CN105784526B - 水泥混凝土路面表层抗冲刷性能的测量装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水泥混凝土路面表层抗冲刷性能的测量装置，主要由顺次连接的冲刷缸体、水泵、恒温水槽组成。使用该装置进行冲刷试验，采用恒定水压力的流动循环水流冲刷混凝土试件表面，仿真模拟了车载作用下有压水流对路面板表层的冲刷实际情况，试验结果更加真实、可靠。而且，冲刷试验过程中的试验条件是恒定且可调的，包括冲刷水流压力、冲刷水流速度、冲刷水流温度、冲刷时间和冲刷间隔等，用以实现不同有压水流、不同环境温度水流、不同径流速度条件下路面板表层抗冲刷性能的测试，得到不同试验条件水泥混凝土路面的抗冲刷性能的影响规律，为科学合理地评价水泥混凝土路面表层抗冲刷性能提供了有力技术支持。

Description

水泥混凝土路面表层抗冲刷性能的测量装置及其使用方法

技术领域

本发明属于道路工程材料性能测试技术领域，尤其涉及一种水泥混凝土路面表层抗冲刷性能的测量装置及其使用方法。

背景技术

道路水泥混凝土面层的抗滑功能对水泥混凝土路面的安全运营和耐久性能至关重要，车载作用下路面径流对水泥混凝土面层冲刷使路面抗滑性能大大降低，长期作用会导致混凝土面层抗滑功能失效。目前尚无专门针对道路水泥混凝土面面板表层抗冲刷性的测试装置，因而无法对混凝土抗冲刷性能进行定量评价。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种测量结构简单、试验条件可调可控、精度较高且使用方便的水泥混凝土路面表层抗冲刷性能的测量装置及其使用方法，以对水泥混凝土路面表层抗冲刷性能开展科学合理地评价。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：水泥混凝土路面表层抗冲刷性能的测量装置，主要由顺次连接的冲刷缸体、水泵、恒温水槽组成；缸体顶部中心位置开有螺孔，缸体内有一活动活塞，活塞顶面设计有一带内螺纹的钢板，带有外螺纹的螺栓穿过螺孔与钢板上的内螺纹匹配连接；缸体的底部为开放式，底部净空位置有升降台，靠近缸体中间位置的内侧有一圈突出卡槽；卡槽相对两侧的缸体上有进水口和出水口，卡槽上方的缸体一侧设置有水压表；进水口处有汇流仓，汇流仓与进水管一端相连，进水管另一端与水泵连接，出水口处有过滤网和收集仓，收集仓通过出水管与恒温水槽相连。

进水管有两根。

进水管上安装有流量计和节水阀。

上述水泥混凝土路面表层抗冲刷性能的测量装置的使用方法，包括以下步骤：

<1>将混凝土试件周围抹上密封剂后放入冲刷缸体底部的升降台上，并通过升降台调节试件的高度达到与卡槽充分接触的位置，将恒温水槽温度设定为试验水流温度，用水泵通过进水管将水输送到混凝土试件与活塞底面之间的空腔中；

<2>调整活塞高度，通过水压表指示控制测试水流压力大小，通过流量计及节水阀控制水流冲刷速度，即可开始冲刷试验；

<3>整个试验过程中，根据具体要求对水流冲刷速度、水流压力和水流温度(等)条件进行调节。

上述水泥混凝土路面表层抗冲刷性能的测量装置的使用方法，还包括以下步骤：

<4>试验结束后，用水泵将水从出水口抽出，调节升降台缓慢下降后将混凝土试件轻轻取出，并将试件表面冲刷掉的样品残留物和留在收集仓的样品残留物小心收集到烧杯中，经过烘干后采用天平测定残留物质量；

