[实用新型]一种多功能沥青混合料动水冲刷试验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于道路工程材料性能测试技术领域，具体涉及一种水、温度、荷载耦合作用的多功能沥青混合料动水冲刷试验装置及相应试验方法。

背景技术

雨天降水会使得沥青路面表层被水膜所覆盖，当车辆驶过时，轮胎会将前方的水挤压至道路表面空隙中，产生动水压力；当轮胎通过后，会在后方产生真空负压，将空隙中的水抽吸出来。这种循环反复的挤压和抽吸过程所形成的动水压力会对沥青路面表层不断进行冲刷，逐渐将沥青膜从集料表面剥离，导致沥青混合料出现松散、坑槽，最终造成沥青路面的水损害，该问题在降雨丰富、交通量大的地区尤为严重。因此，采用合适的试验装置和方法来有效模拟水对沥青路面的作用并定量进行评价分析是具有重要意义。

我国现行规范要求采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来评价沥青混合料的水稳定性，是将沥青混合料试件采用浸水或冻融循环等方式进行水作用养生后再测试性能指标的变化，属于静水作用，这与沥青路面实际受到的动水冲刷作用相差较大。

目前，已有学者针对沥青混合料动水冲刷问题展开试验研究，主要是采用外力驱使水对沥青混合料反复挤压和抽吸以形成动水冲刷，却未真正将荷载引入并与水、温度进行耦合作用分析。此外，现有研究均是将沥青混合料试件的多面或整体浸没水中来受到动水冲刷作用，即全动水冲刷，但实际的动水冲刷现象却是发生在沥青路面表层，属于半动水冲刷。同时，由于沥青混合料马歇尔试件尺寸的限制，现有研究针对动水冲刷前后沥青混合料性能变化的试验测试方法和评价指标并不丰富。

因此，为更真实模拟沥青路面受到车辆轮胎所引起的动水冲刷作用，急需开发一种能真正综合考虑水、温度、荷载等因素耦合作用的多适用性、多功能沥青混合料动水冲刷试验装置。

发明内容

本实用新型的目的是为了更真实模拟汽车轮胎驶过对沥青路面所产生的动水冲刷作用，在解决现有沥青混合料动水冲刷试验装置无法真正引入直接荷载作用，且并未区分半动水冲刷和全动水冲刷，以及受限于沥青混合料试件尺寸所导致的评价方法不丰富等技术问题的基础上，提供一种水、温度、荷载耦合作用的多功能沥青混合料动水冲刷试验装置和方法。

为达到上述目的，采用技术方案如下。

一种多功能沥青混合料动水冲刷试验装置，包括上冲刷桶、下冲刷桶、法兰盘、上水压表、下水压表、上水管、下水管、上阀门、下阀门、恒温水槽、活塞、气阀、车轮、加载弹簧、导向棒、连接构件、转接配件等。上冲刷桶和下冲刷桶通过法兰盘的螺栓密封连接，内设台阶，配合垫高套筒可用于固定不同高度的沥青混合料试件，且方便安装和拆卸。沥青混合料试件上表面与活塞之间形成上密闭区域，在该区域冲刷桶壁设置上水压表和上水管；沥青混合料试件下表面与下冲刷桶之间形成下密闭区域，在该区域冲刷桶壁设置下水压表和下水管，通过上水管和下水管连接恒温水槽并将水引入冲刷桶内，采用上阀门和下阀门进行水流控制。

本实用新型的下密闭区域使用圆柱垫块填满，配合上水管将恒温水槽中的水引入上密闭区域，可实现在上密闭区域内对沥青混合料试件上表面进行半动水冲刷。

本实用新型的活塞上下往复运动，通过连接构件带动导向棒上的车轮在沥青混合料试件上表面水平往复碾压，通过加载弹簧实现车轮对试件上表面施加荷载作用。

本实用新型的活塞通过竖直方向密封装置与上冲刷桶活动连接，连接车轮的导向棒通过水平方向密封装置与上冲刷桶活动连接，法兰盘连接处也设置密封装置，确保整个装置密封不漏水。

本实用新型的活塞杆和下冲刷桶可通过不同螺孔大小的转接配件与不同加载设备相连接，使得本实用新型试验装置可作为具有多适用性的夹具使用。

一种采用如上所述试验装置进行多功能沥青混合料动水冲刷试验的方法，包括以下步骤：

(1)将提前养生至试验温度的沥青混合料试件侧面用乳胶膜包裹后放入冲刷桶内固定，用螺母连接法兰盘，确保整个冲刷桶密封不漏水；

(2)打开活塞上的气阀，打开控制水管的上阀门和下阀门，分别向冲刷桶的上、下密闭区域注满水；

(3)关闭上阀门和活塞上的气阀，保持下阀门打开，驱使活塞上下往复运动，动水压力-0.1MPa—0.9MPa，频率为1Hz—20Hz，恒温水槽中的水不断通过下水管进入冲刷桶内，直至排尽沥青混合料空隙中的空气，关闭下阀门；