CN107607454B - 一种测试沥青路面透水性能的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试沥青路面透水性能的试验装置，包括外罩以及位于外罩内第一立柱、第二立柱、横梁、底座、透水网、升降控制仪及若干测试模块，升降控制仪控制第一升降杆及第二升降杆升降；各测试模块均包括车轮、传动杆、电动机及渗水测试仪，该试验装置能够获取在车辆载荷及动水压力作用下沥青路面的透水性能分布情况。

Description

一种测试沥青路面透水性能的试验装置

技术领域

本发明属于公路工程沥青及沥青混合料试验装置技术领域，涉及一种测试沥青路面透水性能的试验装置。

背景技术

目前，研究沥青路面透水性的主要方法是采用传统渗水仪测试法，此方法只可检测沥青路面的静态透水性，不能检测沥青路面在车辆荷载及其他荷载作用下的透水情况，特别是在下雨天且有车辆行驶时，在轮迹一定范围内形成应力拉、压区导致路面的空隙率发生变化，而雨水产生的动水压力又会加速水沿空隙下渗到路面内部，影响路面的正常使用。并且传统测试方法多采用人体感官判别，误差较大且干扰因素不易控制，故所测得结果可信度不高，参考价值有待商榷。针对现有试验测试以及研究中的不足之处，本发明提出了一种可以研究沥青路面在车辆荷载及动水压力作用下路面透水分布规律的试验装置及方法，可以有效的获取在车辆荷载与动水压力下沥青路面的透水性能分布情况，并且为工程实践提供切实可行的指导意见。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种测试沥青路面透水性能的试验装置，该试验装置能够获取在车辆载荷及动水压力作用下沥青路面的透水性能分布情况。

为达到上述目的，本发明所述的测试沥青路面透水性能的试验装置包括外罩以及位于外罩内第一立柱、第二立柱、横梁、底座、透水网、升降控制仪及若干测试模块，升降控制仪控制第一升降杆及第二升降杆升降；

第一立柱及第二立柱均固定于底座上，第一立柱的上端竖立固定有第一升降杆，第二立柱的上端固定有第二升降杆，横梁的一端与第一升降杆的上端相连接，横梁的另一端与第二升降杆的上端相连接，透水网固定于第一立柱与第二立柱之间，待测试件位于透水网上；

各测试模块均包括车轮、传动杆、电动机及渗水测试仪，横梁上设置有若干纵向导轨，其中一个纵向导轨对应一个测试模块及一个待测试件，纵向导轨上设置有主动轮，车轮位于主动轮的下方，车轮与主动轮之间通过传动杆相连接，车轮的两侧设置有用于放置重物的加载槽，电动机带动主动轮在纵向导轨上转动，渗水测试仪的上端固定于横梁上，渗水测试仪位于对应待测试件的正上方。

渗水测试仪包括竖向支柱、泵水箱机构、横向夹具及若干渗水仪，其中，竖向支柱的上端及泵水箱机构均固定于横梁上，横向夹具固定于竖向支柱的下端，横向夹具中设置有若干圆形卡槽，其中，一个渗水仪对应一个圆形卡槽，渗水仪的侧面夹持于横向夹具的圆形卡槽内，各渗水仪的底部位于待测试件的正上方，泵水箱机构的出水口与各渗水仪的入水口相连通。

所述各渗水仪均包括塞头、渗水量筒、进水管、阀门、渗水仓及弓形支架；

塞头位于渗水量筒的顶部开口内，塞头上设置有用于排出渗水量筒内空气的排气阀，进水管的一端与泵水箱机构相连通，进水管的另一端穿过塞头与渗水量筒相连通，进水管上设置有流量计，渗水量筒的底部设置有液压表，渗水量筒的底部开口通过阀门与渗水仓相连通，渗水仓位于待测试件的正上方，渗水仓底部开口的端面上依次设置有橡胶垫及密封胶片，在检测过程中，密封胶片与待测试件的表面相接触；

