CN105547963B - 沥青路面孔隙水压力模拟测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沥青路面孔隙水压力模拟测试装置及方法，装置包括沥青混凝土试件、开口容器和压力容器，所述沥青混凝土试件和所述开口容器位于压力容器内，沥青混凝土试件的底部与开口容器的开口环形部位之间填充有粘结剂，所述沥青混凝土试件的侧壁涂覆有粘结剂，所述开口容器的侧壁设有用于测量沥青混凝土试件外部水压力的第一压力传感器和设有用于测量沥青混凝土试件底部水压力的第二压力传感器。方法包括将准备好沥青混凝土试件和开口容器置于压力容器中后，安装压力传感器、活塞，密封压力容器，选择控制流程开始测试并采集压力传感器的数据。该装置实现孔隙水定向移动，可测试动态变化的外部水压力作用下沥青混凝土孔隙水压力的响应规律。

Description

沥青路面孔隙水压力模拟测试装置及方法

技术领域

本发明涉及沥青路面动水压力分析，具体涉及一种沥青路面孔隙水压力模拟测试装置及方法。

背景技术

沥青路面动水压力对路面具有较大的破坏作用，然而对不同车轮荷载组合作用下、不同路面孔隙类型、路面不同深度处孔隙水压在车轮荷载作用过程不同时刻的实际变化规律的研究较少，即未充分考虑引起动水压力的实际条件，导致研究结论不能相互验证。不含气的水具有不可压缩的特性，其弹性模量非常大，卸载后水中应力应瞬间消散；而已有的理论研究将沥青路面孔隙视为水饱和状态却得出卸载后孔隙水压力仍未消散的结论，其所建立的外部水压力与孔隙水压力之间关系的合理性尚未得到试验检测结果的支持。无论是路面现场或室内试验的沥青混凝土试件，其孔隙都是水不饱和的，即含气的。以不饱和的孔隙水为对象，开展沥青路面动水压力的室内模拟与测试，需解决存在的三个主要问题：

其一，沥青路面孔隙水流模拟试验方法设计不当，可能导致模拟试验中孔隙水压力响应与路面实际情况严重不符。路表水在行车荷载作用下被挤入或挤出路面孔隙，当沥青混凝土中矿粉等脱落时被孔隙水流带出即形成唧浆，显然孔隙水流是由孔隙内、外部压力差驱动的。沥青路面的水损坏一般呈散点状，这是由于路面上散布着多孔隙的区域，这些区域内有连通路面面层各层的孔隙，易受孔隙水压的影响。对沥青路面上平面面积小于轮胎接地面积的点状多孔隙区域的孔隙水压力模拟试验，试件的侧壁可能存在连通孔隙。专利US6799471B1利用气压控制水在两容器间来回流动，两容器中驱动水的外部压力均是人为设置的，这种方式所引起的试件孔隙水流将是与路面孔隙水流截然不同的；且未采取有效措施使得水穿过沥青混凝土试件来回流动，专利CN 102253187 B同样存在此问题。

其二，模拟试验的加载方式与车轮下路表水压相差甚远，可能导致模拟试验中孔隙水压力响应与路面实际情况严重不符。非饱和状态水中气体的压缩将延缓水的流速，延缓水压传导，施加动态荷载与静态荷载将引起不同的孔隙水压力响应，为此在模拟试验中应施加符合路面实际情况的瞬间动态外部压力，专利CN101216401B由于排气卸载时水雾喷出导致压力容器内水面降低，影响了加载速度；考虑到汽车的轴型、轴载对孔隙水压力的影响，例如后轴数、联轴数对孔隙水流的影响不同，应施加不同荷载峰值、不同荷载间歇时间、不同荷载重复次数的复杂荷载，而非仅施加单次或重复作用的半正弦荷载。