<5>试件拿出后表面用清水洗净后，采用卡尺测定冲刷深度，取三次测量的平均值表征。

针对目前缺乏有效可靠的水泥混凝土路面表层抗冲刷性能的测评装置及方法，发明人设计制作了一种水泥混凝土路面表层抗冲刷性能的测量装置，主要由顺次连接的冲刷缸体、水泵、恒温水槽组成。使用该装置进行冲刷试验，采用恒定水压力的流动循环水流冲刷混凝土试件表面，仿真模拟了车载作用下有压水流对路面板表层的冲刷实际情况，试验结果更加真实、可靠。而且，冲刷试验过程中的试验条件是恒定且可调的，包括冲刷水流压力、冲刷水流速度、冲刷水流温度、冲刷时间和冲刷间隔等。其中，通过活塞和水压表可以控制施加在水泥混凝土面板表层水流压力，通过流量计和节水阀可以调节水流冲刷速度，通过恒温水槽可以控制冲刷水流温度，以实现不同有压水流、不同环境温度水流、不同径流速度条件下路面板表层抗冲刷性能的测试，得到不同试验条件水泥混凝土路面的抗冲刷性能的影响规律，找出其冲刷深度及质量损失随各种试验条件的变化规律，分析路面的抗冲刷性能与材料种类、配合比、冲刷水压力、冲刷水流速度、冲刷水流温度、冲刷时间、冲刷间隔、冲刷介质的关系，科学合理地评价水泥混凝土路面表层抗冲刷性能提供了有力技术支持。

附图说明

图1是本发明水泥混凝土路面表层抗冲刷性能的测量装置的结构示意图。

图2是图1测量装置中冲刷缸体的结构示意图。

图3是图2冲刷缸体中升降台的结构示意图。

图4是图2冲刷缸体中卡槽的结构示意图。

图中：1过滤网，2流量计，3节水阀，4恒温水箱，5水泵，6水压表，7混凝土试件，8升降台，9螺栓，10缸体，11汇流仓，12收集仓，13卡槽，14钢板，15活塞，16进水管，17出水管。

具体实施方式

基本结构

如图1至4所示，本发明的水泥混凝土路面表层抗冲刷性能的测量装置，主要由顺次连接的冲刷缸体10(不锈钢等刚性材料加工组成)、水泵5、恒温水槽4组成；缸体顶部中心位置开有螺孔，缸体内有一活动活塞15，活塞与缸体内壁紧贴，活塞顶面设计有一带内螺纹的钢板14，带有外螺纹的螺栓9穿过螺孔与钢板上的内螺纹匹配连接，螺栓的上下运动可控制活塞与混凝土试件之间的净高，实现调节施加于混凝土试件表面水压力的目的；缸体的底部为开放式，底部净空位置有升降台8，用于放置混凝土试件；靠近缸体中间位置的内侧有一圈5mm宽的突出卡槽13，用于混凝土试件7的顶端限位，保障水流从进水口进入后与混凝土试件表面充分接触；卡槽相对两侧的缸体上有进水口和出水口，卡槽上方的缸体一侧设置有水压表6，以指示空腔体内水压力的大小；进水口处有汇流仓11，汇流仓与进水管16一端相连，进水管另一端与水泵连接，出水口处有过滤网1和收集仓12(一则保证水从出水口流出，二则过滤掉从混凝土试件表面冲刷下来的残留物留置在收集仓内)，收集仓通过出水管17与恒温水槽相连，实现流动水流对混凝土试件表面的循环冲刷。其中，进水管有两根，两股水流通过汇流仓流入空腔，以实现流过混凝土试件表面的水流为层流状态；每根进水管上都安装有一流量计2和节水阀3，用于调节进入空腔的水流速度。

使用方法

<1>将混凝土试件周围抹上密封剂(以保证与缸体侧壁密贴)后放入冲刷缸体底部的升降台上，并通过升降台调节试件的高度达到与卡槽充分接触的位置，混凝土试件定位后，将恒温水槽温度设定为试验水流温度，用水泵通过进水管将水输送到混凝土试件与活塞底面之间的空腔中；

<2>调整活塞高度，通过水压表指示控制测试水流压力大小，通过流量计及节水阀控制水流冲刷速度，即可开始冲刷试验；

<3>整个试验过程中，根据具体要求对水流冲刷速度、水流压力和水流温度(等)条件进行调节。

<4>试验结束后，用水泵将水从出水口抽出，调节升降台缓慢下降后将混凝土试件轻轻取出，并将试件表面冲刷掉的样品残留物和留在收集仓的样品残留物小心收集到烧杯中，经过烘干后采用天平测定残留物质量；

