水泥混凝土路面层间结构定向冲刷试验仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于道路工程领域，涉及一种水泥混凝土路面层间结构冲刷试验仪，具体涉及一种用于模拟水泥混凝土路面面层和基层之间定向冲刷的试验仪。
【背景技术】
[0002]道路工程中，路面结构一般分为面层、基层和垫层。面层和基层之间紧密连接，为行车提供稳定的支撑。但降雨时，若排水不畅，雨水沿接缝或裂缝下渗，在面层和基层之间的微裂隙积聚，在行车的作用下，裂隙中的水分会被不断的“挤出一吸入一挤出”，对路面结构层间尤其是路面基层表面产生冲刷，逐渐导致水泥混凝土板下脱空，路面开裂、断板等问题。
[0003]由于冲刷水流“挤出一吸入一挤出”的过程始终从层间裂隙到横向接缝再到层间裂隙处，因此冲刷方向固定，且均沿基层表面进行。
[0004]目前，评价水泥混凝土路面抗冲刷能力的试验设备主要有旋转刷、振动台，旋转刷采用旋转钢丝刷对路面结构试件表面进行干磨刷，不能有效模拟水的作用；振动台不能有效把握冲刷作用力和冲刷次数，且冲刷面不固定，试验误差较大。此外，201410834673.7等试验仪也公布了一种循环式冲刷试验仪，但其冲刷对象为水泥混凝土板底部，而非层间冲刷的主要对象基层顶面，再者其提供的水流大部分并非平行于试件表面，不能有效模拟水流沿试件表面“挤出一吸入一挤出”的冲刷过程。
[0005]总之，上述试验装置均是评价路面材料本身的抗冲刷能力，无法模拟该路面材料处于实际工作环境中的抗冲刷能力，即不能有效模拟该路面结构材料的实际工作状态。
【发明内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于模拟水泥混凝土路面结构层间定向冲刷的测量装置，能够准确、方便的测定水泥混凝土路面层间结构的冲刷情况。它解决了上述问题。
[0007]本实用新型所采用的技术方案如下:
[0008]水泥混凝土路面层间结构定向冲刷试验仪，所述路面层间结构定向冲刷试验仪包括冲刷槽、驱动系统和控制系统三部分，控制系统控制驱动系统产生冲刷水流，冲刷水流经冲刷槽内预留的通道定向冲刷预先置于冲刷槽内的路面层间结构试件；冲刷槽和驱动系统通过带有流速仪的转换接头连接；控制系统连接驱动系统和转换接头。
[0009]冲刷槽由槽体下部、槽体上部和橡胶垫组成，槽体下部设有试件腔、冲刷腔和用于连接槽体上部的螺栓，试件腔用于安装待测基层试件，冲刷腔有开口与外部水流相接。
[0010]槽体上部设有试件腔、可供槽体下部四角的螺栓穿过的孔道和缓冲过滤管，试件腔用于安装待测面层试件，面层试件安装后，可用旋紧插销固定，缓冲过滤管为透明硬质管，与外界连通，缓冲过滤管上部设有第一阀门，第一阀门下面刻有下水位和上水位两条刻度线，上水位线与第一阀门平齐，下水位线位于缓冲过滤管的S型管的第一弯道处。
[0011]驱动系统由电机、T型丝杠和活塞体组成。
[0012]试件腔可以是圆柱体或立方体。
[0013]冲刷腔的平面面积可等于或大于试件腔面积，一般与试件腔相同，高I?2cm。
[0014]冲刷槽的槽体上部设有缓冲过滤管，缓冲过滤管一般应为S型、直径16?22_。
[0015]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:
[0016]本实用新型涉及一种水泥混凝土路面层间结构定向冲刷试验仪，由冲刷槽、驱动系统和控制系统三部分组成，控制系统精确控制驱动系统产生冲刷水流，冲刷水流经冲刷槽内预留的通道定向冲刷预先置于冲刷槽内的路面层间结构。
[0017]本实用新型提供了模拟路面结构层间冲刷的冲刷槽，冲刷槽真实模拟了水泥混凝土路面的层间(面层和基层)结构，并在层间提供了供水流“挤出一吸入一挤出”的定向通道，冲刷水流可沿基层表面左侧到右侧再到左侧的定向冲刷。同时，冲刷槽可密封试件侧面和底面，进而保证试件的冲刷面已知且不变。
