一种模拟降雨的沥青路面摩擦系数测试仪及其测试方法与流程

本发明属于沥青路面性能测试技术领域，具体来说，涉及到一种模拟降雨的沥青路面摩擦系数测试仪及其测试方法。

背景技术：

随着经济的发展，公路等级不断提高，交通量增大，车速加快，沥青路面的抗滑问题日益突出，尤其在雨天，沥青路面抗滑性能大大降低，易使车辆打滑失控，造成人员伤亡、财产损失等重大事故。为了验证沥青路面抗滑性能是否能够满足使用要求，我们采用摆式仪测定路面摩擦系数。但是在测试过程中，只能够测试非雨天条件下的沥青路面摩擦系数，不能够反映雨天条件下不同降雨强度、表面径流系数的沥青路面摩擦系数。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种结构简单、操作简便以及使用效果好的模拟降雨的沥青路面摩擦系数测试仪及其测试方法。

本发明所述的一种模拟降雨的沥青路面摩擦系数测试仪，所述试验仪包括分为主要设备区和辅助设备区的雨箱1，主要设备区设在雨箱1的左方；主要设备区被汇雨底板15分隔为上部分和下部分，下部分为汇水箱17，上部分又分为左部分和右部分；右部分在顶部设有带喷头3的布水管2；右部分在底部设有两个卡条13，该两个卡条13中间放置试模19；试模19的上表面设有摆式仪12；左部分在底部设有储水桶10，该储水桶10底部通过进水管14连接到汇水箱17内的水泵A16；储水桶10在顶部设有水泵B11,该水泵B11通过输水管道连接到布水管2；输水管道往上还依次设置有三通9、流量计4和电磁阀5；三通9的仅剩的一个出口连接带调节阀7的回水管8，该回水管8连接到储水桶10；辅助设备区设有控制箱24。

本发明所述的一种模拟降雨的沥青路面摩擦系数测试仪，所述汇雨底板15右侧设置有两个卡条13和若干“一”字镂空区；所述卡条13呈长方体。

本发明所述的一种模拟降雨的沥青路面摩擦系数测试仪，所述试模19包括围在底板30四侧的左侧侧模28、右侧侧模29、前方侧模26、后方侧模27，以及左侧挡板20和右侧挡板21；所述左侧侧模28和右侧侧模29的长度方向与荷载轮行走方向平行；所述前方侧模26和后方侧模27的长度方向与荷载轮行走方向垂直；所述左侧侧模28的上表面边缘处设置有左侧凹槽22；所述右侧侧模29的上表面边缘处设置有右侧凹槽23；所述左侧挡板20可以承插在左侧凹槽22内；所述右侧挡板21可以承插在右侧凹槽23内，用于调节摩擦系数测试试件表面的径流系数；所述底板30的下表面是矩形的平面；所述底板30的上表面对应成型试件的区域是沿着前方侧模26到后方侧模27的圆弧面。

本发明所述的一种模拟降雨的沥青路面摩擦系数测试仪，所述试模19在底板30处对应的空间为不规则体，所述不规则体的上部是长50cm、宽50cm、高5cm的长方体，所述不规则体的下部的俯视平面图为长50cm、宽50cm的正方形，所述不规则体的下部的横截面图为弦长50cm的圆弧面，即能够制成上述不规则体的沥青混合料试件。

本发明所述的一种模拟降雨的沥青路面摩擦系数测试仪，所述控制箱24在面板上设置有显示屏33和输入键盘34，在内部设置有电子线路板连接的控制器25。

本发明所述的一种模拟降雨的沥青路面摩擦系数测试仪，所述电磁阀5、调节阀7、水泵B11和水泵A16均与控制器25相接。

当进行模拟降雨的沥青路面摩擦系数测试时，储水桶10中的水通过水泵B11的作用沿着出水管6流入布水管2中，并通过喷头3模拟形成雨滴滴落在沥青混合料试件表面，雨水从试件表面滑落至汇雨底板15表面，并沿着汇雨底板15流入汇水箱17，汇水箱17中的水通过水泵A16和进水管14流入储水桶10，补给储水桶10中的水；三通9和调节阀7、流量计4和电磁阀5的协同作用可以调节降雨强度；通过是否在试模两侧设置左侧挡板20和右侧挡板21可以调节径流系数。在降雨条件下，将摆式仪12置于试模19和试模19内的沥青混合料试件表面，可以开展模拟降雨的沥青路面摩擦系数测试。

