[发明专利]一种沥青混合料动水压力环境的车辙试验系统及试验方法

说明书

本发明提供一种沥青混合料动水压力环境的车辙试验系统及试验方法，属于道路工程材料性能测试技术领域。该系统包括动水压力发生装置、车轮系统加载装置、沥青混合料试件固定装置和控温水浴装置四部分组成。通过外部伺服液压系统驱动活塞按预设频率和振幅沿竖直方向往复运动并形成动水压力环境，有效模拟实际沥青路面上车辆轮胎快速驶过所产生瞬时动水压力过程。通过设置直线轴承滑动套实现车轮接触压力恒定，采用位移传感器两端固定形式实时监测车辙深度，实现动水压力环境的沥青混合料车辙试验评价抗水损害性能。本发明实现了动水压力环境下车轮荷载作用于沥青混合料的过程，更真实模拟和定量评价车辆轮胎引起动水压力对沥青路面的具体影响。

技术领域

本发明涉及道路工程材料性能测试技术领域，特别是指一种沥青混合料动水压力环境的车辙试验系统及试验方法。

背景技术

沥青路面暴露于自然环境中，当降雨天气车辆行驶时，轮胎反复挤压和抽吸所产生的正负交替循环动水压力，会造成沥青膜从集料表面剥落，最终发展为松散、坑槽等水损害问题，造成沥青路面服役性能下降和服役寿命缩短。区别于我国现行规范所要求的采用静态浸水和冻融等水养生形式来模拟沥青混合料水损害过程，动水压力的破坏机理与实际沥青路面出现的液态水受车辆轮胎作用所引起水损害更为接近。

目前已有学者研发动水压力相关设备对沥青混合料的抗水损害性能进行分析，这些研究侧重于对小尺寸压实圆柱体试件经动水压力环境养生前后的各项性能指标作测试对比。除此之外，另一类评价沥青混合料抗水损害性能的常见试验方法，是采用试验车轮直接作用于完全浸没水中的大尺寸试件表面并来回碾压，通过分析所形成车辙的形变特征指标作评估。同时，有学者采用向试件表面喷洒水的方式来模拟降雨天气车辆轮胎行驶所产生动水冲刷作用过程。但是，此类车辙试验方法中，受限于室内试验的条件，试验车轮来回行走速度与实际沥青路面车辆行驶速度相差较大，无论是对试件作浸水或洒水处理，由此试验模拟所产生动水压力实际效果是有限的。

因此，为更方便、更真实模拟车辆轮胎作用于沥青路面所产生动水压力过程，有必要开发一种基于动水压力环境的沥青混合料车辙试验系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种沥青混合料动水压力环境的车辙试验系统及试验方法。

该试验系统包括动水压力发生装置、车轮系统加载装置、沥青混合料试件固定装置和控温水浴装置四部分，其中动水压力发生装置、车轮系统加载装置、沥青混合料试件固定装置和控温水浴装置按照从上至下的顺序连接并固定于系统框架，动水压力发生装置、车轮系统加载装置和沥青混合料试件固定装置分别通过法兰盘和螺栓相互连接并组合为密封的动水压力环境仓，系统框架内还设置伺服液压站和数据采集系统。

其中，动水压力发生装置包括伺服液压作动器、连杆、导管、伺服液压站、活塞和气阀组成，其中伺服液压作动器、连杆、活塞由上至下依次连接，活塞底部设置凹槽并在轴线处设置气阀，活塞外部设置活塞滑轨套筒，伺服液压作动器与伺服液压站通过导管连接。

车轮系统加载装置包括电动机、曲柄摇杆机构、配重块、水平滑块、水平滑轨、竖直支撑杆、位移传感器、拉杆、车轮固定架、车轮固定盖、车轮转轴、车轮、直线轴承滑动套、轴承固定架，其中电动机、曲柄摇杆机构、拉杆从右至左依次连接；车轮通过车轮转轴配合车轮固定盖来与车轮固定架连接成整体，并通过直线轴承滑动套来与轴承固定架滚动接触；配重块、竖直支撑杆、车轮固定架由上至下依次连接，水平滑块固定于轴承固定架顶部并与水平滑轨滑动接触，位移传感器固定于水平滑块和车轮固定架之间。

沥青混合料试件固定装置包括垫块、沥青混合料试件、聚乙烯夹具、钢围压夹具、法兰盘、螺栓、锁紧螺母，其中沥青混合料试件、聚乙烯夹具、钢围压夹具通过锁紧螺母由里向外依次固定，配合垫块与推车底座相连接。

控温水浴装置包含控温水浴、水管、水泵、水阀，其中控温水浴放置于系统框架底层并通过水泵和水管连接至水阀。