CN107238543A - 道路无机结合料类基层材料抗冲刷评价试验装置与评价方法 - Google Patents

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朱月鹏
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Abstract

本发明公开了一种道路无机结合料类基层材料抗冲刷评价试验装置与评价方法，所述装置包括盖板、底座水槽、旋转叶片、电机和试件盖板五部分，所述盖板压在底座水槽上，盖板上沿其圆周方向均匀设置有若干个圆孔，中心设置有中心圆孔；底座水槽的主体为中空圆柱型水槽，其上端设置有外缘，内部设置有与盖板外侧圆孔同轴的试件盛放台，试件盛放台固定在底座水槽上；旋转叶片的上部与电机相连接，下部固定在底座水槽上；所述电机放置在盖板中心圆孔上侧；所述试件盖板固定在盖板上。本发明的评价试验装置成本降低；每次实验可以在同等条件下进行多个试件的试验，大大增加了试验效率；可以将各个实验结果进行对比，增加分析的可靠性和结论的可靠性。

Description

道路无机结合料类基层材料抗冲刷评价试验装置与评价方法
技术领域
本发明属于道路工程材料设计与施工质量控制技术领域，涉及一种用于评价道路工程无机结合料类基层材料抗冲刷性能的装置与评价方法。
背景技术
水损害是道路工程无机结合料稳定中、粗粒土(水泥稳定碎石、水泥稳定砾石、二灰稳定碎石和三灰碎石)基层材料破坏的主要形式之一，当雨、雪水通过路面的裂缝进入的路面结构中，在车辆荷载的作用下产生水压力会对基层表面产生冲刷作用，冲刷作用导致的路面底面脱空是面层产生疲劳破坏的根源。因此，开发评价基层材料抗冲刷试验设备，提出试验方法，对提高基层材料的耐久性至关重要。
发明内容
本发明针对现行无机结合料抗冲刷试验设备不独立、设备昂贵、实验效率较低、难以大规模推广的问题，提供了一种道路无机结合料类基层材料抗冲刷评价试验装置与评价方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种道路无机结合料类基层材料抗冲刷评价试验装置，包括盖板、底座水槽、旋转叶片、电机和试件盖板五部分，其中：
所述盖板压在底座水槽上，盖板上沿其圆周方向均匀设置有若干个外侧圆孔，中心设置有中心圆孔；
所述底座水槽的主体为中空圆柱型水槽，其上端设置有外缘，内部设置有与盖板外侧圆孔同轴的试件盛放台，试件盛放台固定在底座水槽上；
所述旋转叶片的上部与电机相连接，下部固定在底座水槽上；
所述电机放置在盖板中心圆孔上侧；
所述试件盖板固定在盖板上。
一种利用上述装置进行道路无机结合料类基层材料抗冲刷评价的方法，包括如下步骤：
一、将按标准养护方法养护7天的无机结合料试件饱水24小时，并称量表干质量m0，取代表试样进行抗压强度试验，计算强度代表值s0；
二、将饱水24小时的试件从抗冲刷评价试验装置顶面的圆孔放在水槽内的试件盛放台上，试件上部由试件盖板挤压固定，将试件盖板固定在水槽盖板上；
三、向水槽中注水到规定的高度，设定冲刷试验参数，开动电机开始试验；
四、实验结束后将试件取出，擦干试件表面水分，称量试件表干质量mt；
五、对试验后的试样进行抗压强度试验，计算强度代表值st；
六、将试件的质量损失率作为抗冲刷的评价指标，按照以下公式计算质量损失率：
Pm＝100％×(m0-mt)/m0；
式中：Pm—质量损失率，％；
m0—试验前试样质量，g；
mt—试验后试样质量，g；
七、将试件的强度损失率作为抗冲刷的评价指标，按照以下公式计算质量损失率：
Ps＝100％×(s0-st)/s0；
式中：Ps—抗压强度损失率，％；
s0—试验前饱水抗压强度，Mpa；
st—试验后饱水抗压强度，Mpa。
与现行无机结合料抗冲刷试验方法相比，本发明具有如下优点：
1、本试验装置产生的冲刷原理为利用电机带动叶片在封闭空间旋转产生动态水流，对放在该空间内的试件产生冲刷，用规定冲刷时间内的试件质量损失和强度损失来评价其抗冲刷性能，与其他方法有本质的区别；