弓形支架的上部套接于渗水量筒下端的外壁上，弓形支架的下部套接于渗水仓的外壁上，且待测试件夹持于横向夹具的圆形卡槽内。

所述塞头包括玻璃塞及橡皮塞，其中，橡皮塞固定于玻璃塞的底部。

渗水仓为圆台形结构。

所述泵水箱机构包括增压水泵、吸水管、旋转开关及若干出水管；其中一个出水管对应一个测试模块，增压水泵的入口与吸水管相连通，增压水泵的出口经旋转开关与各出水管的一端相连通，各出水管的另一端与与其对应的渗水仪的入水口相连通。

还包括第一触屏显示器，其中，第一触屏显示器与电动机及升降控制仪相连接。

还包括第二触屏显示器，其中，第二触屏显示器与阀门的控制端、增压水泵的控制端相连接、流量计的输出端及液压表的输出端相连接。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的测试沥青路面透水性能的试验装置在具体操作时，通过第一升降杆及第二升降杆调节横梁的高度，根据试验需要调整放置到加载槽内重物的重量，通过主动轮带动车轮在待测试件上进行碾压，然后通过渗水测试仪对待测试件施加动水压力，并通过渗水测试仪检测车辙载荷及动水压力作用下沥青路面的透水性能分布，结构简单，操作方便。

进一步,通过泵水箱机构对渗水量筒中注入水,通过调节泵水箱机构的工作状态,实现对待测试件动水水压及恒定水压下的透水性能检测,操作较为简单。

进一步，渗水量筒固定于圆形卡槽内，固定较为方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中泵水箱机构的结构示意图；

图3为本发明中渗水测试仪15的结构示意图；

图4为本发明中渗水仪15-2的结构示意图；

图5为车辙板的结构示意图。

其中，1为底座、2为外罩、3为第一触屏显示器、4为第一立柱、5为第二立柱、6为第一升降杆、7为升降控制仪、8为纵向导轨、9为主动轮、10为车轮、11为传动杆、12为加载槽、13为横梁、14为泵水箱、15为渗水测试仪、16为电动机、17为待测试件、18为透水网、19为集水仓、20为第二触屏显示器、14-1为出水管、14-2为旋转开关、14-3为增压水泵、14-4为吸水管、15-1为竖向支柱、15-2为渗水仪、15-3为第一螺栓、15-4为横向夹具、15-5为第二螺栓、15-6为圆形卡槽、15-2-1为排气阀、15-2-2为玻璃塞、15-2-3为橡皮塞、15-2-4为流量计、15-2-5为弓形支架、15-2-6为进水管、15-2-7为渗水量筒、15-2-8为液压表、15-2-9为阀门、15-2-10为渗水仓、15-2-11为橡胶垫、15-2-12为密封胶片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，本发明所述的测试沥青路面透水性能的试验装置包括外罩2以及位于外罩2内第一立柱4、第二立柱5、横梁13、底座1、透水网18、升降控制仪7及若干测试模块，升降控制仪7控制第一升降杆6及第二升降杆升降；第一立柱4及第二立柱5均固定于底座1上，第一立柱4的上端竖立固定有第一升降杆6，第二立柱5的上端固定有第二升降杆，横梁13的一端与第一升降杆6的上端相连接，横梁13的另一端与第二升降杆的上端相连接，透水网18固定于第一立柱4与第二立柱5之间，待测试件17位于透水网18上；各测试模块均包括车轮10、传动杆11、电动机16及渗水测试仪15，横梁13上设置有若干纵向导轨8，其中一个纵向导轨8对应一个测试模块及一个待测试件17，纵向导轨8上设置有主动轮9，车轮10位于主动轮9的下方，车轮10与主动轮9之间通过传动杆11相连接，车轮10的两侧设置有用于放置重物的加载槽12，电动机16带动主动轮9在纵向导轨8上转动，渗水测试仪15的上端固定于横梁13上，渗水测试仪15位于对应待测试件17的正上方。