其三，测试孔隙水压力的方式不当，可能导致测得值与真实值偏差较大。要建立外部水压力与孔隙水压力之间的关系，关键在于孔隙水压力的测试。由于沥青混凝土内部孔隙结构的复杂性、隐蔽性，为安装传感器在试件内钻孔时既难以确保钻至连通孔隙，又难以确保不改变孔隙水流。既要在沥青混凝土试件内钻孔安装传感器并确保所钻孔与连通孔隙相通，又要安装稳固传感器，还要将传感器数据线穿过压力容器引出到数据采集仪，这在实际操作上是非常困难的。另一方面，由于行驶的汽车速度快，通过路面的时间很短，路面孔隙水压波动历时非常短暂，如果不采用高频率的压力监测采集系统，则很难准确捕捉到该波动信息，在室内模试验中施加作用时间很短暂的荷载时同样需要采用高频率的压力采集系统。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题是针对现有技术对沥青路面点状孔隙上高速移动荷载作用模拟方法的不足，提供一种能实现孔隙水定向流动、测试动态变化的外部水压力作用下沥青混凝土孔隙水压力的响应规律的沥青路面孔隙水压力模拟测试装置，并提供上述装置的测试方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种沥青路面孔隙水压力模拟测试装置，包括沥青混凝土试件、开口容器和压力容器，所述沥青混凝土试件和所述开口容器位于压力容器内，所述沥青混凝土试件的底部与开口容器的开口环形部位之间填充有粘结剂，所述沥青混凝土试件的侧壁涂覆有粘结剂，所述开口容器的侧壁设有用于测量沥青混凝土试件外部水压力的第一压力传感器和设有用于测量沥青混凝土试件底部水压力的第二压力传感器。

作为对上述装置的进一步改进：

所述粘结剂为环氧树脂或酚醛树脂，所述第二压力传感器的探头位于中空并设有外螺纹的传感器载体杆件内，所述开口容器通过传感器载体杆件与压力容器锁紧连接。

沥青路面孔隙水压力模拟测试装置还包括第一连接管道，所述第一连接管道位于压力容器侧壁的顶部，压力容器的顶盖呈凸台状嵌入压力容器内，压力容器的侧壁和顶盖之间设有间隙。

所述压力容器的顶盖与沥青混凝土试件之间还设有活塞，活塞上设有连通活塞上、下表面的排气孔。

沥青路面孔隙水压力模拟测试装置还包括排气用控制阀和第二连接管道，所述第二连接管道与第一连接管道对称设置于压力容器侧壁，所述排气用控制阀通过第二连接管道与压力容器连接。

所述压力容器通过第一连接管道与空压机连接，第一连接管道在沿压力容器至空压机的方向上依次顺序设有第二进气用控制阀、第一进气用控制阀和减压阀，所述压力容器的顶盖设有用于排气的手动阀。

所述第一压力传感器和第二压力传感器为工作频率50kHz以上的动压传感器，所述第一压力传感器的量程范围为0MPa～1.0MPa，第二压力传感器量程范围为-0.1MPa～1.0MPa。

作为一个总的发明构思，本发明还提供上述的沥青路面孔隙水压力模拟测试装置的测试方法，包括以下步骤：

S1、将准备好的直径不小于100mm、不超过150mm的沥青混凝土试件置于预先填满碎石再灌满水的开口容器上；

S2、将沥青混凝土试件的底部和开口容器的开口环形部位之间填充粘结剂粘结，将沥青混凝土试件的侧壁涂覆粘结剂，待粘结剂充分干燥、固化后，将与开口容器粘结的沥青混凝土试件置于压力容器中，连接并锁紧开口容器与压力容器；

S3、安装第一压力传感器和第二压力传感器，向压力容器中充满水至设定水位，安装活塞，密闭压力容器，为可编程控制器、空压机、第一压力传感器、第二压力传感器连通电源，开启空压机；

S4、设定数据采集仪需采集的次数为t0；

S5、选择控制流程开始测试，通过数据采集仪采集第一压力传感器和第二压力传感器的数据，更新数据采集仪当前采集的次数t1；

S6、当t1＜t0时，循环步骤S5，当t1=t0时，终止。

作为对上述测试方法的进一步改进：

所述步骤S5中控制流程具体如下：

S5-1、通过可编程控制器控制第一进气用控制阀、第二进气用控制阀的交叉开启和关闭，向压力容器中充入压缩空气，对水和沥青混凝土试件施加正压力，直至压力容器内的压力达到设定的目标压力值；

