CN203658190U

CN203658190U - 水泥路面基层材料水平冲刷仪

Info

Publication number: CN203658190U
Application number: CN201320892650.2U
Authority: CN
Inventors: 彭波; 黄祯敏; 李文瑛; 王建永; 傅浪琴; 雷茂锦; 戴学臻; 耿九光; 刘晏荣
Original assignee: Changan University
Current assignee: Changan University
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2023-12-31

Abstract

本实用新型公开了一种水泥路面基层材料水平冲刷仪，包括水箱、高度可调节的支座和设置在支座上的夹具，支座安装在一个容器中，容器底面开设有通孔，通孔下方贯通连接有集水器，在通孔上安装有过滤筛；集水器通过管道与一个水泵连接，所述的水箱设置在夹具的上方，水箱与水泵连接；水箱的底端连接有出水管，出水管上安装有高压调速器，高压调速器与设置在夹具顶面的喇叭管连接。本实用新型利用水泥路面基层材料水平冲刷仪测试水泥路面基层材料的抗冲刷性能，能充分模拟脱空积水混凝土路面板在车辆荷载作用下产生微挠曲变形挤压水流水平径向冲刷基层顶面细料，与脱空未裂水泥路面基层冲刷环境相似，可以评定水泥混凝土路面基层的抗冲刷性能。

Description

水泥路面基层材料水平冲刷仪

技术领域

本实用新型涉及一种水泥混凝土路面基层材料的性能测试装置，具体涉及到用水平动力水流冲刷半刚性基层顶面细料的冲刷仪

背景技术

半刚性基层材料因具有较高的强度、良好的板体性、水稳定性和抗疲劳性而广泛应用于我国的路面基层结构中。随着路面使用时间的推移，无论是沥青路面还是水泥混凝土路面，常出现由于半刚性基层材料抗冲刷性能不足而引发路面早期水损害，大大降低了路面的服务水平和使用寿命，增加了路面全寿命周期成本。

由于水泥混凝土路面板具有很高的强度、刚度和荷载传递扩散能力，对基层更侧重于要求基层材料均匀、密实、稳定及具有较高的抗冲刷能力。水泥混凝土路面为了避免受环境因素影响产生明显胀缩破坏而设置接缝，随着接缝填缝料的逐渐老化或损坏，接缝往往成为表面水的下渗通道。设置接缝的水泥混凝土路面板在温度循环变化下，不可避免地会产生微翘曲或拱起变形，最终在水泥混凝土路面板底与基层顶面出现脱空，成为接缝渗水的“蓄水池”。水泥混凝土板脱空积水后在车辆荷载作用下产生微挠曲挤压水流径向水平冲刷基层顶面，如果基层材料抗冲刷性能不足，将引发路面出现唧泥、错台、断裂等破坏，因此讨论水泥路面半刚性基层材料的抗冲刷性能具有重要意义。

国外常用旋转刷试验和振动台试验来评价半刚性基层材料的抗冲刷性能。旋转刷试验是依靠旋转着的钢丝刷磨损基层材料试件表面，并将钢丝刷磨损下来的细料称重来评价材料的抗冲刷能力，其不足在于仅依靠机械磨损作用，而忽视了水的作用。振动台试验是将试件放置在容器内，并往容器中加水至50mm，然后启动振动台，工作5min后烘干并称量从试件上冲刷下来的细料颗粒重量，用质量损失率来评价材料的抗冲刷能力，缺点在于它不能为不同试件提供相同的试验条件。现有冲刷试验仪虽能较好地模拟路面裂缝下半刚性基层材料的冲刷作用，能较好地评价材料的抗冲刷能力，且装置过于复杂，不利于实际工程的推广应用。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种水泥路面基层材料水平冲刷仪，其结构简单，操作方便，结果准确。

一种水泥路面基层材料水平冲刷仪，包括水箱、高度可调节的支座和设置在支座上的夹具，支座安装在一个容器中，容器底面开设有通孔，通孔下方贯通连接有集水器，在通孔上安装有过滤筛；集水器通过管道与一个水泵连接，所述的水箱设置在夹具的上方，水箱与水泵连接；水箱的底端连接有出水管，出水管上安装有高压调速器，高压调速器与设置在夹具顶面的喇叭管连接。

进一步地，所述的夹具包括固定夹板和活动夹板，固定夹板和活动夹板均为开设有半圆柱槽的矩形体，固定夹板固结在支座上，固定夹板和活动夹板的高度相同，可拼接成一个内部有圆柱形孔的矩形体。

