一种模拟降雨的沥青路面车辙试验仪及其试验方法
【专利摘要】本发明涉及一种模拟降雨的沥青路面车辙试验仪及其试验方法。试验仪包括分为主要设备区和辅助设备区的环境箱；主要设备区被汇雨底板分隔为上部分和下部分，下部分为汇水箱；上部分的右部分在顶部设有带喷头的布水管；上部分的右部分在底部设有两个卡条，两卡条中间放置试模；试模的上方悬有荷载轮，该荷载轮通过连接轴固定到荷载架上方的荷载板上；左部分在底部设有储水桶，该储水桶底部通过进水管连接到汇水箱内的水泵；储水桶在顶部设有水泵,该水泵通过输水管道连接到布水管；输水管道往上还依次设置有三通、流量计和电磁阀；三通连接带调节阀的连接到储水桶的回水管；辅助设备区右上部分设有控制箱。本发明具有结构简单、操作简便的特点。
【专利说明】
一种模拟降雨的沥青路面车辙试验仪及其试验方法
技术领域
[0001 ]本发明属于沥青性能测试技术领域，具体来说，涉及到一种模拟降雨的沥青路面车辙试验仪及其试验方法。
【背景技术】
[0002]车辙是沥青路面特有的主要破坏现象之一，它被定义为沥青路面轮迹带的凹陷(较轻的车辙)。实际上车辙严重处，轮迹带产生凹陷的同时，其两侧的沥青混凝土常隆起，此时的车辙就是轮迹带的凹陷深度(RD)与其两侧隆起的高度之和。半刚性基层沥青路面车辙主要由沥青面层产生，由于沥青面层的再压密或剪切变形而产生程度不同的车辙。车辙变形的外因是渠化交通和荷载作用，内因是沥青混凝土的高温稳定性和抗塑性变形能力不足。同时，遇到降雨，水的存在往往会加速沥青路面车辙的产生，并伴随坑槽等其他病害。主要表现为路面在水和荷载综合作用下会产生孔隙水压力和动水压力，由此产生的动水压力和孔隙水压力引起的压力差可以软化和剥落沥青混合料。因此在一定程度上说，车辙病害和水损坏是互相影响的。
[0003]人们往往通过浸水车辙试验模拟车辙和水损坏的相伴相生。浸水车辙试验中，水是完全浸没车辙试件的，水的高度超出试件高度约5cm。但是实际降雨条件下的沥青路面并不是这样的状态，也仅仅是极少的暴雨条件，在极个别的排水不畅的路段才有可能出现雨水完全浸没沥青路面，并超出沥青路面一定的高度。因此，如何模拟降雨条件下的沥青路面车辙情况，是我们需要解决的问题。
【发明内容】
[0004]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车辙试验仪及其试验方法。
[0005]本发明所述的一种模拟降雨的沥青路面车辙试验仪，所述车辙试验仪包括分为主要设备区和辅助设备区的环境箱I，主要设备区设在环境箱I的左上方;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的上方悬有荷载轮12，该荷载轮12通过连接轴固定到荷载架31上方的荷载板32上；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内的水栗A16;储水桶10在顶部设有水栗Bll，该水栗Bll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;辅助设备区右上部分设有控制箱24。
[0006]本发明所述的一种模拟降雨的沥青路面车辙试验仪，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。
[0007]本发明所述的一种模拟降雨的沥青路面车辙试验仪，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，用于调节模拟降雨的沥青路面车辙试验的试件表面的径流系数。
[0008]本发明所述的一种模拟降雨的沥青路面车辙试验仪，所述试模19在底板30处对应的空间长30cm，宽30cm，高5cm，即能够制成型长30cm，宽30cm，高5cm的沥青混合料试件。
[0009]本发明所述的一种模拟降雨的沥青路面车辙试验仪，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。
[0010]本发明所述的一种模拟降雨的沥青路面车辙试验仪，所述电磁阀5、调节阀7、水栗BI I和水栗A16均与控制器25相接。
[0011]本发明所述的一种模拟降雨的沥青路面车辙试验仪，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。
[0012]当进行模拟降雨的沥青路面车辙试验时，储水桶10中的水通过水栗Bll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车辙试件表面，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中的水通过水栗A16和进水管14流入储水桶1，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。
[0013]本发明所述的一种模拟降雨的沥青路面车辙试验仪的试验方法，所述试验方法具体步骤为:
[0014]I)在已经成型好车辙试件的试模两侧，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；