S5-2、通过可编程控制器控制排气用控制阀开启和关闭，对压力容器泄压至大气压。

所述步骤S4中t0的取值范围为1~5，步骤S6中循环间歇时间为0~1s，所述步骤S5的交叉开启和关闭的顺序依次为：开启第一进气用控制阀，开启第二进气用控制阀，关闭第一进气用控制阀同时开启排气用控制阀，关闭第二进气用控制阀，关闭排气用控制阀。

本发明的工作原理是：将沥青混凝土试件浸没在水中，通过向压力容器内充入压缩空气施加正压力时，通过水等值地向沥青混凝土试件传递压力，沥青混凝土试件孔隙中残留的空气被压缩，外部水流入空隙。当压力容器泄压时，沥青混凝土试件孔隙中被压缩的空气膨胀，水从孔隙中流出。水在沥青混凝土试件空隙中的这种流动模拟了沥青路面空隙中的实际情况。当施加瞬间作用的外部水压时，由于孔隙水非饱和，孔隙内水压力相应动态变化并有滞后，当外部水压施加时间足够短时孔隙水压甚至为零；突然释放外部水压时，孔隙中气体压力将产生冲击效应。由于本发明的压力容器内水面以上空间有限，只需较短的加压时间，而各控制阀的开启时间却相对更长，为避免控制阀开启时间偏长的影响、缩短进气时间、提高加载速率，采用双进气控制阀串联进气加压且开启时间交叉。为避免排气卸压过程伴随有水雾喷出，测试过程中压力容器内水面不断降低，进而造成达到目标气压所需进气时间延长，或固定进气时间时各循环的实际最大压力低于目标压力，在水面上设置活塞。

相对于现有技术，本发明具有如下的优点及效果：

1、本发明将沥青混凝土试件的底部与开口容器的开口环形部位之间填充有粘结剂，沥青混凝土试件的侧壁涂覆有粘结剂密封，限定了沥青混凝土试件的边界排水条件进行，使孔隙水在竖直方向往复流动；利用孔隙水压力与外部压力之差引起孔隙水流动，而非人为设置压力驱动孔隙水。从而实测沥青混凝土孔隙水定向流动的压力传导规律。

2、本发明的第一连接管道和第二连接管道设在压力容器侧壁的顶部，压力容器的顶盖加厚呈凸台状嵌入压力容器内，压力容器中水面以上空间减少；为避免排气卸压过程伴随有水雾喷出，测试过程中压力容器内水面不断降低，进而造成达到目标气压所需进气时间延长，或固定进气时间时各循环的实际最大压力低于目标压力，在水面上设置活塞。这使得为达到目标压力值所需的充气量减少，加载速度提高。操作人员可根据需要选择不同的加载速度，且加载的间歇时间可调。

3、本发明的第一进气用控制阀和第二进气用控制阀串联且开启时间交叉，即只有当两进气用控制阀同时开启时压缩空气才进入压力容器内，避免了两进气用控制阀开启延时对加压时间的影响，使沥青混凝土试件外部水压力在0.1s内达到目标压力值，提高了加载速率。

4、本发明的第一进气用控制阀和第二进气用控制阀均连接于压力容器侧壁，而不是压力容器的顶盖上，使得压力容器的启闭更加轻便。

5、本发明所采用的压力传感器和数据采集仪采集频率高、精度高，量程范围足够，满足水压力监测的需要。

6、本发明所采用的配件全部实现国产化，特别是能快速重复加载而不依赖大型动态加载试验装备，故维修方便，且购置维修成本相对较低。

7、本发明的测试方法对沥青混凝土试件施加动态变化的瞬间外部水压作用，对沥青混凝土试件内、外部水压力进行有效封闭隔离，实时监测沥青混凝土试件的外部水压力与沥青混凝土试件的底部孔隙水压力，为分析沥青路面点状多孔隙区域沥青层底的孔隙水压力提供了测试装置；也可对沥青混凝土试件施加周期性水压直至沥青混凝土试件破坏，并全过程监测沥青混凝土试件的孔隙水压力。

