[发明专利]复合再生材料路面足尺结构抗冲刷试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种复合再生材料路面足尺结构抗冲刷试验装置，包括底座，所述底座上设置有用于放置试件的冲刷桶，所述冲刷桶内设置有通过上下往复动力机构驱动的水平压板，所述水平压板下表面设置有压力传感器，所述压力传感器的信号输出端与压力控制器的信号输入端相连，所述压力控制器的控制输出端与所述上下往复动力机构的控制输入端相连；同时公开了将路面足尺结构的试件放置在上述装置中进行抗冲刷试验的方法，通过模拟车辆荷载产生的动水压力和车辆驶离瞬间产生的泵吸力对路面半刚性基层的冲刷作用，测定不同水温、动水压力、作用次数与基层冲刷量的关系，从而分析、比较和评价半刚性路面的抗冲刷能力，为道路材料试验提供科学依据。

技术领域

本发明涉及道路材料抗冲刷性能试验设备技术领域，尤其是涉及一种复合再生材料路面足尺结构抗冲刷试验装置及试验方法。

背景技术

大量路况调查表明，基层材料抗冲刷能力不足是我国路面结构损坏的主要原因之一。如沥青路面的唧泥、坑槽、裂缝、沉陷等，水泥混凝土路面的板底脱空、唧泥乃至结构性断裂等，均与基层材料的抗冲刷能力不足直接相关。

国外对路面材料抗冲刷性能的研究始于上世纪80年代，美国、法国和澳大利亚先后研发了评价路面材料抗冲刷性能的试验设备和试验方法，如旋转刷损试验法和旋转剪切试验法，两者的评价指标都是冲刷率，即给定时间内的试件质量损失量与试件总质量之比．旋转刷损试验的试件质量损失是由旋转钢丝刷的强制磨损引起的，旋转剪切试验的冲刷效果是利用旋转的水流对试件表面的剪切力造成，其与实际的有压水流冲刷作用有很大差异。

近年来，国内道路工作者改良和研发了多种基层材料冲刷试验设备，目前主要采用振动台试验法和利用MTS（材料试验系统）施加冲击力的冲刷试验法。这两种试验方法虽可模拟有压水流的冲刷作用，但前者试件受到的作用力大小和频率不稳定，而后者由MTS控制压头提供的冲击力虽可控，但冲刷试件表面受到的冲刷动水压力是未知且不均匀，无法定量地评判有压水流的两大参数（动水压力、流速）对基层材料冲刷性能的影响。因此，上述试验方法对基层材料的抗冲刷性能评价仅停留在定性阶段。此外，MTS属于大型平台试验装置，占地面积大，制造费用相当高，因此不易推广。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种结构简单、制作方便、控制精确的复合再生材料路面足尺结构抗冲刷试验装置，同时提供一种利用上述试验装置进行复合再生材料路面足尺结构抗冲刷试验的方法。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的复合再生材料路面足尺结构抗冲刷试验装置，包括底座，所述底座上设置有用于放置试件的冲刷桶，所述冲刷桶内设置有通过上下往复动力机构驱动的水平压板，所述水平压板下表面设置有压力传感器，所述压力传感器的信号输出端与压力控制器的信号输入端相连，所述压力控制器的控制输出端与所述上下往复动力机构的控制输入端相连。

为了实现自动调节试验水温功能，在所述底座内设置有制冷器和加热器，所述冲刷桶内设置有温度传感器，所述温度传感器的信号输出端与温度控制器的信号输入端相连，所述温度控制器的控制输出端分别与所述制冷器和加热器的控制输入端相连。

为了方便固定试件，在所述冲刷桶的底板上连接有试件固定装置，所述试件固定装置为与试件外部尺寸相适应的固定框架。

所述上下往复动力机构包括设置在冲刷桶周围的立杆，所述立杆通过高度调节件连接有位于冲刷桶上方的支撑板，所述支撑板上设置有空压机驱动的气缸，所述气缸另一端与水平压板相连。上述高度可调的支撑板可使试验装置适用于多种高度规格的试件。

为了避免冲刷桶内水量减少，所述冲刷桶上设置有顶盖，并在所述顶盖上开设有气缸穿设孔。

本发明所述的复合再生材料路面足尺结构抗冲刷试验方法，采用上述试验装置，具体步骤包括：

第一步，按照设计要求制作试件；