参考图3，渗水测试仪15包括竖向支柱15-1、泵水箱机构、横向夹具15-4及若干渗水仪15-2，其中，竖向支柱15-1的上端及泵水箱机构均固定于横梁13上，横向夹具15-4固定于竖向支柱15-1的下端，横向夹具15-4中设置有若干圆形卡槽15-6，其中，一个渗水仪15-2对应一个圆形卡槽15-6，渗水仪15-2的侧面夹持于横向夹具15-4的圆形卡槽15-6内，各渗水仪15-2的底部位于待测试件17的正上方，泵水箱机构的出水口与各渗水仪15-2的入水口相连通。

参考图4，所述各渗水仪15-2均包括塞头、渗水量筒15-2-7、进水管15-2-6、阀门15-2-9、渗水仓15-2-10及弓形支架15-2-5；塞头位于渗水量筒15-2-7的顶部开口内，塞头上设置有用于排出渗水量筒15-2-7内空气的排气阀15-2-1，进水管15-2-6的一端与泵水箱机构相连通，进水管15-2-6的另一端穿过塞头与渗水量筒15-2-7相连通，进水管15-2-6上设置有流量计15-2-4，渗水量筒15-2-7的底部设置有液压表15-2-8，渗水量筒15-2-7的底部开口通过阀门15-2-9与渗水仓15-2-10相连通，渗水仓15-2-10位于待测试件17的正上方，渗水仓15-2-10底部开口的端面上依次设置有橡胶垫15-2-11及密封胶片15-2-12，在检测过程中，密封胶片15-2-12与待测试件17的表面相接触；弓形支架15-2-5的上部套接于渗水量筒15-2-7下端的外壁上，弓形支架15-2-5的下部套接于渗水仓15-2-10的外壁上，且待测试件17夹持于横向夹具15-4的圆形卡槽15-6内。其中，所述塞头包括玻璃塞15-2-2及橡皮塞15-2-3，其中，橡皮塞15-2-3固定于玻璃塞15-2-2的底部；渗水仓15-2-10为圆台形结构。

参考图2，所述泵水箱机构包括增压水泵14-3、吸水管14-4、旋转开关14-2及若干出水管14-1；其中一个出水管14-1对应一个测试模块，增压水泵14-3的入口与吸水管14-4相连通，增压水泵14-3的出口经旋转开关14-2与各出水管14-1的一端相连通，各出水管14-1的另一端与与其对应的渗水仪15-2的入水口相连通。

本发明还包括第一触屏显示器3及第二触屏显示器20，其中，第一触屏显示器3与电动机16及升降控制仪7相连接。第二触屏显示器20与阀门15-2-9的控制端、增压水泵14-3的控制端相连接、流量计15-2-4的输出端及液压表15-2-8的输出端相连接。

参考图1，第一螺栓15-3将连接相邻两个圆形卡槽15-6，圆形卡槽15-6由两个半圆形的凹槽组成，所述两个半圆形的凹槽通过第二螺栓15-5相连接，所述外罩2为透明结构。

本发明的具体操作过程为：

1)测试模块的数目为2个，取相同规格的未经处理的两块车辙板分别记为第一车辙板及第二车辙板。

第一种试验方式为：对第一车辙板及第二车辙板分别进行试验时，改变车轮10作用在第一车辙板上的压力，不改变车轮10作用在第二车辙板上的压力，保持两增压水泵14-3泵送出水的压力相同；第二种试验方式为：改变第一车辙板对应的增压水泵14-3泵送出水的压力，不改变第二车辙板对应的增压水泵14-3泵送出水的压力，保持车轮10作用在第一车辙板及第二车辙板上的压力不变；第三种试验方式为：同时改变车轮10作用在第一车辙板上的压力和第一车辙板对应的增压水泵14-3泵送出水的压力，保持车轮10作用在第二车辙板上的压力和第二车辙板对应的增压水泵14-3泵送出水的压力均不变。针对以上三种试验方案进行车辙板的透水性能分布试验，测试在不同测试点、且相同时间t内进行，通过流量计15-2-4读出第一车辙板的渗水量V_ij及第二车辙板的渗水量