附图说明

图1是本发明实施例1中沥青路面孔隙水压力模拟测试装置的结构示意图。

图2是本发明实施例1中沥青混凝土试件的封闭方式和受力示意图。

图3是本发明实施例1中第一压力传感器的安装方式的局部放大图。

图4是本发明实施例1中第二压力传感器的安装方式的局部放大图。

图5是本发明实施例2测试方法的流程图。

图6是本发明实施例2测得的水压力-时间关系曲线图。

图7是本发明实施例3测得的水压力-时间关系曲线图。

图8是本发明实施例4测得的水压力-时间关系曲线图。

图9是本发明实施例5测得的水压力-时间关系曲线图。

图10是本发明实施例6测得的水压力-时间关系曲线图。

图例说明

1、可编程控制器；2、第一固态继电器；3、第二固态继电器；4、第三固态继电器；5、空压机；6、减压阀；7、第一进气用控制阀；8、第二进气用控制阀；9、排气用控制阀；10、手动阀；11、压力表；12、第一压力传感器；13、第二压力传感器；14、数据采集仪；15、传感器载体杆件；16、沥青混凝土试件；17、开口容器；18、粘结剂；19、压力容器；20、顶盖；21、活塞；22、橡胶垫；23、第一连接管道；24、第二连接管道；25、橡胶圈。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明的实施方式进行详细描述。

实施例一

如图1~4所示，一种沥青路面孔隙水压力模拟测试装置，包括沥青混凝土试件16、开口容器17、压力容器19，沥青混凝土试件16和开口容器17位于压力容器19内，沥青混凝土试件16的底部与开口容器17的开口环形部位之间填充有粘结剂18（本实施例中采用的粘结剂18具体为环氧树脂，酚醛树脂也可取得相同的技术效果），沥青混凝土试件16的侧壁涂覆有粘结剂18密封，开口容器17的侧壁的下部对称设置有两个安装孔，其中一个安装孔内设有用于测量沥青混凝土试件16外部水压力的第一压力传感器12，另一个安装孔内设有用于测量沥青混凝土试件16底部水压力的第二压力传感器13，所述第二压力传感器13的探头位于中空并设有内、外螺纹的传感器载体杆件15内，开口容器17通过传感器载体杆件15与压力容器19锁紧连接；沥青混凝土试件16底部安装了第二压力传感器13，避免了压力容器19与开口容器17之间的水不经过沥青混凝土试件16的孔隙而直接连通。

本实施例中，沥青路面孔隙水压力模拟测试装置还包括第一连接管道23，第一连接管道23位于压力容器19侧壁的顶部，压力容器19的顶盖20呈凸台状加厚嵌入压力容器19内，压力容器19的侧壁和顶盖20之间设有间隙。

本实施例中，在压力容器19的顶盖20的下方、沥青混凝土试件16的上方还安装有活塞21，用于防止排气时水雾喷出而致压力容器19内水面降低。活塞21通过橡胶圈与压力容器19的侧壁滑动连接，活塞21上设有连通活塞21上、下表面的排气孔，在活塞21与水面贴合后安装螺栓堵住排气孔，活塞21的顶面与第一连接管道23的底面平齐。

本实施例中，沥青路面孔隙水压力模拟测试装置还包括排气用控制阀9、第二连接管道24，所述第二连接管道24与第一连接管道23对称设置于压力容器19的侧壁，所述排气用控制阀9通过第二连接管道24与压力容器19连接。

