一种沥青路面控温变压动水冲刷试验装置及方法与流程

本发明属于道路工程领域，涉及一种沥青路面控温变压动水冲刷试验装置及方法

背景技术：

当车辆在有积水的沥青路面上行驶时，轮胎与路面之间的水会被不断挤压进入沥青路面孔隙中，车辆的循环作用下在沥青路面孔隙结构中会形成动水冲刷，降低了沥青结合料与集料间的黏附性，加快了沥青膜从集料表面的剥落速度，导致沥青混合料结构的水破坏，最终发生松散、剥落等病害。

目前规范中评价沥青混合料水稳定性的方法主要有浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，另外，为了模拟实际沥青路面受到的动水冲刷作用，出现了一些动水冲刷试验装置，但这些装置仍存在一些不足之处，具体变现为：(1)试件的试验温度不可控；(2)动水冲刷的水压不可调；(3)冲刷的方式与实际路面所受的冲刷状态不符；或者是不能把以上几点综合到一起，这就导致不能很好地在室内再现实际沥青路面受到的变温变压冲刷状态。因此设计开发一种能够模拟沥青路面实际所受水压、温度和冲刷方式共同作用下的动水压力冲刷试验装置变得十分必要。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种沥青路面控温变压动水冲刷试验装置及方法，该装置及方法能够对试件的冲刷温度、冲刷水压进行调节，并且能够使试件的冲刷方式与实际路面所受的冲刷状态相符。

为达到上述目的，本发明所述的沥青路面控温变压动水冲刷试验装置包括环境箱以及设置于环境箱内的过滤板、水泵、扇形喷头、导轨、滚动丝杠、伸缩式水管、动力室、电热丝、水箱、控制箱以及用于检测环境箱内温度的温度传感器，其中，过滤板固定于环境箱内，待试验沥青混凝土试件位于过滤板上，水箱位于过滤板的下方，水泵的入口与水箱底部的出水口相连通，水泵的出口经伸缩式水管与扇形喷头的入口相连通，扇形喷头位于待试验沥青混凝土试件的上方，且伸缩式水管的中部固定于导轨上，动力室的输出轴与滚动丝杠的一端相连接，滚动丝杠的另一端穿过导轨，且滚动丝杠与滚动丝杠组成丝杠螺母机构，电热丝设置于环境箱的内壁上，温度传感器的输出端、电热丝的控制端、动力室的控制端及水泵的控制端均与控制箱相连接。

控制箱上设置有控制器及显示屏，其中，控制器与显示屏、温度传感器的输出端、电热丝的控制端、动力室的控制端及水泵的控制端相连接。

还包括用于检测导轨与检测点之间距离的距离传感器，其中，距离传感器与控制器相连接。

扇形喷头为均匀分布有孔洞的空心球体。

水箱底部的排水口处设置有水阀。

环境箱的顶部设置有翻转盖。

还包括用于检测水泵出水口处水压的压力传感器，其中，压力传感器的输出端与控制器相连接。

控制箱上还设置有电源开关及急停按钮。

本发明所述的沥青路面控温变压动水冲刷试验方法包括以下步骤：

1)测量待试验沥青混凝土试件的强度σ2，再将待试验沥青混凝土试件放置于过滤板上，并在控制器上设置试验温度、水泵出水口处的水压及导轨的往返运动距离；

2)温度传感器实时检测环境箱内的温度信息，再将环境箱内的温度信息发送至控制器中，控制器根据环境箱内的温度信息及设定的试验温度控制电热丝工作，使环境箱内的温度等于设定的试验温度，同时控制器根据设定的轨道的往返运动距离控制动力室，动力室带动滚动丝杠转动，滚动丝杠带动导轨往复运动，同时水箱内的水经水泵及伸缩式水管由扇形喷头喷射到待试验沥青混凝土试件上，实现对待试验沥青混凝土试件的冲刷，当冲刷预设时间后，则通过控制器关闭电热丝、动力室及水泵；

3)测量冲刷后待试验沥青混凝土试件的强度σ1，则待试验沥青混凝土试件的残余强度比然后根据待试验沥青混凝土试件的残余强度比δ评估待试验沥青混凝土试件在不同温度条件下的抗动水冲刷性能。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的沥青路面控温变压动水冲刷试验装置及方法在具体操作时，通过温度传感器、电热丝及控制箱的相配合，以控制待测沥青混凝土试件的试验温度。通过控制箱控制水泵，以调节待测沥青混凝土试件的冲刷水压，在冲刷过程中，通过控制箱控制动力室，动力室驱动滚动丝杠转动，滚动丝杠带动导轨往复运动，以实现对待测沥青混凝土试件不同位置的冲刷，同时可以根据实际需要，调整待测沥青混凝土试件的冲刷范围及冲刷频率，使得试验与实际路面所受的冲刷状态相符，结构简单，设计较为合理。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的剖面图；