打开外罩2，将第一车辙板及第二车辙板分别放置在透水网18上预先设定的位置处，分别向第一车辙板及第二车辙板对应的加载槽12中加入预先设定重量的加载砝码；然后松动第一螺栓15-3，调整横向夹具15-4改变相邻两个圆形卡槽15-6之间的距离d以满足试验要求，再紧固第一螺栓15-3；松动第二螺栓15-5将三个渗水仪15-2依次放置到圆形卡槽15-6内，再紧固第二螺栓15-5。重复此项操作直至所有的渗水仪15-2安放在预定的位置。然后由第一触屏显示器3控制升降控制仪7下降至合适位置。此时，再逐个连接渗水仪15-2的进水管15-2-6与泵水箱14的出水管14-1。检查各渗水仪15-2底部的阀门15-2-9是否处于关闭状态，然后打开各渗水仪15-2上的排气阀15-2-1，由第二触屏显示器20控制增压水泵14-3开始向渗水量筒15-2-7加水，直至达到预先设定的水压力，再关闭排气阀15-2-1。在加载槽12内放置预设重量的加载砝码，关闭外罩2。由第一触屏显示器3控制电动机16开始工作，并设定电动机16的转动频率及往返工作总时长t。同时，由第二触屏显示器20打开每个渗水仪15-2底部的阀门15-2-9、控制增压水泵14-3开始工作、设定试验方案所需的水压力并保持恒定、记录每个渗水仪15-2上流量计15-2-4的数据，即流量计15-2-4测量的数据为车辙板的渗水量，然后开始进行渗水试验直至达到预设的试验时间t，整个试验过程中集水仓19底部的开关处于关闭状态。

当达到预先设定的试验时长t时，由第一触屏显示器3控制电动机16停止工作，第二触屏显示器20关闭阀门15-2-9，并控制增压水泵14-3停止工作，同时第二触屏显示器20显示在t时间内每个渗水仪15-2的渗水量V_ij及

然后第一触屏显示器3通过升降控制仪7控制第一升降杆6及第二升降杆开始工作，使第一升降杆6及第二升降杆上升至初始位置，再打开外罩2，取出各车辙板以及加载槽12内的加载砝码。打开排气阀15-2-1，由第二触屏显示器20打开渗水仪15-2底部的阀门15-2-9使渗水量筒15-2-7中剩余的水沿透水网18进入集水仓19，再由第二触屏显示器20关闭旋转开关。

评价指标：

则两个车辙板相同位置处的渗水强化指数α为：

渗水强化指数α能够反映实验条件的变化对车辙板渗水性影响的强弱程度。

车辙板的渗水梯度β为：

Claims (1)

1.一种测试沥青路面透水性能的试验装置，其特征在于，包括外罩(2)以及位于外罩(2)内的第一立柱(4)、第二立柱(5)、横梁(13)、底座(1)、透水网(18)、升降控制仪(7)及若干测试模块，升降控制仪(7)控制第一升降杆(6)及第二升降杆升降；

第一立柱(4)及第二立柱(5)均固定于底座(1)上，第一立柱(4)的上端竖立固定有第一升降杆(6)，第二立柱(5)的上端固定有第二升降杆，横梁(13)的一端与第一升降杆(6)的上端相连接，横梁(13)的另一端与第二升降杆的上端相连接，透水网(18)固定于第一立柱(4)与第二立柱(5)之间，待测试件(17)位于透水网(18)上；

