砂，用硬质钢轮来回滚动若干次以使细粒砂填充于刻槽内并选取参照物记录水泥混凝土试件初始高度；

2）将水泥混凝土试件表面细粒砂清理干净并称取重量，再将水泥混凝土试件固定于支撑台上；

3）放下硬质钢轮并紧贴于水泥混凝土试件表面，按照实际路面情况调节可调荷载板并向撒布器中装入符合实际路况的沙粒，然后调节好沙粒流速；

4）根据实际路况调节供水装置的水流速度，通过控制台控制密闭工作箱内温度湿度或者冻融循环次数并开始试验；

5）当红外发射计数器记录次数达到试验要求次数时停止试验，试验结束后清理干净水泥混凝土试件表面，然后在水泥混凝土试件表面撒布细粒砂至试验开始前所记录初始高度，然后称取所有细粒砂重量；

6）试验开始之前与结束后的细粒砂的重量之比为评价磨耗性能的指标。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明通过在密闭工作箱内设置动力装置，动力装置通过动力转换装置给硬质钢轮提供动力；连接件顶端设置支撑装置，支撑装置上的可调荷载板给硬质钢轮提供荷载，硬质钢轮以一定的速度和荷载作用于设置在支撑台上的水泥混凝土试件上，硬质钢轮模拟路面轮胎的作用，完成了对水泥混凝土试件的磨耗试验，本发明装置操作简便，经济实用。本发明的试验方法测试原理简单，弥补了人工方法测试的不足，本发明中荷载以及磨耗速度均为可调，便于模拟不同的道路交通条件并且表征指标简单易懂。本发明针对混凝土磨耗性能的测试，用于评价混凝土抗磨耗性能。

进一步的，本发明通过设置控制台，可以使密闭工作箱内维持一定的温度湿度；通过撒布器向水泥混凝土试件上撒布一定数量一定粒径的石粒；设置供水装置，可以模拟真实路面在雨天的磨耗情况；通过设置红外发射计数器可以记录硬质钢轮对水泥混凝土试件的作用次数。本发明真实模拟水泥混凝土路面的磨耗情况，考虑冻融循环、温度湿度、磨耗方式以及路面积水等多种因素对混凝土磨耗性能的影响过程，完成了对水泥混凝土路面的磨耗试验。

附图说明

图1为水泥混凝土路面加速磨耗试验装置示意图；

其中，1为密闭工作箱，2为控制台，3为支撑台，4为水泥混凝土试件，5为废水收集箱，6为供水装置，7为硬质钢轮，8为可调荷载板，9为动力装置，10为撒布器，11为红外发射计数器，12为动力转换装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的内容做进一步详细说明。

参照图1，本发明包括密闭工作箱1，所述密闭工作箱1内设置红外发射计数器11和支撑台3，支撑台3上放置有水泥混凝土试件4，水泥混凝土试件4的上部设置测试部件，其中，测试部件包括可调荷载板8、固定于密闭工作箱1上的动力装置9，动力装置9通过动力转换装置12作用于模拟路面轮胎作用的硬质钢轮7上，动力装置9并带动硬质钢轮7在有水泥混凝土试件4上进行滚动，硬质钢轮7外径小，轮宽大；与硬质钢轮7相连接的连接件顶部设置支撑装置，支撑装置内放置可调荷载板8，通过调节可调荷载板8的数量调节硬质钢轮7对水泥混凝土试件4的荷载，连接件上还设置用于撒布沙粒的撒布器10，为了模拟水泥混凝土路面的真实的三体磨耗情况，通过撒布器10撒布一定数量一定粒径的石粒。可调荷载板8给硬质钢轮7提供一定的荷载，动力装置9给硬质钢轮7提供动力，硬质钢轮7以一定的速度与荷载作用于水泥混凝土试件4上。密闭工作箱1内设置有制冷制热等装置，通过控制设置在密闭工作箱1上的控制台2，调节密闭工作箱1内温湿度，模拟冻融循环以及温度湿度等真实路况。

本发明中的动力装置9为电动机，动力转换装置12为往复传动机构，连接件为钢柱；硬质钢轮7中通过轴承设置心轴，心轴分别与往复传动机构的输出端和钢柱连接；其中往复传动机构为曲柄滑块机构。

所述水泥混凝土试件4的一侧设置供水装置6，可以提供一定流速的水流，用以模拟真实路面在雨天的磨耗情况。水泥混凝土试件4的底部设置废水收集箱5；废水收集箱5的作用是确保由供水装置6流进的水流入废水收集箱5，进而以确保试验装置的整洁。

本发明中水泥混凝土试件4为被测部件；密闭工作箱1的作用是通过控制台2使密闭工作箱1内维持一定的温湿度，并有提供冻融循环的作用，支撑台3的作用是维持水泥混凝土试件4以及试验装置的稳定性。红外发射计数器11的作用是记录硬质钢轮7作用于水泥混凝土试件4的次数，在连接硬质钢轮7的钢柱运动到最左边时，恰好与计数器相接触以此来计时，硬质钢轮7从水泥混凝土试件4的一端滚至另一端作为一次有效作用次数。