本发明所述的一种模拟降雨的沥青路面摩擦系数测试仪的试验方法，所述试验方法具体步骤为：

1)在已经成型好试件的试模19两侧，根据径流系数选择适合高度的左侧挡板20和右侧挡板21，将左侧挡板20插入试模19的左侧凹槽22内，将右侧挡板21插入试模19的右侧凹槽23内；

2)在储水桶10中加入2/3容积的水，在汇水箱17中加入2/3容积的水，打开流量计4、调节阀7、电磁阀5、水泵A16、水泵B11，调节降雨强度，然后关闭降雨装置；

3)将试件连同试模19固定在两个卡条13的中间，将摆式仪放置在试件表面的测点上，并使摆的摆动方向与试件成型时的碾压方向一致；

4)转动摆式仪底座上的调平螺栓，使水准泡居中，进行仪器调平；

5)放松紧固把手，转动升降把手，使摆升高并能自由摆动，然后旋紧紧固把手，将摆固定在右侧悬臂上，使摆处于水平释放位置，并把指针拨至右端与摆杆平行处，按下释放开关，使摆向左带动摆针摆动，当摆达到最高位置后下落时，用手将摆杆接住，此时指针应指零，若不指零，可稍旋紧或旋松摆的调节螺母；反复操作，直至指针指零，调零允许误差为±1，调零完毕；

6)让摆处于自然下垂状态，松开固定把手，转动升降把手，使摆下降；与此同时，提起举升柄使摆向左侧移动，然后放下举升柄使橡胶片下缘轻轻触地，紧靠橡胶片摆放滑动长度量尺，使量尺左端对准橡胶片下缘；再提起举升柄使摆向右侧移动，然后放下举升柄使橡胶片下缘轻轻触地，检查橡胶片下缘应与滑动长度量尺的右端齐平；若齐平，则说明橡胶片两次触地的距离(滑动长度)符合126mm的规定；校核滑动长度时，应以橡胶片长边刚刚接触路面为准，不可借摆的力量向前滑动，以免标定的滑动长度与实际不符；若不齐平，升高或降低摆或仪器底座的高度；微调时用旋转仪器底座上的调平螺丝调整仪器底座的高度的方法比较方便，但需注意保持水准泡居中；重复操作，直至滑动长度符合126mm的规定；

7)将摆固定在右侧悬臂上，使摆处于水平释放位置，并把指针拨至右端与摆杆平行处；

8)打开流量计4、调节阀7、电磁阀5、水泵A16、水泵B11，调节降雨强度，待降雨一段时间后，试件表面的径流系数达到预设值后，按下右侧悬臂上的释放开关，使摆在路面滑过；当摆杆回落时，用手接住，读数但不记录。然后使摆杆和指针重新置于水平释放位置。

9)重复步骤7)和步骤8)的操作5次，并读记每次测定的摆值；单点测定的5个值中最大值与最小值的差值不得大于3；如差值大于3时，应检查产生的原因，并再次重复前述各项操作，至符合规定为止；取5次测定的平均值作为单点的路面抗滑值(即摆值BPN₁)，取整数；

10)在测点位置用温度计测记降雨条件下路表温度，准确至1℃；

11)每个测点由3个单点组成，即需按以上方法在同一测点处平行测定3次，以3次测定结果的平均值作为该测点的代表值(精确到1)；3个单点均应位于同一试件表面，单点间距离为20cm-30cm；测点的位置以中间单点的位置表示；

与现有技术相比，本发明所述的模拟降雨的沥青路面摩擦系数测试仪及试验方法具有以下优点：

1)所采用的模拟降雨的沥青路面摆式仪结构简单、设计合理且安装及使用操作简便，投入成本较低，安装紧凑，占用空间较小；

2)所采用的模拟降雨的沥青路面摆式仪参数调整简便，能对降雨强度、径流系数、降雨历时等参数进行调整，并且设置有控制箱，控制简易，能精确控制雨强度、径流系数、降雨历时，使得降雨条件下的沥青路面摩擦系数测试过程易于控制；