各测试模块均包括车轮(10)、传动杆(11)、电动机(16)及渗水测试仪(15)，横梁(13)上设置有若干纵向导轨(8)，其中一个纵向导轨(8)对应一个测试模块及一个待测试件(17)，纵向导轨(8)上设置有主动轮(9)，车轮(10)位于主动轮(9)的下方，车轮(10)与主动轮(9)之间通过传动杆(11)相连接，车轮(10)的两侧设置有用于放置重物的加载槽(12)，电动机(16)带动主动轮(9)在纵向导轨(8)上转动，渗水测试仪(15)的上端固定于横梁(13)上，渗水测试仪(15)位于对应待测试件(17)的正上方；

渗水测试仪(15)包括竖向支柱(15-1)、泵水箱机构、横向夹具(15-4)及若干渗水仪(15-2)，其中，竖向支柱(15-1)的上端及泵水箱机构均固定于横梁(13)上，横向夹具(15-4)固定于竖向支柱(15-1)的下端，横向夹具(15-4)中设置有若干圆形卡槽(15-6)，其中，一个渗水仪(15-2)对应一个圆形卡槽(15-6)，渗水仪(15-2)的侧面夹持于横向夹具(15-4)的圆形卡槽(15-6)内，各渗水仪(15-2)的底部位于待测试件(17)的正上方，泵水箱机构的出水口与各渗水仪(15-2)的入水口相连通；

所述各渗水仪(15-2)均包括塞头、渗水量筒(15-2-7)、进水管(15-2-6)、阀门(15-2-9)、渗水仓(15-2-10)及弓形支架(15-2-5)；

塞头位于渗水量筒(15-2-7)的顶部开口内，塞头上设置有用于排出渗水量筒(15-2-7)内空气的排气阀(15-2-1)，进水管(15-2-6)的一端与泵水箱机构相连通，进水管(15-2-6)的另一端穿过塞头与渗水量筒(15-2-7)相连通，进水管(15-2-6)上设置有流量计(15-2-4)，渗水量筒(15-2-7)的底部设置有液压表(15-2-8)，渗水量筒(15-2-7)的底部开口通过阀门(15-2-9)与渗水仓(15-2-10)相连通，渗水仓(15-2-10)位于待测试件(17)的正上方，渗水仓(15-2-10)底部开口的端面上依次设置有橡胶垫(15-2-11)及密封胶片(15-2-12)，在检测过程中，密封胶片(15-2-12)与待测试件(17)的表面相接触；

弓形支架(15-2-5)的上部套接于渗水量筒(15-2-7)下端的外壁上，弓形支架(15-2-5)的下部套接于渗水仓(15-2-10)的外壁上，且待测试件(17)夹持于横向夹具(15-4)的圆形卡槽(15-6)内；

所述塞头包括玻璃塞(15-2-2)及橡皮塞(15-2-3)，其中，橡皮塞(15-2-3)固定于玻璃塞(15-2-2)的底部；

渗水仓(15-2-10)为圆台形结构；

所述泵水箱机构包括增压水泵(14-3)、吸水管(14-4)、旋转开关(14-2)及若干出水管(14-1)；其中一个出水管(14-1)对应一个测试模块，增压水泵(14-3)的入口与吸水管(14-4)相连通，增压水泵(14-3)的出口经旋转开关(14-2)与各出水管(14-1)的一端相连通，各出水管(14-1)的另一端与与其对应的渗水仪(15-2)的入水口相连通；

还包括第一触屏显示器，其中，第一触屏显示器与电动机(16)及升降控制仪(7)相连接；

还包括第二触屏显示器，其中，第二触屏显示器与阀门(15-2-9)的控制端、增压水泵(14-3)的控制端相连接、流量计(15-2-4)的输出端及液压表(15-2-8)的输出端相连接；