本发明的工作过程为：开启电动机，电动机通过往复传动机构带动硬质钢轮7在水泥混凝土试件4上滚动，可调荷载板通过连接件给硬质钢轮7提供一定的荷载，硬质钢轮7在电动机和可调荷载板7的作用下，以一定的速度和载荷在水泥混凝土试件4上滚动。

本发明试验装置的试验方法包括以下步骤：

1）成型好符合尺寸要求的水泥混凝土试件4，并仿照路面进行刻槽抗滑处理，在水泥混凝土试件4表面撒布细粒砂，用硬质钢轮7来回滚动几次以确保细粒砂充分填充于刻槽内并选取参照物记录水泥混凝土试件4的初始高度。

2）将水泥混凝土试件4表面细粒砂清理干净并称取重量，将水泥混凝土试件4固定于支撑台3上。

3）放下硬质钢轮7并紧贴于水泥混凝土试件4表面，按照实际路面情况调节可调荷载板8并装入符合实际路况的一定粒径沙粒于撒布器10，调节好沙粒流速；

4）根据实际路况调节供水装置6的水流速度以及密闭工作箱1内温度湿度或者冻融循环次数并开始试验。

5）当红外发射计数器11记录次数达到试验要求的次数停止试验，试验结束后清理干净试件表面，通过撒布器10在水泥混凝土试件表面撒布细粒砂至试验开始前所记录初始高度然后称取水泥混凝土试件表面的所有细粒砂重量。其中，试验要求的次数可以根据不同的试件材料来确定。

6）试验开始之前与结束后的细粒砂的重量之比即为评价磨耗性能的指标，重量之比越大表明磨耗性能越好。

本发明弥补了混凝土磨耗试验的不足，且测试原理简单、测定操作简便，经济实用。本发明用于测试水泥混凝土路面的抗磨耗性，评价混凝土路面的磨耗性能，其测定值准确。

本发明具有以下优点：

（1）本发明提供了一种新的水泥混凝土路面加速磨耗试验装置及其试验方法，弥补了人工方法测试的不足，荷载以及磨耗速度均为可调，便于模拟不同的道路交通条件并且表征指标简单易懂。

（2）本发明试验装置操作简便，经济实用。

（3）本发明试验装置测试原理简单。

（4）本发明试验装置只针对混凝土磨耗性能的测试，用于评价混凝土抗磨耗性能。

Claims (5)

1.一种水泥混凝土路面加速磨耗试验装置，其特征在于，包括密闭工作箱(1)，所述密闭工作箱(1)内设置支撑台(3)，支撑台(3)上部设置测试部件，其中，测试部件包括提供荷载的可调荷载板(8)、固定在密闭工作箱(1)上的动力装置(9)和用于模拟路面轮胎作用的硬质钢轮(7)，硬质钢轮(7)上设置连接件，连接件的顶部设置支撑装置，支撑装置上放有可调荷载板(8)；动力装置(9)通过动力转换装置(12)带动硬质钢轮(7)在设置于支撑台(3)上的水泥混凝土试件(4)上滚动；

所述水泥混凝土路面加速磨耗试验装置还包括设置在水泥混凝土试件(4)的一侧的用于给水泥混凝土试件(4)供水的供水装置(6)和设置于水泥混凝土试件(4)底部的废水收集箱(5)；

所述密闭工作箱(1)上内设置用于记录硬质钢轮(7)对水泥混凝土试件(4)作用次数的红外发射计数器(11)。

2.根据权利要求1所述的一种水泥混凝土路面加速磨耗试验装置，其特征在于，所述连接件上设置用于撒布沙粒的撒布器(10)。

3.根据权利要求1所述的一种水泥混凝土路面加速磨耗试验装置，其特征在于，所述密闭工作箱(1)上设置用于控制密闭工作箱(1)内温湿度的控制台(2)。

4.根据权利要求1所述的一种水泥混凝土路面加速磨耗试验装置，其特征在于，所述动力装置(9)为电动机，动力转换装置(12)为往复传动机构，连接件为钢柱；硬质钢轮(7)中通过轴承设置心轴，心轴分别与往复传动机构的输出端和钢柱连接。

5.一种水泥混凝土路面加速磨耗试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)成型好符合尺寸要求的水泥混凝土试件(4)，并仿照路面进行刻槽抗滑处理，在水泥混凝土试件(4)表面撒布细粒砂，用硬质钢轮(7)来回滚动若干次以使细粒砂填充于刻槽内并选取参照物记录水泥混凝土试件(4)初始高度；

2)将水泥混凝土试件(4)表面细粒砂清理干净并称取重量，再将水泥混凝土试件(4)固定于支撑台(3)上；

3)放下硬质钢轮(7)并紧贴于水泥混凝土试件(4)表面，按照实际路面情况调节可调荷载板(8)并向撒布器(10)中装入符合实际路况的沙粒，然后调节好沙粒流速；

4)根据实际路况调节供水装置(6)的水流速度，通过控制台(2)控制密闭工作箱(1)内温度湿度或者冻融循环次数并开始试验；

5)当红外发射计数器(11)记录次数达到试验要求时停止试验，试验结束后清理干净水泥混凝土试件(4)表面，然后在水泥混凝土试件(4)表面撒布细粒砂至试验开始前所记录初始高度，然后称取水泥混凝土试件表面的所有细粒砂重量；

6)试验开始之前与结束后的细粒砂的重量之比为评价磨耗性能的指标。