本实施例中，所述压力容器19通过第一连接管道23与空压机5连接，第一连接管道23在沿压力容器19至空压机5的方向上依次顺序设有第二进气用控制阀8、第一进气用控制阀7和减压阀6，减压阀6用于调整空压机5的输出压力，第二进气用控制阀8通过第一连接管道23与压力容器19连接，压力容器19的顶盖20设有压力表11和可在测试过程中临时中断测试时手动排气的手动阀10。

本实施例中，沥青路面孔隙水压力模拟测试装置还包括可编程控制器1、第一固态继电器2、第二固态继电器3和第三固态继电器4。可编程控制器1用于设置时间，通过第一固态继电器2、第二固态继电器3、第三固态继电器4分别控制第一进气用控制阀7、第二进气用控制阀8、排气用控制阀9的供电、断电。

本实施例中，第一压力传感器12和第二压力传感器13均为工作频率50kHz以上的动压传感器，第一压力传感器12的量程范围为0MPa～1.0MPa，第二压力传感器13量程范围为-0.1MPa～1.0MPa。

实施例二

如图5所示，采用实施例一所述的装置进行测试的方法具体过程如下：

（1）室内制备或在路面现场钻芯切割取得直径不小于100mm、不超过155mm的沥青混凝土试件16，本实施例沥青混凝土试件16的高度为150mm；

（2）将外径与沥青混凝土试件16直径相同、一侧带传感器安装孔的圆柱形的开口容器17填满13.2mm~16mm标准方孔筛筛余的碎石并充满水；

（3）将沥青混凝土试件16的底部和填满碎石的圆柱形的开口容器17顶面开口环形部位以粘结剂18胶结，将沥青混凝土试件16的侧壁圆周涂满粘结剂18并使之自然流淌，直至粘结剂18涂覆于沥青混凝土试件16与开口容器17的外侧壁，并保持传感器安装孔内无粘结剂18；

（4）待粘结剂18充分干燥、固化形成强度后，将与圆柱形的开口容器17粘结牢固的沥青混凝土试件16置于压力容器19中，以带有外螺纹的传感器载体杆件15连接锁紧两容器，安装第一压力传感器12、第二压力传感器13，将压力容器19中注水至设定水位（本实施例中的设定水位为第一连接管道23的底面所在水平位置），将活塞21通过橡胶圈25滑动连接于压力容器19的侧壁上，当活塞21与水面贴合后安装螺栓堵住排气孔，盖上压力容器19的顶盖20；

（5）旋紧螺丝使压力容器19的顶盖20与压力容器19的侧壁之间的橡胶垫22压缩从而密封压力容器19，关闭手动阀10；

（6）为可编程控制器1、空压机5、第一压力传感器12、第二压力传感器13连通电源，开启空压机5，选择控制流程开始动水冲刷测试试验，动水冲刷测试试验过程中数据采集仪14采集第一压力传感器12和第二压力传感器13的数据；第一进气用控制阀7和第二进气用控制阀8同时开启的时间与选用的空压机5等配件有关，可依采集到的数据确定。

试验完毕，将可编程控制器1切断电源，关闭空压机5，打开手动阀10排出压力容器19内的余气，旋松螺丝打开压力容器19的顶盖20，取出沥青混凝土试件16。

本实施例设定的数据采集仪14需采集的次数t0为1，本实施例采用的控制流程如下：

通过可编程控制器1控制第一进气用控制阀7开启1s，0.5s时控制第二进气用控制阀8开启1s，在第一进气用控制阀7和第二进气用控制阀8同时开启的0.5s内，向压力容器19中充入压缩空气，向水和沥青混凝土试件16施加压力；1s时控制排气用控制阀9开启2s泄压；从而对沥青混凝土试件16施加瞬间外部水压力，模拟沥青路面孔隙水流和相应的孔隙水压力。

表1 实施例二控制流程时间表

	0s	0.5s	1s	1.5s	3s
						第一进气用控制阀7	开启		关闭
第二进气用控制阀8		开启		关闭
						排气用控制阀9			开启		关闭