<5>试件拿出后表面用清水洗净后，采用卡尺测定冲刷深度，取三次测量的平均值表征。

当模拟短期雨水天气时，可将在室内恒温(25℃±2℃)、恒湿(湿度大于90％)的标准条件下养生的，龄期按照试验要求而定。若要模拟试件在饱水的不利状态抗冲刷性能，可在冲刷试验的前一天将试件从标准养生室取出放入水中养生一天，试验前将试件取出进行外观检查，保证无明显损坏后放入冲刷缸内进行试验。由于冲刷介质可以变换，因此本发明可以测试不同介质(包含酸雨、盐水等)作用下水泥混凝土面板表层的抗冲刷性能，只需将恒温水槽中的水换成试验要求的介质即可。

应用实例

(1)砼试件按照规范成型(直径是10cm的圆柱体且表面刻有构造深度为0.8mm的槽)，成型后放入恒温(25℃±2℃)、恒湿(湿度大于90％)的标准条件下养生，龄期按照试验要求而定，冲刷试验的前一天将试件从标准养生室取出放入水中养生一天模拟材料饱水的不利状态，试验前将试件取出进行外观检查，无明显损坏，并擦干表面水分；

(2)试验前，将成型好的砼试件壁面及其底面刷黄油隔离，将升降台表面擦拭干净，在升降台上放置砼试件，调节升降台位置至砼试件上表面与缸体内卡槽紧密接触，调节恒温水槽冲刷水的温度至试验温度，待温度恒定后开启水泵将水输送到进水口，通过空腔处安装的水压表指示，采用螺栓调节活塞的高度，来控制试验水流压力，通过进水管上设计的流量计和节水阀来控制试验要求的冲刷水流速度。冲刷的时间及其时间间隔选择10-15分钟为一个冲刷试验阶段。

(3)每个阶段结束后关闭测量装置，将试件取出测量试件冲刷深度、并通过收集收集仓内和砼试件表面的残留物质量进行烘干后称量，测量完毕后放回冲刷试验仪继续下一阶段的冲刷，直到试验达到结束的条件。

Claims (5)

1.一种水泥混凝土路面表层抗冲刷性能的测量装置，其特征在于主要由顺次连接的冲刷缸体、水泵、恒温水槽组成；所述缸体顶部中心位置开有螺孔，缸体内有一活动活塞，活塞顶面设计有一带内螺纹的钢板，带有外螺纹的螺栓穿过螺孔与钢板上的内螺纹匹配连接；所述缸体的底部为开放式，底部净空位置有升降台，靠近缸体中间位置的内侧有一圈突出卡槽；所述卡槽相对两侧的缸体上有进水口和出水口，卡槽上方的缸体一侧设置有水压表；所述进水口处有汇流仓，汇流仓与进水管一端相连，进水管另一端与水泵连接，所述出水口处有过滤网和收集仓，收集仓通过出水管与恒温水槽相连。

2.根据权利要求1所述的水泥混凝土路面表层抗冲刷性能的测量装置，其特征在于：所述进水管有两根。

3.根据权利要求1所述的水泥混凝土路面表层抗冲刷性能的测量装置，其特征在于：所述进水管上安装有流量计和节水阀。

4.权利要求3所述水泥混凝土路面表层抗冲刷性能的测量装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

<1>将混凝土试件周围抹上密封剂后放入冲刷缸体底部的升降台上，并通过升降台调节试件的高度达到与卡槽充分接触的位置，将恒温水槽温度设定为试验水流温度，用水泵通过进水管将水输送到混凝土试件与活塞底面之间的空腔中；

<2>调整活塞高度，通过水压表指示控制测试水流压力大小，通过流量计及节水阀控制水流冲刷速度，即可开始冲刷试验；

<3>整个试验过程中，根据具体要求对水流冲刷速度、水流压力和水流温度条件进行调节。

5.根据权利要求4所述水泥混凝土路面表层抗冲刷性能的测量装置的使用方法，其特征在于还包括以下步骤：

<4>试验结束后，用水泵将水从出水口抽出，调节升降台缓慢下降后将混凝土试件轻轻取出，并将试件表面冲刷掉的样品残留物和留在收集仓的样品残留物小心收集到烧杯中，经过烘干后采用天平测定残留物质量；

<5>试件拿出后表面用清水洗净后，采用卡尺测定冲刷深度，取三次测量的平均值表征。