一种复合结构沥青混凝土盐碱侵蚀模拟装置

1.本实用新型涉及沥青混凝土性能测试领域，具体为一种一种复合结构沥青混凝土盐碱侵蚀模拟装置。


背景技术：

2.目前，我国高速公路沥青路面的主要结构为半刚性沥青路面，这种以沥青路面和半刚性基层的路面结构具有优异的力学性能，使得车辆在高速公路上拥有舒适的行车体验。
3.然而，半刚性基层主要呈碱性，ph值在12
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14之间，在地下水、地表水等作用下，一些半刚性基层中的的盐碱物质会被泥浆带至路表，最终使得沥青路面形成“泛碱”病害；盐碱物质在沥青面层中迁移并滞留，使沥青混凝土长期处于碱性条件下，造成沥青混凝土产生一定盐碱侵蚀的现象，主要表现为力学性能下降、沥青黏附性降低，从而更容易受到高温、低温、水分的侵扰产生病害。
4.目前热门的基层再生技术，将废砖块、废混凝土等建筑垃圾作为集料铺筑再生基层，比天然集料碱性更强的废混凝土块、废砖块等使得再生基层的盐碱侵蚀和“泛碱”病害更为严重，在温度、水分、荷载等多条件耦合作用下更容易产生路面病害，最终使沥青路面的使用寿命大大降低。
5.所以，半刚性基层的盐碱物质上析到沥青路面使其产生病害主要由以下几点原因：1)基层碱性较大；2)路面结构中水在毛细作用下向上迁移；3)车辆荷载反复作用；4)路表至路基的温度梯度差；5) 路表与内部孔隙的空气压强差。
6.导致该状况最重要的原因之一是技术人员在优选沥青混凝土时没有做到全面评价，未考虑在盐碱、荷载、水分、温度等作用下的沥青混凝土的性能；即现有方法中，没有对沥青路面结构在盐碱侵蚀、荷载和环境作用下的模拟装置，参照《公路工程沥青及沥青混凝土试验规程》(jtg e20
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2011)中未考虑沥青混凝土的盐碱侵蚀作用，极易在工程应用中产生因盐碱侵蚀产生的路面性能下降的状况，造成技术人员对该方面性能的评价缺失。
7.因此，亟需开发一种复合结构沥青混凝土盐碱侵蚀作用模拟装置，以帮助技术人员全面模拟并评价沥青混凝土在盐碱侵蚀、荷载和环境作用下的性能。