本实施例的水压力-时间关系曲线如图6所示，用双控制阀进气、加载速率较低且进气有延时。双控制阀进气时，可使外部水压力在历时0.2s内达到压力目标值0.3MPa，在随后的0.3s内略有上升；在加载的前0.2s内孔隙水压力仅为0.01 MPa，而在随后的0.3s内孔隙水压力迅速增加并达到峰值0.225 MPa，这说明外部水压力恒定在0.3MPa历时0.3s大大增长了孔隙水压力；相比外部水压力，孔隙水压力出现峰值与消散相对滞后。

在孔隙为非水饱和状态下，沥青路面孔隙水压力与车轮底面水压力即外部水压力相比，其增长将明显滞后，且呈现出峰值形式而非平台式；但在施加静态压力时，即按一定速率增大荷载到目标值并保持该荷载不变时，孔隙水压力将逐渐趋于与路表水压相等，顶部呈平台式。

通过试验发现施加动态荷载与静态荷载所引起的孔隙水压力的差别较大，而车辆荷载及其引起的路表外部水压为动态荷载，从而确定了孔隙水压力模拟试验的加载方式应为动态加载。

实施例三

采用实施例一所述的装置进行测试的方法具体过程与实施例二相同，不同之处在于本实施例所采用的控制流程如下：

通过可编程控制器1控制第一进气用控制阀7开启0.25s，0.15s时控制第二进气用控制阀8开启0.25s，即在第一进气用控制阀7和第二进气用控制阀8同时开启的0.1s内向水和试件施加压力；0.25s时排气用控制阀9开启1s，排气至大气压；从而对沥青混凝土试件16施加瞬间外部水压力，模拟沥青路面孔隙水流和相应的孔隙水压力。

表2 实施例三控制流程时间表

	0s	0.15s	0.25s	0.4s	1.25s
						第一进气用控制阀7	开启		关闭
第二进气用控制阀8		开启		关闭
						排气用控制阀9			开启		关闭

本实施例的水压力-时间关系曲线如图7所示，利用双控制阀串联且开启时间交叉，加载速率较高，可使外部水压力在历时0.1s内达到压力目标值0.3MPa，大大缩短了进气时间，在0.34s内完成施加外部水压力，避免了控制阀开关时间对加载速率的影响，且由于加载速率快孔隙水压力响应为0。

图6、图7所示的水压力-时间关系曲线反映了外部水压力加载速率对孔隙水压力的影响，当外部水压力恒定在较高水平时，相比瞬间施加外部水压力所引起的孔隙水压力大大增加。

实施例四

采用实施例一所述的装置进行测试的方法具体过程与实施例三相同，不同之处在于沥青混凝土试件16的高度为90mm。

本实施例测得的水压力-时间关系曲线图如图8所示，外部水压力在历时0.1s后达到0.22MPa并在随后0.2s内卸载，即对高度为90mm的沥青混凝土试件16瞬间单次加载，引起孔隙水压力响应峰值0.008MPa；相比外部水压力，孔隙水压力出现峰值与消散相对滞后。相比实施例三中所引起的孔隙水压力明显增大，说明当沥青混凝土试件16高度较小时，即使外部水压力更小，也能引起更大的孔隙水压力。

实施例五

采用实施例一所述的装置进行测试的方法具体过程与实施例三相同，不同之处在于沥青混凝土试件16的高度为40mm。

本实施例得到的水压力-时间关系曲线图如图9所示，在历时0.1s内加载到0.22MPa的外部水压力并在随后0.2s内卸载，瞬间单次加载引起孔隙水压力响应峰值0.043MPa；相比外部水压力，孔隙水压力出现峰值与消散相对滞后。相对于实施例四，外部水压力峰值仅增大0.6倍，而所引起的孔隙水压力峰值增大4倍。

实施例六

采用实施例一所述的装置进行测试的方法具体过程与实施例三相同，不同之处在于沥青混凝土试件16的高度为40mm，本实施例设定的数据采集仪14需采集的次数t0为5，本实施例采用的控制流程如下：