[0015]2)将试件连同试模19一起，置于已达到试验温度60°C±1°C的烘箱中，在试件的试验轮不行走的部位上，粘贴一个热电偶温度计，保温时间为5h-12h;
[0016]3)设置环境箱I温度为60 0C，当环境箱中温度达到60 °C ± TC时，打开环境箱I，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，将试件连同试模19固定在两个卡条13的中间，调节位移传感器的读数在1.之间；
[0017]4)关闭环境箱I，打开流量计4、调节阀7、电磁阀5、水栗A16、水栗Bll，调节降雨强度，然后关闭降雨装置；
[0018]5)待环境箱I的温度回升至60 °C ± 1°C时，启动降雨装置，启动荷载轮12，荷载轮12的行走方向须与试件碾压或行车方向一致，试验仪自动采集车辙变形，荷载轮12往返行走时间Ih，或最大变形达到25mm时为止;试验时，记录仪自动记录车辙变形曲线、试件温度、环境箱温度、降雨强度、径流系数、降雨历时。
[0019]与现有技术相比，本发明所述的模拟降雨的沥青路面车辙试验仪及其试验方法具有以下优点:所采用的模拟降雨的沥青路面车辙试验仪结构简单、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;所采用的模拟降雨的沥青路面车辙试验仪参数调整简便，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车辙试验过程易于控制。
【附图说明】
[0020]图1:本发明所述车辙试验仪图；图2:汇雨底板示意图；图3:试模结构图；图4:左侧挡板图；图5:右侧挡板图。1-环境箱、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_二通、10-储水桶、11-水栗B、12-荷载轮、13-卡条、14-进水管、15-汇雨底板、16-水栗A、17-汇水箱、18-其他机电设备、19-试模、20-左侧挡板、21-右侧挡板、22-左侦_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、31 -荷载架、32-荷载板、显示屏-33、输入键盘-34。
【具体实施方式】
[0021]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车辙试验仪其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。
[0022]实施例1
[0023]—种模拟降雨的沥青路面车辙试验仪，包括分为主要设备区和辅助设备区的环境箱1，主要设备区设在环境箱I的左上方;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的上方悬有荷载轮12，该荷载轮12通过连接轴固定到荷载架31上方的荷载板32上；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内的水栗A16;储水桶10在顶部设有水栗BI I，该水栗BI I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;辅助设备区右上部分设有控制箱24。
[0024]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，用于调节模拟降雨的沥青路面车辙试验的试件表面的径流系数。所述试模19在底板30处对应的空间长30cm，宽30cm，高5cm，即能够制成型长30cm，宽30cm，高5cm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、水栗Bll和水栗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;所述连接轴上端设有位移传感器。
[0025]当进行模拟降雨的沥青路面车辙试验时，储水桶10中的水通过水栗Bll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车辙试件表面，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中的水通过水栗A16和进水管14流入储水桶1，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。
[0026]本发明所述的一种模拟降雨的沥青路面车辙试验仪的试验方法，所述试验方法具体步骤为:
[0027]I)在已经成型好车辙试件的试模两侧，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；
[0028]2)将试件连同试模19一起，置于已达到试验温度60°C±1°C的烘箱中，在试件的试验轮不行走的部位上，粘贴一个热电偶温度计，保温时间为5h-12h;
[0029]3)设置环境箱I温度为60°C，当环境箱中温度达到60°C±1°C时，打开环境箱1，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，将试件连同试模19固定在两个卡条13的中间，调节位移传感器的读数在1.之间；