具体操作过程为：

1)测试模块的数目为2个，取相同规格的未经处理的两块车辙板分别记为第一车辙板及第二车辙板；

第一种试验方式为：对第一车辙板及第二车辙板分别进行试验时，改变车轮(10)作用在第一车辙板上的压力，不改变车轮(10)作用在第二车辙板上的压力，保持两增压水泵(14-3)泵送出水的压力相同；第二种试验方式为：改变第一车辙板对应的增压水泵(14-3)泵送出水的压力，不改变第二车辙板对应的增压水泵(14-3)泵送出水的压力，保持车轮(10)作用在第一车辙板及第二车辙板上的压力不变；第三种试验方式为：同时改变车轮(10)作用在第一车辙板上的压力和第一车辙板对应的增压水泵(14-3)泵送出水的压力，保持车轮(10)作用在第二车辙板上的压力和第二车辙板对应的增压水泵(14-3)泵送出水的压力均不变；针对以上三种试验方案进行车辙板的透水性能分布试验，测试在不同测试点、且相同时间t内进行，通过流量计(15-2-4)读出第一车辙板的渗水量V_ij及第二车辙板的渗水量

打开外罩(2)，将第一车辙板及第二车辙板分别放置在透水网(18)上预先设定的位置处，分别向第一车辙板及第二车辙板对应的加载槽(12)中加入预先设定重量的加载砝码；然后松动第一螺栓(15-3)，调整横向夹具(15-4)改变相邻两个圆形卡槽(15-6)之间的距离d以满足试验要求，再紧固第一螺栓(15-3)；松动第二螺栓(15-5)将三个渗水仪(15-2)依次放置到圆形卡槽(15-6)内，再紧固第二螺栓(15-5)；重复此项操作直至所有的渗水仪(15-2)安放在预定的位置；然后由第一触屏显示器(3)控制升降控制仪(7)下降至合适位置；此时，再逐个连接渗水仪(15-2)的进水管(15-2-6)与泵水箱(14)的出水管(14-1)；检查各渗水仪(15-2)底部的阀门(15-2-9)是否处于关闭状态，然后打开各渗水仪(15-2)上的排气阀(15-2-1)，由第二触屏显示器(20)控制增压水泵(14-3)开始向渗水量筒(15-2-7)加水，直至达到预先设定的水压力，再关闭排气阀(15-2-1)，关闭外罩(2)；由第一触屏显示器(3)控制电动机(16)开始工作，并设定电动机(16)的转动频率及往返工作总时长t；同时，由第二触屏显示器(20)打开每个渗水仪(15-2)底部的阀门(15-2-9)、控制增压水泵(14-3)开始工作、设定试验方案所需的水压力并保持恒定、记录每个渗水仪(15-2)上流量计(15-2-4)的数据，即流量计(15-2-4)测量的数据为车辙板的渗水量，然后开始进行渗水试验直至达到预设的试验时间t，整个试验过程中集水仓(19)底部的开关处于关闭状态；

当达到预先设定的试验时长t时，由第一触屏显示器(3)控制电动机(16)停止工作，第二触屏显示器(20)关闭阀门(15-2-9)，并控制增压水泵(14-3)停止工作，同时第二触屏显示器(20)显示在t时间内每个渗水仪(15-2)的渗水量V_ij及

然后第一触屏显示器(3)通过升降控制仪(7)控制第一升降杆(6)及第二升降杆开始工作，使第一升降杆(6)及第二升降杆上升至初始位置，再打开外罩(2)，取出各车辙板以及加载槽(12)内的加载砝码；打开排气阀(15-2-1)，由第二触屏显示器(20) 打开渗水仪(15-2)底部的阀门(15-2-9)使渗水量筒(15-2-7)中剩余的水沿透水网(18)进入集水仓(19)，再由第二触屏显示器(20)关闭旋转开关；

评价指标：

则两个车辙板相同位置处的渗水强化指数α为：

渗水强化指数α能够反映实验条件的变化对车辙板渗水性影响的强弱程度；

车辙板的渗水梯度β为：

Images