2、本发明的评价试验装置相较之下成本降低，试验方法简单；
3、每次实验可以在同等条件下进行多个试件的试验，大大增加了试验效率；
4、可以将各个实验结果进行对比，增加的分析的可靠性和结论的可靠性。
附图说明
图1为本发明道路无机结合料类基层材料抗冲刷评价试验装置的整体结构示意图；
图2为底座水槽的结构示意图；
图3为盖板的结构示意图；
图4为旋转叶片的结构示意图；
图5为试件盖板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
具体实施方式一：如图1-4所示，本实施方式中的道路无机结合料类基层材料抗冲刷装置由盖板1、底座水槽2、旋转叶片3、电机4和试件盖板5五部分组成，其中：
盖板1：一个，直径＝80cm，厚度为8cm，盖板上沿其圆周方向均匀设置6个直径＝18cm的圆孔1-1，中心设置有直径＝12cm的中心圆孔1-2；盖板1压在底座水槽2上防止水溢出，成型好的无机结合料试件由圆孔1-1放入底座水槽2内，中心圆孔1-2用于盛放电机4。
底座水槽2：一个，用于盛放无机结合料试件和冲刷所用水，底座水槽的外缘直径Φ＝80cm，中部为底面直径＝72cm、高度＝29cm中空圆柱型水槽；内部设置有与盖板1外侧圆孔同轴的试件盛放台2-1，试件盛放台2-1的上部为直径＝17cm、厚度＝1cm的圆盘，圆盘内部设置有用于盛放试件的直径＝15cm、高度＝0.5cm的凹槽，试件盛放台的下部为底面直径＝3cm、高度＝3cm的圆柱形钢材，试件盛放台通过圆柱形钢材固定在底座水槽2上；底座水槽2下部设置有四个6×6×28cm长方体支撑腿2-2。
旋转叶片3：一个，用于在电机4的带动下搅动底座水槽2内的水以实现冲刷作用，旋转叶片3由4片9.5×17×1cm钢板3-1焊接在底面为直径＝12.2cm、高度＝19cm的圆柱形中轴3-2的侧面构成，圆柱形中轴3-2的上部与电机4相连接，下部固定在底座水槽2上。
电机4：一个，放置在盖板中心圆孔上侧，用于提供动力。
试件盖板5：六个，上部为直径＝18cm盖板5-1，盖板5-1中轴通过螺栓连接下部直径＝17cm、厚度＝1cm的圆盘5-2，圆盘5-2下部设置有直径＝15cm，高度＝0.5cm的凹槽，用于压住试件，将试件固定在水槽内。
使用方法：
①将底座水槽2固定在地面上，安放旋转叶片3，将盖板1扣放在底座水槽2上，用螺栓将底座水槽2与盖板1连接；
②安放电机4，将电机4由盖板中心圆孔1-2与旋转叶片3连接；
③向底座水槽2中注入适量水，将试件由盖板圆孔1-1放在试件盛放台2-1上，试件上部由试件盖板5挤压固定，用螺栓将试件盖板5固定在盖板1上，开动电机4即可开始试验。
工作原理：
由电机4带动旋转叶片3旋转，旋转叶片3搅动底座水槽2内的水形成水压力，水压力作用于试验试件，以达到冲刷的效果。
具体实施方式二：本实施方式提供了一种道路无机结合料类基层材料抗冲刷评价方法，具体实施步骤如下：
一、将按标准养护方法养护7天的无机结合料试件饱水24小时，并称量表干质量m0，取代表试样进行抗压强度试验，计算强度代表值s0；
二、从抗冲刷评价试验装置顶面的圆孔把试件放在试件盛放台上，试件上部由试件盖板挤压固定，将试件盖板固定在盖板上；
三、向底座水槽中注水到规定的高度(没过试件上表面2cm)，设定冲刷试验参数(冲刷频率10Hz，冲刷时间10min)，开动电机开始试验；
四、实验结束后将试件取出，擦干试件表面水分，称量试件表干质量mt；
五、对试验后的试样进行抗压强度试验，计算强度代表值st；
六、将试件的质量损失率作为抗冲刷的评价指标，按照以下公式计算质量损失率：
Pm＝100％×(m0-mt)/m0；
式中：Pm—质量损失率，％；
m0—试验前试样质量，g；
mt—试验后试样质量，g；
七、将试件的强度损失率作为抗冲刷的评价指标，按照以下公式计算质量损失率：
Ps＝100％×(s0-st)/s0；
式中：Ps—抗压强度损失率，％；
s0—试验前饱水抗压强度，Mpa；
st—试验后饱水抗压强度，Mpa。