进一步地，所述的喇叭管为一端是喇叭状开口且厚度一致的管，喇叭管的喇叭状开口的底部固结在固定夹板的上表面上。

进一步地，所述的固定夹板的顶面侧边缘设置有挡板，挡板的高度大于喇叭管的厚度。

进一步地，所述的活动夹板上设置有用于固定活动夹板和固定夹板的锁钮。

进一步地，所述的出水管上安装有截水阀，集水器侧面底端连接有排水管，排水管上安装有泄水阀。

本装置具有以下技术特点：

（1）本装置能充分模拟水泥路面板与基层顶面脱离接触积水后，在车轮荷载作用下水泥路面板产生竖向微挠曲变形挤压水流水平径向冲刷基层顶面细料，密切联系了脱空未裂水泥路面基层的实际冲刷环境；

（2）本装置能精确控制试件冲刷频率和水流速度，保证了不同试件测试条件的一致性。同时，结合基层材料的组成特点，可以通过改变冲刷频率和水流速度来达到快速、准确的测试效果；

（3）本装置提供高压动水水平冲刷试件顶面细料，而试件侧面材料不受水流浸蚀冲刷作用，明显区别于现有的带水冲刷试验仪，与板体性基层顶面冲刷环境更为接近；

（4）本装置容易并能准确地收集从试件顶面冲刷下来的细料颗粒，较其它冲刷装置更能客观、准确地评价材料的抗冲刷性能；

（5）本装置试验过程中的冲刷水流实现了循环冲刷，节约了水资源。试验通过适应冲刷频率和水流速度的需求来控制集水器和水箱中的水量，确保了试件顶面的正常、稳定冲刷和试验结论的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是夹具顶面部分的俯视图；

图3是喇叭管的结构示意图；

图中标号代表：1—容器，2—支座，3—出水管，4—通孔，5—过滤筛，6—集水器，7—泄水阀，8—排水管，9—水泵，10—水箱，11—截水阀，12—高压调速器，13—喇叭管，14—挡板，15-1—固定夹板，15-2—活动夹板，16—锁钮，17—试件；

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步解释说明。

具体实施方式

遵从上述技术方案，如图1和图2所示，一种水泥路面基层材料水平冲刷仪，包括水箱10、高度可调节的支座2和设置在支座2上的夹具，支座2安装在一个容器1中，容器1底面开设有通孔4，通孔4下方贯通连接有集水器6，在通孔4上安装有过滤筛5；集水器6通过管道与一个水泵9连接，所述的水箱10设置在夹具的上方，水箱10与水泵9连接；水箱10的底端连接有出水管3，出水管3上安装有高压调速器12，高压调速器12与设置在夹具顶面的喇叭管13连接。

夹具包括固定夹板15-1和活动夹板15-2，固定夹板15-1和活动夹板15-2均为开设有半圆柱槽的矩形体，固定夹板15-1固结在支座2上，固定夹板15-1和活动夹板15-2的高度相同，当移动活动夹板15-2与固定夹板15-1拼合时，两者可拼接成一个内部有圆柱形孔的矩形体，该圆柱形孔贯穿矩形体的顶面和底面，其轴心线与矩形体的侧面平行，该圆柱形孔的直径应等于，或略大于试件17的直径；拼合成的矩形体中的圆柱形孔中放置试件17。在活动夹板15-2上安装有锁钮16，两者拼合后，将试件17夹在圆柱形孔中，通过锁定锁钮16，可实现两者的固定。需要取出试件17时，旋松锁钮16，移开活动夹板15-2即可取出试件17。由于试件17为标准件，其尺寸是一定的，因此设计夹具时，应使夹具中圆柱形孔的尺寸与试件17的尺寸一致，使试件17放入圆柱形孔中时，试件17的上表面与夹具上表面齐平，达到水平冲刷的条件。

喇叭管13为一端是喇叭状开口且厚度一致的管，如图3所示；喇叭管13的作用是使高压调速器12中喷出的高速水流能均匀地喷向试件17的上表面，喇叭管13的喇叭状开口的底部固结在固定夹板15-1的上表面上；当试件17安装在夹具中时，试件17上表面与夹具上表面齐平，则喇叭管13中喷出的水流可以呈扇形状冲刷在试件17上表面，良好地模拟冲刷作用。

在固定夹板15-1顶面侧边缘设置有挡板14，挡板14的高度大于喇叭管13的厚度；挡板14的作用是限制从喇叭管13中喷出的水流的流向，使水流全部冲向试件17上表面，而不会从固定夹板15-1的侧面流出。