通过可编程控制器1控制第一进气用控制阀7开启历时0.25s，0.15s时第二进气用控制阀8开启历时0.25s，即在第一进气用控制阀7和第二进气用控制阀8同时开启的0.1s内向水和试件施加压力； 0.25s时排气用控制阀9开启历时0.2s，排气至大气压；依此过程循环若干次，从而对沥青混凝土试件16施加周期性变化的、无间歇的瞬间外部水压力，模拟在多联轴车轮荷载作用下的沥青路面孔隙水流和测试相应的孔隙水压力。

表3 实施例六控制流程时间表

	0s	0.15s	0.25s	0.4s	0.45s
						第一进气用控制阀7	开启		关闭
第二进气用控制阀8		开启		关闭
						排气用控制阀9			开启		关闭

施加无间歇的循环荷载，加载时间0.1s，卸载时间0.2s，外部水压力峰值0.27MPa。本实施例的水压力-时间关系曲线图如图10所示，外部水压力循环作用时孔隙水压力逐渐增大，并在外部水压力循环作用三次以后随着外部水压力波动而稳定波动，孔隙水压力波动的峰值（0.17MPa）与谷值（0.1MPa）基本保持不变，其峰值与谷值出现的时间滞后于外部水压力。相比实施例五施加单次荷载，施加无间歇的循环荷载引起更大的孔隙水压力峰值。

通过试验，发现了施加动态荷载与静态荷载所引起的孔隙水压力相对较大，瞬间单次加载所引起的孔隙水压力则相对较小。为分析可能引起的最大孔隙水压力，应根据车辆轴载、轴型相应采取不同的测试方式，如对多轴车辆，应采取循环加载无间歇的方式；对重载车辆，应采取与之相适应的足够大的外部水压力。

图7~图10均表明，外部水压力与孔隙水压力相对大小的转换，将引起孔隙水流反向，当外部水压力小于孔隙水压力时即形成泵吸，导致沥青膜剥落与粉料随水流逸出。循环荷载间歇时间过长，引起的孔隙水压力有足够的时间消散，其对孔隙水压力的效果等同于单次加载。

实施例七

采用实施例一所述的装置进行测试的方法具体过程与实施例三相同，不同之处在于本实施例设定的数据采集仪14需采集的次数t0为5，本实施例采用的控制流程是：先按实施例三中的控制流程，再按实施例六中的控制流程循环2次，间歇0.5s，再按实施例六中控制流程循环3次。

上述实施例中，对一定空隙率的沥青混凝土试件16，当压力加载速率一定时，通过对不同高度的沥青混凝土试件16测试得到的水压力-时间关系曲线确定引起孔隙水压力为0的试件临界高度；当沥青混凝土试件16高度一定时，通过不同加载速率的试验得到的水压力-时间关系曲线确定引起孔隙水压力为0的临界加载速率。加载方式根据车辆轴数、轴型与可能的车速，计算各轮组对路面加载的时间间歇，作为确定动态加载的时间参数的依据，从而确定多次加载时沥青路面孔隙水压力真实响应。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种沥青路面孔隙水压力模拟测试装置，包括沥青混凝土试件（16）、开口容器（17）和压力容器（19），所述沥青混凝土试件（16）和所述开口容器（17）位于压力容器（19）内，其特征在于：所述沥青混凝土试件（16）的底部与开口容器（17）的开口环形部位之间填充有粘结剂（18），所述沥青混凝土试件（16）的侧壁涂覆有粘结剂（18），所述开口容器（17）的侧壁设有用于测量沥青混凝土试件（16）外部水压力的第一压力传感器（12）和设有用于测量沥青混凝土试件（16）底部水压力的第二压力传感器（13）。

2.根据权利要求1所述的沥青路面孔隙水压力模拟测试装置，其特征在于：所述粘结剂（18）为环氧树脂或酚醛树脂，所述第二压力传感器（13）的探头位于中空并设有外螺纹的传感器载体杆件（15）内，所述开口容器（17）通过传感器载体杆件（15）与压力容器（19）锁紧连接。