[0030]4)关闭环境箱I，打开流量计4、调节阀7、电磁阀5、水栗A16、水栗Bll，调节降雨强度，然后关闭降雨装置；
[0031]5)待环境箱I的温度回升至60 °C ± 1°C时，启动降雨装置，启动荷载轮12，荷载轮12的行走方向须与试件碾压或行车方向一致，试验仪自动采集车辙变形，荷载轮12往返行走时间Ih，或最大变形达到25mm时为止;试验时，记录仪自动记录车辙变形曲线、试件温度、环境箱温度、降雨强度、径流系数、降雨历时。
[0032]与现有技术相比，本发明所述的模拟降雨的沥青路面车辙试验仪及试验方法具有以下优点:所采用的模拟降雨的沥青路面车辙试验仪结构简单、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;所采用的模拟降雨的沥青路面车辙试验仪参数调整简便，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车辙试验过程易于控制。
【主权项】
1.一种模拟降雨的沥青路面车辙试验仪，其特征在于，所述试验仪包括分为主要设备区和辅助设备区的环境箱(I)，主要设备区设在环境箱(I)的左上方;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)的上方悬有荷载轮(12)，该荷载轮(12)通过连接轴固定到荷载架(31)上方的荷载板(32)上；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)内的水栗A(16);储水桶(10)在顶部设有水栗B(Il)，该水栗B(I I)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);辅助设备区右上部分设有控制箱(24)。2.根据权利要求1所述的模拟降雨的沥青路面车辙试验仪，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的模拟降雨的沥青路面车辙试验仪，其特征在于，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，用于调节模拟降雨的沥青路面车辙试验的试件表面的径流系数。4.根据权利要求3所述的模拟降雨的沥青路面车辙试验仪，其特征在于，所述试模(19)在底板(30)处对应的空间长30cm，宽30cm，高5cm，即能够制成型长30cm，宽30cm，高5cm的沥青混合料试件。5.根据权利要求3所述的模拟降雨的沥青路面车辙试验仪，其特征在于，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)。6.根据权利要求3所述的模拟降雨的沥青路面车辙试验仪，其特征在于，所述电磁阀(5)、调节阀(7)、水栗B(Il)和水栗A(16)均与控制器(25)相接。7.根据权利要求3所述的模拟降雨的沥青路面车辙试验仪，其特征在于，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。8.根据权利要求7所述的模拟降雨的沥青路面车辙试验仪的试验方法，其特征在于，所述试验方法具体步骤为: 1)在已经成型好车辙试件的试模两侧，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)将试件连同试模(19)一起，置于已达到试验温度60°C±TC的烘箱中，在试件的试验轮不行走的部位上，粘贴一个热电偶温度计，保温时间为5h-12h; 3)设置环境箱I温度为60°C，当环境箱中温度达到60°C±TC时，打开环境箱I，在储水桶(1)中加入2/3容积的水，在汇水箱(I7)中加入2/3容积的水，将试件连同试模(I9)固定在两个卡条(13)的中间，调节位移传感器的读数在1.5mm-2mm之间； 4)关闭环境箱I，打开流量计(4)、调节阀(7)、电磁阀(5)、水栗A(16)、水栗B(Il)，调节降雨强度，然后关闭降雨装置；5)待环境箱(I)的温度回升至60°C ± TC时，启动降雨装置，启动荷载轮(12)，荷载轮(12)的行走方向须与试件碾压或行车方向一致，试验仪自动采集车辙变形，荷载轮(12)往返行走时间Ih，或最大变形达到25mm时为止;试验时，记录仪自动记录车辙变形曲线、试件温度、环境箱温度、降雨强度、径流系数、降雨历时。
【文档编号】G01N33/42GK106093360SQ201610619193
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月1日 公开号201610619193.8, CN 106093360 A, CN 106093360A, CN 201610619193, CN-A-106093360, CN106093360 A, CN106093360A, CN201610619193, CN201610619193.8
【发明人】王慧, 沈佳, 彭刚, 樊泽鹏
【申请人】山西省交通科学研究院, 山西交科公路勘察设计院