Claims (6)

1.一种道路无机结合料类基层材料抗冲刷评价试验装置，其特征在于所述装置包括盖板、底座水槽、旋转叶片、电机和试件盖板五部分，其中：
所述盖板压在底座水槽上，盖板上沿其圆周方向均匀设置有若干个圆孔，中心设置有中心圆孔；
所述底座水槽的主体为中空圆柱型水槽，其上端设置有外缘，内部设置有与盖板外侧圆孔同轴的试件盛放台，试件盛放台固定在底座水槽上；
所述旋转叶片的上部与电机相连接，下部固定在底座水槽上；
所述电机放置在盖板中心圆孔上侧；
所述试件盖板固定在盖板上。
2.根据权利要求1所述的道路无机结合料类基层材料抗冲刷评价试验装置，其特征在于所述试件盛放台的上部为圆盘，圆盘内部设置有用于盛放试件的凹槽，试件盛放台的下部为圆柱形钢材，试件盛放台通过圆柱形钢材固定在底座水槽上。
3.根据权利要求1所述的道路无机结合料类基层材料抗冲刷评价试验装置，其特征在于所述底座水槽下部设置有长方体支撑腿。
4.根据权利要求1所述的道路无机结合料类基层材料抗冲刷评价试验装置，其特征在于所述旋转叶片由4片钢板焊接在圆柱形中轴的侧面构成，圆柱形中轴的上部与电机相连接，下部固定在底座水槽上。
5.根据权利要求1所述的道路无机结合料类基层材料抗冲刷评价试验装置，其特征在于所述试件盖板的上部为盖板，盖板中轴通过螺栓连接下部圆盘，圆盘下部设置有凹槽，用于压住试件，将试件固定在底座水槽内。
6.一种利用权利要求1-5任一权利要求所述的道路无机结合料类基层材料抗冲刷评价试验装置进行道路粒料类基层材料抗冲刷评价的方法，其特征在于所述方法步骤如下：
一、将按标准养护方法养护7天的无机结合料试件饱水24小时，并称量表干质量m0，取代表试样进行抗压强度试验，计算强度代表值s0；
二、从抗冲刷评价试验装置顶面的圆孔放把试件放在试件盛放台上，试件上部由试件盖板挤压固定，将试件盖板固定在盖板上；
三、向底座水槽中注水到规定的高度，设定冲刷试验参数，开动电机开始试验；
四、实验结束后将试件取出，擦干试件表面水分，称量试件表干质量mt；
五、对试验后的试样进行抗压强度试验，计算强度代表值st；
六、将试件的质量损失率作为抗冲刷的评价指标，按照以下公式计算质量损失率：
Pm＝100％×(m0-mt)/m0；
式中：Pm—质量损失率，％；
m0—试验前试样质量，g；
mt—试验后试样质量，g；
七、将试件的强度损失率作为抗冲刷的评价指标，按照以下公式计算质量损失率：
Ps＝100％×(s0-st)/s0；
式中：Ps—抗压强度损失率，％；
s0—试验前饱水抗压强度，Mpa；
st—试验后饱水抗压强度，Mpa。
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