现有的试验装置在试验过程中，需要用水不断冲刷试件17，由于试验时间较长，造成了水资源的极大浪费。而本装置试验过程中的水可以循环使用，极大地节约了水资源。水从水箱10中经过出水管3、高压调速器12喷射在试件17上表面，冲刷后的水从活动夹板15-2上表面周围流下，汇聚到容器1底部，并从底部的通孔4中流出到集水器6中。在通孔4中安装有过滤筛5，冲刷后水流带走的细料被过滤筛5收集，冲走的细料即为试件17的损失质量。经过过滤后的水收集在集水器6中，通过水泵9输送到水箱10中，实现水的循环利用。在试验结束后，打开集水器6的排水管8上的泄水阀7，将试验用水排出。

应用本装置对冲刷深度和质量损失率测试的步骤如下：

1．将半刚性基层混合料按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTG E51-2009中T0804-1994标准击实法成型Ф150mm×h150mm试件17，并进行标准保温保湿养生6d，浸水24h；

2．根据半刚性基层材料的组成特点，初步确定出材料冲刷频率和水流速度，进而控制集水器6和水箱10中的用水量；

3、试件17浸水24h后取出用干布擦去表面水，用黑色塑料薄膜裹覆好试件17侧面后将试件17放置在支座2上的夹具中，调整试件17，使试件17的上表面与夹具的上表面齐平，然后通过锁钮16固定试件17；

4．关闭集水器6的泄水阀7，打开水箱10的截水阀11，水泵9将集水器6中的水送至水箱10，通过控制高压调速器12与水泵9协调运作；

5．先对试件17顶面进行预冲刷，预冲刷时间一般不超过30s，待试件17顶面松动细料冲刷掉后先暂停试验，烘干并称重过滤筛5的细料颗粒；

6．预冲刷结束后，开始对试件17顶面进行控速限时水平冲刷试验。时间设置应根据基层材料组成特点设定，达到冲刷预设时间后，停止试验，用过滤筛5收集细料颗粒，然后进行烘干称重并测量试件17顶面的冲刷深度；

7．试验过程中，应观察集水器6和集水箱10中的水量变化情况，当集水器6中水量不足时，应沿着容器1壁加适量的水；

8．一个试件试验结束后，应重复3、4、5、6步骤进行下一个试件17的试验，要求每次试验水泵9和高压调速器12工作条件的一致性，增加测试结果的可比性、准确性；

9．所有试件试验结束后，关闭水泵9，打开集水器6中的泄水阀7，从排水管8中排除试验用水；水箱10中的水排出后关闭截水阀11和高压调速器12；

10．用预设冲刷时间指定压力流速的试件质量损失率和最大冲刷深度双指标综合评价水泥路面基层材料的抗冲刷能力。

Claims

1.一种水泥路面基层材料水平冲刷仪，包括水箱（10）、高度可调节的支座（2）和设置在支座（2）上的夹具，其特征在于，所述的支座（2）安装在一个容器（1）中，容器（1）底面开设有通孔（4），通孔（4）下方贯通连接有集水器（6），在通孔（4）上安装有过滤筛（5）；集水器（6）通过管道与一个水泵（9）连接，所述的水箱（10）设置在夹具的上方，水箱（10）与水泵（9）连接；水箱（10）的底端连接有出水管（3），出水管（3）上安装有高压调速器（12），高压调速器（12）与设置在夹具顶面的喇叭管（13）连接。

2.如权利要求1所述的水泥路面基层材料水平冲刷仪，其特征在于，所述的夹具包括固定夹板（15-1）和活动夹板（15-2），固定夹板（15-1）和活动夹板（15-2）均为开设有半圆柱槽的矩形体，固定夹板（15-1）固结在支座（2）上，固定夹板（15-1）和活动夹板（15-2）的高度相同，可拼接成一个内部有圆柱形孔的矩形体。

3.如权利要求2所述的水泥路面基层材料水平冲刷仪，其特征在于，所述的喇叭管（13）为一端是喇叭状开口且厚度一致的管，喇叭管（13）的喇叭状开口的底部固结在固定夹板（15-1）的上表面上。

4.如权利要求2所述的水泥路面基层材料水平冲刷仪，其特征在于，所述的固定夹板（15-1）的顶面侧边缘设置有挡板（14），挡板（14）的高度大于喇叭管（13）的厚度。

5.如权利要求2所述的水泥路面基层材料水平冲刷仪，其特征在于，所述的活动夹板（15-2）上设置有用于固定活动夹板（15-2）和固定夹板（15-1）的锁钮（16）。

6.如权利要求1所述的水泥路面基层材料水平冲刷仪，其特征在于，所述的出水管（3）上安装有截水阀（11），集水器（6）侧面底端连接有排水管（8），排水管（8）上安装有泄水阀（7）。