3)所采用的试模与行走方向平行的两侧设置的左侧凹槽和右侧凹槽，可以根据需要确定是否需要固定左侧挡板和右侧挡板，进而可以用于控制沥青混合料试件表面的径流系数，用于模拟实际路面表面的径流系数情况；

4)使用效果好且实用价值高，外形美观，极大程度上方便了模拟降雨的沥青路面动态旋转式摩擦系数测试，并且试验过程易于控制，具有试验操作方便、控制精确等优点，能有效保证模拟降雨的摩擦系数测试结果的准确性。

附图说明

图1：本发明所述试验仪示意图；图2：汇雨底板示意图图；图3：试模结构图；图4：左侧挡板图；图5：右侧挡板图。1-雨箱、2-布水管、3-喷头、4-流量计、5-电磁阀、6-出水管、7-调节阀、8-回水管、9-三通、10-储水桶、11-水泵B、12-摆式仪、13-卡条、14-进水管、15-汇雨底板、16-水泵A、17-汇水箱、19-试模、20-左侧挡板、21-右侧挡板、22-左侧凹槽、23-右侧凹槽、24-控制箱、25-控制器、26-前方侧模、27-后方侧模、28-左侧侧模、29-右侧侧模、30-底板、显示屏-33、输入键盘-34。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明所述的模拟降雨的沥青路面摩擦系数测试仪及试验方法做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

一种模拟降雨的沥青路面摩擦系数测试仪，所述试验仪包括分为主要设备区和辅助设备区的雨箱1，主要设备区设在雨箱1的左方；主要设备区被汇雨底板15分隔为上部分和下部分，下部分为汇水箱17，上部分又分为左部分和右部分；右部分在顶部设有带喷头3的布水管2；右部分在底部设有两个卡条13，该两个卡条13中间放置试模19；试模19的上表面设有摆式仪12；左部分在底部设有储水桶10，该储水桶10底部通过进水管14连接到汇水箱17内的水泵A16；储水桶10在顶部设有水泵B11,该水泵B11通过输水管道连接到布水管2；输水管道往上还依次设置有三通9、流量计4和电磁阀5；三通9的仅剩的一个出口连接带调节阀7的回水管8，该回水管8连接到储水桶10；辅助设备区设有控制箱24。

所述汇雨底板15右侧设置有两个卡条13和若干“一”字镂空区；所述卡条13呈长方体。所述试模19包括围在底板30四侧的左侧侧模28、右侧侧模29、前方侧模26、后方侧模27，以及左侧挡板20和右侧挡板21；所述左侧侧模28和右侧侧模29的长度方向与荷载轮行走方向平行；所述前方侧模26和后方侧模27的长度方向与荷载轮行走方向垂直；所述左侧侧模28的上表面边缘处设置有左侧凹槽22；所述右侧侧模29的上表面边缘处设置有右侧凹槽23；所述左侧挡板20可以承插在左侧凹槽22内；所述右侧挡板21可以承插在右侧凹槽23内，用于调节摩擦系数测试试件表面的径流系数；所述底板30的下表面是矩形的平面；所述底板30的上表面对应成型试件的区域是沿着前方侧模26到后方侧模27的圆弧面。所述试模19在底板30处对应的空间为不规则体，所述不规则体的上部是长50cm、宽50cm、高5cm的长方体，所述不规则体的下部的俯视平面图为长50cm、宽50cm的正方形，所述不规则体的下部的横截面图为弦长50cm的圆弧面，即能够制成上述不规则体的沥青混合料试件。所述控制箱24在面板上设置有显示屏33和输入键盘34，在内部设置有电子线路板连接的控制器25。所述电磁阀5、调节阀7、水泵B11和水泵A16均与控制器25相接。所述辅助设备区内设有温度传感器和加热装置；所述连接轴上设有位移传感器。