图3为本发明中过滤板3的结构示意图；

图4为本发明中扇形喷头4的结构示意图。

其中，1为水阀、2为环境箱、3为过滤板、4为扇形喷头、5为伸缩式水管、6为导轨、7为滚动丝杠、8为翻转盖、9为距离传感器、10为显示屏、11为电源开关、12为动力室、13为电热丝、14为控制箱、15为待试验沥青混凝土试件、16为控制器、17为水箱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1、图2、图3及图4，本发明所述的沥青路面控温变压动水冲刷试验装置包括环境箱2以及设置于环境箱2内的过滤板3、水泵、扇形喷头4、导轨6、滚动丝杠7、伸缩式水管5、动力室12、电热丝13、水箱17、控制箱14以及用于检测环境箱2内温度的温度传感器，其中，过滤板3固定于环境箱2内，待试验沥青混凝土试件15位于过滤板3上，水箱17位于过滤板3的下方，水泵的入口与水箱17底部的出水口相连通，水泵的出口经伸缩式水管5与扇形喷头4的入口相连通，扇形喷头4位于待试验沥青混凝土试件15的上方，且伸缩式水管5的中部固定于导轨6上，动力室12的输出轴与滚动丝杠7的一端相连接，滚动丝杠7的另一端穿过导轨6，且滚动丝杠7与滚动丝杠7组成丝杠螺母机构，电热丝13设置于环境箱2的内壁上，温度传感器的输出端、电热丝13的控制端、动力室12的控制端及水泵的控制端均与控制箱14相连接。

控制箱14上设置有控制器16及显示屏10，其中，控制器16与显示屏10、温度传感器的输出端、电热丝13的控制端、动力室12的控制端及水泵的控制端相连接。

本发明还包括用于检测导轨6与检测点之间距离的距离传感器9，其中，距离传感器9与控制器16相连接；扇形喷头4为均匀分布有孔洞的空心球体；水箱17底部的排水口处设置有水阀1。

环境箱2的顶部设置有翻转盖8；本发明还包括用于检测水泵出水口处水压的压力传感器，其中，压力传感器的输出端与控制器16相连接；控制箱14上还设置有电源开关11及急停按钮。

本发明所述的沥青路面控温变压动水冲刷试验方法包括以下步骤：

1)测量待试验沥青混凝土试件15的强度σ2，再将待试验沥青混凝土试件15放置于过滤板3上，并在控制器16上设置试验温度、水泵出水口处的水压及导轨6的往返运动距离；

2)温度传感器实时检测环境箱2内的温度信息，再将环境箱2内的温度信息发送至控制器16中，控制器16根据环境箱2内的温度信息及设定的试验温度控制电热丝13工作，使环境箱2内的温度等于设定的试验温度，同时控制器16根据设定的轨道6的往返运动距离控制动力室12，动力室12带动滚动丝杠7转动，滚动丝杠7带动导轨6往复运动，同时水箱17内的水经水泵及伸缩式水管5由扇形喷头4喷射到待试验沥青路面试件15上，实现对待试验沥青混凝土试件15的冲刷，当冲刷预设时间后，则通过控制器16关闭电热丝13、动力室12及水泵；

3)测量冲刷后待试验沥青混凝土试件15的强度σ1，则待试验沥青混凝土试件15的残余强度比然后根据待试验沥青混凝土试件15的残余强度比δ评估待试验沥青混凝土试件15在不同温度条件下的抗动水冲刷性能。

待试验沥青混凝土试件15从实际路面取芯或实验室制备得到，待试验沥青混凝土试件15的尺寸及形状均可根据需求制备，待试验沥青混凝土试件15为圆柱形马歇尔试件、旋转压实试件或车辙板。

电源开关11及急停按钮分别控制电源的通断和试验过程中紧急终止试验。

扇形喷头4为均匀分布有孔洞的空心球体，水流从扇形喷头4的孔隙喷出，形成扇形的水流，可对待试验沥青路面试件15实现全覆盖冲刷，滚动丝杠7带动导轨6及扇形喷头4运动，实现扇形喷头4对待试验沥青混凝土试件15不同位置的冲刷，经扇形喷头4喷出的水经过滤板3回到水箱17中。

距离传感器9用于测量导轨6与检测点之间的距离，控制器16根据导轨6与检测点之间的距离控制动力室12的转动方向，以控制导轨6的往复运动距离。