技术实现要素：

8.针对现有技术中存在的问题，本实用新型提出了一种模拟装置来准确模拟在自然环境因素条件和荷载影响下路面结构中盐碱物质的迁移和侵蚀情况，为技术人员选用沥青混凝土时提供有效的数据参考。
9.本实用新型提出的技术方案如下：
10.一种复合结构沥青混凝土盐碱侵蚀模拟装置，包括箱体，所述箱体内设有隔板，所述隔板将所述箱体分割成独立的上半腔和下半腔；所述上半腔内设有实现温度调节的温控模拟组件；所述下半腔内设有水分调节的水控模拟组件；
11.隔热模具框，所述隔热模具框穿设所述隔板并通过加强筋与所述隔板固定，所述隔热模具框的底部固定有格栅板；所述下半腔与所述上半腔通过所述隔热模具框实现气流互通；和
12.复合结构件，填充在所述隔热模具框内；所述复合结构件有多层，多层所述复合结构件叠加设置以模拟沥青混凝土层。
13.进一步的，所述温控模拟组件包括加热灯和风扇；所述加热灯用于模拟光照环境，所述风扇用于模拟自然风。
14.进一步的，所述水控模拟组件包括去离子水和设置所述去离子水下的加热丝；所述去离子水用于模拟地下水及路基水分。
15.进一步的，所述上半腔和所述下半腔内均设有用于感知温度的温度传感器。
16.进一步的，所述箱体外部还设有控制器，所述控制器分别与所述加热灯、风扇和加热丝电连接以控制模拟上半腔、下半腔的环境；所述控制器还与两个所述温度传感器电连接以监测并显示所述上半腔、下半腔的温度。
17.进一步的，所述上半腔内设有载荷模拟组件，所述载荷模拟组件作用在所述复合结构件上以模拟车轮滚压。
18.进一步的，所述载荷模拟组件包括滚轮、传动杆、加载件和滑动轨道，所述滚轮与所述复合结构件的上表面滚动接触，所述传动杆设在所述滚轮与所述加载件之间以实现加载力的传递；所述滑动轨道设置在所述箱体的顶部，所述加载件可滑动的设在所述滑动轨道上；所述加载件施加作用力并沿着所述滑动轨道来回滑动使得所述滚轮作用在所述复合结构件上并作往复运动。
19.采用本技术方案所达到的有益效果为：
20.通过在环境箱体进行分层设计模拟温度、风、荷载和水分作用下路面复合结构试件中基层盐碱物质由下迁移至路表的过程，并探究不同条件下路面结构各层在盐碱侵蚀作用下的性能衰变状况，以便于技术人员得出具体的数据参考。
21.本装置能够准确模拟在自然环境因素条件和荷载影响下路面结构中盐碱物质的迁移和侵蚀情况，从而实现沥青路面结构在荷载、温度梯度、风、水分、盐碱作用下的使用寿命及路用性能的测试，本装置结构简单，自然条件因数参数可控，可进行不同条件下的路面结构性能测试。模拟试验中采用与路面结构一致的复合结构试件，确保测试结构件与真实路面结构一致，确保结果准确性。
附图说明
22.图1为本方案的模拟装置的整体布置结构图。
23.图2为隔热模具框与格栅板的配合结构图。
24.图3为复合结构件的层次分布图。
25.其中：10箱体、11隔板、20隔热模具框、21格栅板、30复合结构件、41加热灯、42风扇、51去离子水、52加热丝、60温度传感器、70控制器、81滚轮、82传动杆、83加载件、84滑动轨道、100 上面层、200中面层、300下面层、400基层、500底基层。
具体实施方式
26.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
27.本方案中提供了一种模拟装置，还模拟装置用于复合结构沥青混凝土盐碱侵蚀作用的模拟，通过利用该模拟装置实现沥青路面结构在荷载、温度梯度、风、水分、盐碱作用下的使用寿命及路用性能的测试，为技术人员的实际施工提供可靠的数据参考。
28.参见图1，本实施例提供的模拟装置包括箱体10和设置在箱体 10内部的温控模拟组件、水控模拟组件，通过温控模拟组件和水控模拟组件之间的相互配合，实现对箱体10内部环境的调节；具体的，在箱体10内设有隔板11，隔板11将箱体10分割成独立的上半腔和下半腔；温控模拟组件就设置在上半腔内，通过温控模拟组件将上半腔改造模拟形成自然环境；水控模拟组件设置在下半腔，利用水控模拟组件将下半腔改造模拟形成地下水挥着土地中水分。
29.在隔板11上还设有隔热模具框20，具体的，隔热模具框20穿设隔板11并通过加强筋与隔板11固定；可以理解为，隔热模具框20 有一部分位于上半腔内，有一部分位于下半腔内；通过隔热模具框 20可以使得上半腔与下半腔之间实现气流的互通。
30.同时，参见图1
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图2，在隔热模具框20的底部设置有格栅板21；这里的格栅板21主要用于承载填充在隔热模具框20内的复合结构件 30；而复合结构件30的四周由隔热模具框20包裹，隔绝四周热量传递，保证环境模拟的真实性。