当进行模拟降雨的沥青路面摩擦系数测试时，储水桶10中的水通过水泵B11的作用沿着出水管6流入布水管2中，并通过喷头3模拟形成雨滴滴落在沥青混合料试件表面，雨水从试件表面滑落至汇雨底板15表面，并沿着汇雨底板15流入汇水箱17，汇水箱17中的水通过水泵A16和进水管14流入储水桶10，补给储水桶10中的水；三通9和调节阀7、流量计4和电磁阀5的协同作用可以调节降雨强度；通过是否在试模两侧设置左侧挡板20和右侧挡板21可以调节径流系数。在降雨条件下，将摆式仪12置于试模19和试模19内的沥青混合料试件表面，可以开展模拟降雨的沥青路面摩擦系数测试。

本发明所述的一种模拟降雨的沥青路面摩擦系数测试仪的试验方法，所述试验方法具体步骤为：

1)在已经成型好试件的试模19两侧，根据径流系数选择适合高度的左侧挡板20和右侧挡板21，将左侧挡板20插入试模19的左侧凹槽22内，将右侧挡板21插入试模19的右侧凹槽23内；

2)在储水桶10中加入2/3容积的水，在汇水箱17中加入2/3容积的水，打开流量计4、调节阀7、电磁阀5、水泵A16、水泵B11，调节降雨强度，然后关闭降雨装置；

3)将试件连同试模19固定在两个卡条13的中间，将摆式仪放置在试件表面的测点上，并使摆的摆动方向与试件成型时的碾压方向一致；

4)转动摆式仪底座上的调平螺栓，使水准泡居中，进行仪器调平；

5)放松紧固把手，转动升降把手，使摆升高并能自由摆动，然后旋紧紧固把手，将摆固定在右侧悬臂上，使摆处于水平释放位置，并把指针拨至右端与摆杆平行处，按下释放开关，使摆向左带动摆针摆动，当摆达到最高位置后下落时，用手将摆杆接住，此时指针应指零，若不指零，可稍旋紧或旋松摆的调节螺母；反复操作，直至指针指零，调零允许误差为±1，调零完毕；

6)让摆处于自然下垂状态，松开固定把手，转动升降把手，使摆下降；与此同时，提起举升柄使摆向左侧移动，然后放下举升柄使橡胶片下缘轻轻触地，紧靠橡胶片摆放滑动长度量尺，使量尺左端对准橡胶片下缘；再提起举升柄使摆向右侧移动，然后放下举升柄使橡胶片下缘轻轻触地，检查橡胶片下缘应与滑动长度量尺的右端齐平；若齐平，则说明橡胶片两次触地的距离(滑动长度)符合126mm的规定；校核滑动长度时，应以橡胶片长边刚刚接触路面为准，不可借摆的力量向前滑动，以免标定的滑动长度与实际不符；若不齐平，升高或降低摆或仪器底座的高度；微调时用旋转仪器底座上的调平螺丝调整仪器底座的高度的方法比较方便，但需注意保持水准泡居中；重复操作，直至滑动长度符合126mm的规定；

7)将摆固定在右侧悬臂上，使摆处于水平释放位置，并把指针拨至右端与摆杆平行处；

8)打开流量计4、调节阀7、电磁阀5、水泵A16、水泵B11，调节降雨强度，待降雨一段时间后，试件表面的径流系数达到预设值后，按下右侧悬臂上的释放开关，使摆在路面滑过；当摆杆回落时，用手接住，读数但不记录，然后使摆杆和指针重新置于水平释放位置；

9)重复步骤7)和步骤8)的操作5次，并读记每次测定的摆值；单点测定的5个值中最大值与最小值的差值不得大于3；如差值大于3时，应检查产生的原因，并再次重复前述各项操作，至符合规定为止；取5次测定的平均值作为单点的路面抗滑值(即摆值BPN₁)，取整数；

10)在测点位置用温度计测记降雨条件下路表温度，准确至1℃；

11)每个测点由3个单点组成，即需按以上方法在同一测点处平行测定3次，以3次测定结果的平均值作为该测点的代表值(精确到1个单位)；3个单点均应位于同一试件表面，单点间距离为20cm-30cm；测点的位置以中间单点的位置表示。