[0018]本实用新型还提供了精确控制系统，可根据流速仪反馈的信号实时调节驱动系统，及时调整冲刷水流的速度和频率，进而实现加速冲刷。
[0019]此外，由于本实用新型提供了封闭的试验环境，冲刷过程中，冲刷掉的颗粒可混合在冲刷水流中，更加真实的模拟了实际路面结构的层间冲刷。冲刷结束后，通过冲洗过滤冲刷槽等部件，即可完整收集冲刷掉的颗粒，用以精确评价路面结构的层间抗冲刷能力。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型水泥混凝土路面层间结构定向冲刷试验仪的使用状态参考图。
[0021]其中:1_冲刷槽；2_驱动系统；3_控制系统；4_转换接头；11_槽体下部；12_槽体上部；13-橡胶垫；14_螺栓；21_电机；22-T型丝杠；23_活塞体；24_阀门；111-基层试件腔；112-冲刷腔；121-试件腔；122-孔道；123-缓冲过滤管；124-第一阀门；125-旋紧插销；126-下水位线。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0023]参见图1，本实用新型提供了一种水泥混凝土路面层间结构定向冲刷试验仪，其特征在于:所述路面层间结构定向冲刷试验仪包括冲刷槽1、驱动系统2和控制系统3三部分，控制系统3精确控制驱动系统2产生冲刷水流，冲刷水流经冲刷槽I内预留的通道定向冲刷预先置于冲刷槽I内的路面层间结构试件。
[0024]冲刷槽I和驱动系统2通过带有流速仪的转换接头连接4连接；控制系统3连接驱动系统2和转换接头4，可根据转换接头4内流速仪反馈的信号实时调节驱动系统2，及时调整冲刷水流的速度和频率。冲刷槽I由槽体下部11、槽体上部12和橡胶垫13组成，槽体下部11设有试件腔111、冲刷腔112和用于连接槽体上部12的螺栓14，试件腔111用于安装待测基层试件，冲刷腔112有开口与外部水流相接。槽体上部12设有试件腔121、可供槽体下部11四角的螺栓14穿过的孔道122和缓冲过滤管123，试件腔121用于安装待测面层试件，安装后，可用旋紧插销125固定，缓冲过滤管123与外界连通，缓冲过滤管上部设有第一阀门124。驱动系统2由电机21、Τ型丝杠22和活塞体23组成，活塞体23下部充水，T型丝杠22可将电机21提供的转动变换为上下往复运动，进而驱使活塞体23内的水实现“排出-吸入-排出”往复循环。
[0025]使用本试验仪的试验方法如下，以冲刷半刚性基层水泥混凝土路面层间结构为例:
[0026]①成型直径15cm高5cm的水泥稳定碎石基层试件；成型直径15cm高5cm的水泥混凝土面层试件，面层试件上距圆心6cm位置预留直径为20mm的圆柱体通道；
[0027]②面层和基层试件养生完成后，在水中浸泡48小时，称量表干质量，分别记为m面、m 基，m 面=2.121kg，m 基=2.1lOkg ；
[0028]③将面层和基层试件分别装入槽体上部12和槽体下部11的试件腔内，调整面层试件的位置，接入透明的硬质缓冲过滤管123，使缓冲过滤管123的底部与面层下表面平齐，使用旋紧插销121将面层试件固定；使用环氧树脂系胶结剂将试件周边与试件腔接触部分、缓冲过滤管123与面层孔道密封；
[0029]④安装厚度为5_的橡胶垫13，使用螺栓14将槽体下部11和槽体上部12紧密连接，为防止上下部之间渗水，周边用环氧树脂系胶结剂密封；
[0030]⑤连接冲刷槽1、转换接头4与驱动系统2，连接控制系统3、转换接头4的流速表和电机21 ；
[0031]⑥开启阀门24和第一阀门124，试冲刷，通过控制系统3调节冲刷水流，使活塞体23排出水时，缓冲过滤管内的水面高度到达下水位线126 ；
[0032]⑦调节冲刷频率至每秒I个循环；