3.根据权利要求1或2所述的沥青路面孔隙水压力模拟测试装置，其特征在于：沥青路面孔隙水压力模拟测试装置还包括第一连接管道（23），所述第一连接管道（23）位于压力容器（19）侧壁的顶部，压力容器（19）的顶盖（20）呈凸台状嵌入压力容器（19）内，压力容器（19）的侧壁和顶盖（20）之间设有间隙。

4.根据权利要求3所述的沥青路面孔隙水压力模拟测试装置，其特征在于：所述压力容器（19）的顶盖（20）与沥青混凝土试件（16）之间还设有活塞（21），活塞（21）上设有连通活塞（21）上、下表面的排气孔。

5.根据权利要求3所述的沥青路面孔隙水压力模拟测试装置，其特征在于：沥青路面孔隙水压力模拟测试装置还包括排气用控制阀（9）和第二连接管道（24），所述第二连接管道（24）与第一连接管道（23）对称设置于压力容器（19）侧壁，所述排气用控制阀（9）通过第二连接管道（24）与压力容器（19）连接。

6.根据权利要求4所述的沥青路面孔隙水压力模拟测试装置，其特征在于：所述压力容器（19）通过第一连接管道（23）与空压机（5）连接，第一连接管道（23）在沿压力容器（19）至空压机（5）的方向上依次顺序设有第二进气用控制阀（8）、第一进气用控制阀（7）和减压阀（6），所述压力容器（19）的顶盖（20）设有用于排气的手动阀（10）。

7.根据权利要求6所述的沥青路面孔隙水压力模拟测试装置，其特征在于：所述第一压力传感器（12）和第二压力传感器（13）为工作频率50kHz以上的动压传感器，所述第一压力传感器（12）的量程范围为0MPa～1.0MPa，第二压力传感器（13）量程范围为-0.1MPa～1.0MPa。

8.一种根据权利要求7所述的沥青路面孔隙水压力模拟测试装置的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、将准备好的直径不小于100mm、不超过155mm的沥青混凝土试件（16）置于预先填满碎石再灌满水的开口容器（17）上；

S2、将沥青混凝土试件（16）的底部和开口容器（17）的开口环形部位之间填充粘结剂（18）粘结，将沥青混凝土试件（16）的侧壁涂覆粘结剂（18），待粘结剂（18）充分干燥、固化后，将与开口容器（17）粘结的沥青混凝土试件（16）置于压力容器（19）中，连接并锁紧开口容器（17）与压力容器（19）；

S3、安装第一压力传感器（12）和第二压力传感器（13），向压力容器（19）中充满水至设定水位，安装活塞（21），密闭压力容器（19），为可编程控制器（1）、空压机（5）、第一压力传感器（12）、第二压力传感器（13）连通电源，开启空压机（5）；

S4、设定数据采集仪（14）需采集的次数为t0；

S5、选择控制流程开始测试，通过数据采集仪（14）采集第一压力传感器（12）和第二压力传感器（13）的数据，更新数据采集仪（14）当前采集的次数t1；

S6、当t1＜t0时，循环步骤S5，当t1=t0时，终止；

所述步骤S5中控制流程具体如下：

S5-1、通过可编程控制器（1）控制第一进气用控制阀（7）、第二进气用控制阀（8）的交叉开启和关闭，向压力容器（19）中充入压缩空气，对水和沥青混凝土试件（16）施加正压力，直至压力容器（19）内的压力达到设定的目标压力值；

S5-2、通过可编程控制器（1）控制排气用控制阀（9）开启和关闭，对压力容器（19）泄压至大气压。

9.根据权利要求8所述的沥青路面孔隙水压力模拟测试装置的测试方法，其特征在于：所述步骤S4中t0的取值范围为1～5，步骤S6中循环间歇时间为0～1s，所述步骤S5的交叉开启和关闭的顺序依次为：开启第一进气用控制阀（7），开启第二进气用控制阀（8），关闭第一进气用控制阀（7）同时开启排气用控制阀（9），关闭第二进气用控制阀（8），关闭排气用控制阀（9）。