[发明专利]沥青路面面层材料动水冲刷试验仪及动水冲刷试验方法

摘要

本发明公开了一种沥青路面面层材料动水冲刷试验仪及动水冲刷试验方法，试验仪包括水箱，水箱的中部设有竖向的转动轴，转动轴上设有与转动轴同轴固定的圆盘，圆盘的上表面固定有马歇尔试件固定环；水箱右侧面固定有与转动轴通过皮带连接的电机；水箱上端还固定有枪头向下并与马歇尔试件固定环相对的水枪；水箱内部的下方位置还设有温度传感器、加热体以及与水箱外部相连通的排水管；该试验仪还包括用于控制电机、水枪、水泵、温度传感器以及加热体的控制箱。本发明可以模拟高速行车引起的瞬时冲刷，试验效率高；以马歇尔试件在动水冲刷后形成的坑槽深度、劈裂强度、质量损失为指标，可以分析冲刷次数、水流温度、冲刷力等因素对试验指标的影响。

主权项

1.沥青路面面层材料动水冲刷试验仪，包括水箱(14)，其特征在于，所述水箱(14)的上端为其开口端，水箱(14)的上端设有支撑板(2)，水箱(14)的中部设有位于水箱(14)内部的支撑体(10)，所述支撑板(2)与支撑体(10)之间设有竖向的转动轴(5)，转动轴(5)的中部设有与转动轴(5)同轴固定的圆盘(9)，圆盘(9)的上表面固定有马歇尔试件固定环(8)；所述水箱(14)右侧面的上端固定有电机(7)，电机(7)的转轴与转动轴(5)的上端之间连接有用于带动所述转动轴(5)转动的皮带(6)；所述支撑板(2)的左端固定有高压水枪(1)，高压水枪(1)的枪头向下并与马歇尔试件固定环(8)相对；所述水箱(14)内部位于支撑体(10)下方的位置设有温度传感器(11)、加热体(12)以及与水箱(14)外部相连通的排水管(13)；所述排水管(13)连接有用于排水的高压水泵；该沥青路面面层材料动水冲刷试验仪还包括控制箱，所述电机(7)、高压水枪(1)、高压水泵、温度传感器(11)以及加热体(12)分别与控制箱电连接；其中，基于该沥青路面面层材料动水冲刷试验仪的沥青路面面层材料动水冲刷试验方法包括如下步骤：1)注水：向水箱中注水，注水高度高于温度传感器5～6cm，且低于转动轴最低点4cm以上；2)控温：注水完毕后，调节水温控制表盘将水温设定到实验所需的温度范围；3)固定试件：水温到达实验所需温度后将马歇尔试件固定在圆盘上的马歇尔试件固定环中；4)调整试验参数：通过动水冲刷力控制表盘设定实验所需的动水压力值，然后调节圆盘转速控制表盘将圆盘转速调到与动水冲刷力相对应的速度；5)启动设备，冲刷试验开始：对皮带、圆盘、电机以及高压水泵进行检查，使用透明板体放置于支撑板(2)上对水箱进行封闭，启动高压水枪(1)、圆盘(9)，使它们同时开始运转，通过透明板体观察马歇尔试件的冲刷情况、设备运行状况；6)试验指标测定：到达规定的冲刷次数后，关闭动水冲刷力控制表盘、圆盘转速控制表盘，取出经过冲刷处理后的马歇尔试件，分别测试马歇尔试件的质量损失、冲刷后形成的坑槽深度、劈裂强度指标，记录试验数据；试验中的动水冲刷力的确定方法为：选取道路实测的孔隙水压力值，使用高压水枪冲刷模拟实际道路的孔隙水压力测量模型，不断调整高压水枪压力值，直到孔隙水压力传感器的压力值达到车速为40km/h、60km/h、80km/h时路面上的实测孔隙水压力值，记录此时对应于各车速的动水压力值，即孔隙水压力值，最终得到40km/h、60km/h、80km/h车速对应的高压水枪压力值；对于试验中圆盘转速的选取，通过调节圆盘的转速来控制高压水枪与马歇尔试件的相对速度，使之与模拟车速经过马歇尔试件的时间相等；对圆盘转速的确定方法：实际路面上，设轮胎接地长度为s，马歇尔试件直径为d，则轮胎完全经过马歇尔试件所走的距离为s+2d；设车速为v时，则经过马歇尔试件的时间t1，单位为秒，对于圆盘来说，设转速为nr/s，则其相应的角速度为2πn rad/s，有效半径为r；马歇尔试件的线速度v1＝2πn r；则高压水枪经过的距离为马歇尔试件的直径d加上高压水枪喷嘴的直径；由于高压水枪喷嘴的直径比较小，则对其忽略不计，因此，高压水枪经过的马歇尔试件的距离为d，所需的时间为t2，令t1＝t2，则得到要模拟的车速所对应的圆盘转速n，解得模拟40km/h，60km/h,80km/h的车速，经计算，相应的圆盘转速依次为，n40＝210r/min，n60＝300r/min，n80＝420r/min。