[0033]⑧开始冲刷试验，经10000个循环后，关闭驱动系统2，结束冲刷；
[0034]⑨冲洗冲刷槽1、转换接头4以及活塞体23，收集冲刷颗粒，称量表干质量m2，m2=0.177kg ；
[0035]计算质量损失率t，t = m2/(m 面+m 基)=0.177/ (2.121+2.022) = 4.3% 0
[0036]上述【具体实施方式】只是本实用新型的一个优选实施例，并不是用来限制本实用新型的实施与权利要求范围的，凡依据本实用新型申请专利保护范围所述的内容做出的等效变化和修饰，均应包括于本实用新型专利申请范围内。
【主权项】
1.水泥混凝土路面层间结构定向冲刷试验仪，其特征在于:所述路面层间结构定向冲刷试验仪包括冲刷槽(I)、驱动系统(2 )和控制系统(3 )三部分，控制系统(3 )控制驱动系统(2)产生冲刷水流，冲刷水流经冲刷槽(I)内预留的通道定向冲刷预先置于冲刷槽(I)内的路面层间结构试件；冲刷槽(I)和驱动系统(2)通过带有流速仪的转换接头(4)连接；控制系统(3 )连接驱动系统(2 )和转换接头(4)。2.根据权利要求1所述的水泥混凝土路面层间结构定向冲刷试验仪，其特征在于:冲刷槽(I)由槽体下部(11 )、槽体上部(12)和橡胶垫(13)组成，槽体下部(11)设有试件腔(111)、冲刷腔(112)和用于连接槽体上部(12)的螺栓(14)，试件腔(111)用于安装待测基层试件，冲刷腔(112 )有开口与外部水流相接。3.根据权利要求2所述的水泥混凝土路面层间结构定向冲刷试验仪，其特征在于:槽体上部(12)设有试件腔(121 )、可供槽体下部(11)四角的螺栓(14)穿过的孔道(122)和缓冲过滤管(123)，试件腔(121)用于安装待测面层试件，安装后，可用旋紧插销(125)固定，缓冲过滤管(123)为透明硬质管，与外界连通，缓冲过滤管(123)上部设有第一阀门(124)，第一阀门(124)下面刻有下水位(126)和上水位两条刻度线，上水位线与第一阀门(124)平齐，下水位线(126)位于缓冲过滤管(123)的S型管的第一弯道处。4.根据权利要求1所述的水泥混凝土路面层间结构定向冲刷试验仪，其特征在于:驱动系统(2 )由电机(21)、T型丝杠(22 )和活塞体(23 )组成。5.根据权利要求2所述的水泥混凝土路面层间结构定向冲刷试验仪，其特征在于:试件腔(111)可以是圆柱体或立方体。6.根据权利要求2所述的水泥混凝土路面层间结构定向冲刷试验仪，其特征在于:冲刷腔(112)的平面面积可等于或大于试件腔面积，一般与试件腔相同，高l~2cm。7.根据权利要求1或2所述的水泥混凝土路面层间结构定向冲刷试验仪，其特征在于:冲刷槽(I)的槽体上部设有缓冲过滤管，缓冲过滤管一般应为S型、直径16~22mm。
【专利摘要】本实用新型提供了水泥混凝土路面层间结构定向冲刷试验仪，水泥混凝土路面层间结构定向冲刷试验仪，所述路面层间结构定向冲刷试验仪包括冲刷槽、驱动系统和控制系统三部分，控制系统控制驱动系统产生冲刷水流，冲刷水流经冲刷槽内预留的通道定向冲刷预先置于冲刷槽内的路面层间结构试件；冲刷槽和驱动系统通过带有流速仪的转换接头连接；控制系统连接驱动系统和转换接头。本实用新型涉及一种水泥混凝土路面层间结构定向冲刷试验仪，由冲刷槽、驱动系统和控制系统三部分组成，控制系统精确控制驱动系统产生冲刷水流，冲刷水流经冲刷槽内预留的通道定向冲刷预先置于冲刷槽内的路面层间结构。
【IPC分类】G01N3/56
【公开号】CN204944967
【申请号】CN201520618491
【发明人】张艳聪, 高玲玲, 李建民, 张翛, 刘志胜
【申请人】山西省交通科学研究院, 山西水利职业技术学院, 山西交科公路勘察设计院
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年8月17日