[发明专利]沥青混凝土路面水破坏的模拟试验测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟试验测试装置，具体地说是一种能够直观观测水对沥青混凝土路面破坏情况的沥青混凝土路面水破坏的模拟试验测试装置。

背景技术

我们知道，目前我国的路面结构设计习惯上不考虑路面内部(或结构层)排水，也不考虑防止水侵害基层，结果使水进到面层但出不来，任其在路面结构层内发挥破坏作用。

公路工程沥青面层破坏的一个很重要的原因是水所引起的。沥青面层中水的来源有地面降水和路基中挤上来的水。大气降水渗到沥青面层中而排不出去，在汽车荷载及温度变化的作用下，使沥青面层产生破坏。冬春季节，降雪(白天融化后)和降水渗入路面，夜间冻结，第二天白天融化，夜间又冻结，这种多次反复冻融作用会使水破坏更严重。

一、路面水破坏的原因

水破坏的现象在各地路面中普遍存在，对公路路面造成了十分严重的破坏。路面积水渗入面层后，根据水的不同滞留位置，在车辆高速行驶作用下，会产生以下不同的破坏现象。

(一)表面产生坑洞

降水过程中，雨水会进入并滞留在表面层沥青混凝土的空隙中，在大量车辆高速行驶所产生的冲击荷载的作用下，路面积水所产生的动水压力使沥青从碎石表面剥落下来，局部沥青混凝土变成松散，碎石被车轮甩出，路面形成坑洞。在采用半开式沥青混凝土表面层时，路面产生的水破坏较为严重。

(二)表面层和中面层同时产生坑洞以及局部表面产生网裂和变形

降水过程中，如自由水渗入并滞留在表面层和中面层内，行车荷载作用使两层内沥青混凝土中部分碎石上的沥青剥落，导致表面产生网裂、变形和向外侧推挤或形成坑洞。

(三)唧泥、网裂、坑洞

路面水透过沥青面层滞留在半刚性基层顶面，在车辆高速行驶作用下，基层混合料表层的细料在自由水所产生的动水压力的冲刷下，形成灰白色泥浆。灰浆被行车压唧到路表面，使路面出现一块一块的白色灰浆；灰浆数量大的情况下，会逐步形成坑洞；在基层表面大面积唧泥的情况下，基层顶面松软，路面出现变形或网裂。由于路面的变形和网裂，路面水更容易渗入，产生恶性循环，最终导致路面破坏。

沥青路面产生破坏的主要因素是沥青混凝土本身的空隙率大、压实度不够、粒料不均匀。空隙率大时，雨后势必会在路面中积水。沥青面层中的水无法排出，沥青混合料在饱水后石料与沥青黏附力降低，易发生剥落、松散，降低沥青路面的抗剪强度。冬季降水后，水冻结时体积增大约9％，在沥青路面内部产生冻胀应力；温度升高，冻融化。在冻融循环的作用下，沥青混合料松散，从而出现坑洞等早期破坏。

而目前还没有一种直观测量观测路面内水的压力的装置，不能提前确定路面内的破坏情况，对道路的破坏不能提前预防。

发明内容

本发明为克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、操作方便，可以直观的观测水对路面内部的破坏状况的沥青混凝土路面水破坏的模拟试验测试装置。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：一种沥青混凝土路面水破坏的模拟试验测试装置，包括壳体，壳体由透明材料制成，壳体上部设有凹槽，壳体内设有沥青混凝土试样，沥青混凝土试样内设有加热和制冷装置；壳体上设置若干个不同位置的测点，测点处设有测电阻率接点，测电阻率接点通过导线与壳体外的测试装置连接，用来测试不同区段的电阻率，依此反应该区段路面内含水情况。在壳体外不同位置设有若干摄录机。

所述的加热装置是加热电极。

所述的制冷装置是制冷管。

壳体内的沥青混凝土试样内设有加热和制冷管(棒)，加热电极用来模拟夏天的高温路面作用，制冷棒用来模拟路面冬天冻结作用，冷热交替引起的路面破坏。

本发明的透明壳体，便于观察和摄像记录，在装置上布置多个不同测点，用来测量沥青混凝土路面试样内的电阻率大小，以便分析沥青混凝土路面内水的分布情况。

使用时，将带颜色的水洒在沥青混凝土试样上部模拟路面积水渗入面层后，然后采用一个一定重量的滚子在壳体的凹槽内模拟汽车车轮滚动，并且通过电极加热或制冷模拟不同自然条件下(冬季严寒和夏季高温)的沥青混凝土路面内部温度变化实际情况，带颜色的水进入沥青混凝土内的空隙内，滚子的来回移动，导致沥青混凝土内孔隙水产生动压力，损坏路基结构不同层面，通过透明壳体清楚地看到和高速摄影记录路基截面水的运行情况，很容易知道孔隙水对路基结构内的破坏作用。通过测试不同区域段的电阻率可进一步了解含水的分布，与水摄影记录进行对比，总结出路基孔隙水对路基破坏的规律和实验依据，可以实际应用中作出相应的措施，减少路面的损坏，最大限度地节约资源。