31.本实施例中，隔热模具框20与格栅板21的连接是通过模具螺栓实现的，即模具螺栓将隔热模具框20和格栅板21固定；同时隔热模具框20下侧设有模具卡扣，用于固定复合结构件30。
32.需要注意的是，参见图3，这里描述的复合结构件30设置有多层，多层复合结构件30叠加设置形成按照路面结构设置的复合沥青混凝土结构，这里的多层具体的分成上面层100、中面层200、下面层300、基层400和底基层500。
33.在安装时，各层复合结构件30逐一放置于格栅板21上组成多层复合沥青混凝土结构，同时，各层复合结构件30间可根据试验条件选择是否设置粘结层。
34.通过以上的结构模拟设置，水控模拟组件中的模拟水分实现由下半腔经过格栅板21到达复合结构件30的内部，通过其内部的空隙向上迁移至上半腔，从而实现地下水在基层400或底基层500盐碱物质夹带过程的模拟。
35.具体的，参见图1，温控模拟组件包括加热灯41和风扇42；其中加热灯41用于模拟光照环境，同时，还可以通过加热灯41实现控制上半腔温度的效果；风扇42用于模拟自然风。
36.通过在上半腔设置加热灯41和风扇42，以实现对自然环境的模拟，以查看复合结构件30暴露在自然环境中的变化情况。
37.水控模拟组件包括去离子水51和设置去离子水51下的加热丝 52；加热丝52用于将去离子水51进行加热，去离子水51用于模拟地下水及路基水分。
38.可选的，在所述箱体10的下半腔设置注水口用于注入一定量的去离子水以保证下半腔模拟水分的充足。
39.通过以上设置可以充分的实现自然环境的模拟，去离子水51在加热丝52的的加热
作用下，依次渗透底基层500、基层400、下面层 300、中面层200并达到上面层100，可以充分的模拟出地下水中的盐碱物质由下迁移至路表的过程。
40.本实施例中，为了进一步的对箱体10内的温度进行测量控制，在上半腔和下半腔内均设有用于感知温度的温度传感器60，两个温度传感器60可以有效的对上半腔和下半腔的温度进行测量监控，通过对上半腔和下半腔温度的调节使得上半腔的环境温度控制与实际路表一致，下半腔温度与路基土体内温度一致，通过这样的控制设置可在复合结构件30内形成与实际相同的温度梯度。
41.同时，为了方便实现智能控制，在箱体10外部还设有控制器70，控制器70分别与加热灯41、风扇42和加热丝52电连接以控制模拟上半腔、下半腔的环境；同时控制器70还与两个温度传感器60电连接以监测并显示上半腔、下半腔的温度。
42.本实施例中，在控制器70上设置有开关按钮、控温界面和定时装置，这里的开关按钮设置有三个，分别控制加热灯41、风扇42和加热丝52；温控界面用于显示温度传感器60的温度，以便于及时的展示上半腔和下半腔的温度；这里的定时装置用于控制整个控制器实现对时间的控制。
43.为了模拟车轮对复合沥青结构的滚压，在上半腔内设有载荷模拟组件，载荷模拟组件作用在复合结构件30上以模拟车轮滚压，具体的，载荷模拟组件包括滚轮81、传动杆82、加载件83和滑动轨道 84，滚轮81与复合结构件30的上表面滚动接触，传动杆82设在滚轮81与加载件83之间以实现加载力的传递；滑动轨道84设置在箱体10的顶部，加载件83可滑动的设在滑动轨道84上；加载件83施加作用力并沿着滑动轨道84来回滑动使得滚轮81作用在复合结构件 30上并作往复运动。
44.本实施例中，滚轮81对复合结构件30的荷载参照jtg e20
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2011 中车辙试验的车轮荷载，即轮压为0.7mpa，往返作用速度为21次往返/min。
45.具体的，复合结构沥青混凝土盐碱侵蚀作用测试包括以下步骤：
46.a.按照路面结构组成分别制备路面结构的复合结构件30，并达到指定养生时间；
47.b.将复合结构件30由下至上逐一放置在格栅板21上，组成多层复合结构件，加装隔热模具框20，并用模具螺栓固定；
48.c.根据实际条件，在控制器70上设置箱体上半腔及下半腔温度、风速、时间等参数，并将滚轮81放置在复合结构件30上表面，记录试验条件、参数及测试随时间增加沥青路面的“泛碱”状况；
49.d.根据不同试验条件，观察复合结构件30上表面“泛碱”状况及路表ph值，并采用拍照及图像处理定量表征“泛碱”状况；另外，将复合结构件30取出，分别测试各结构层的ph值、力学性能和路用性能，测试不同条件下各结构层的盐碱侵蚀状况。
50.本方案提出的一种复合结构沥青混凝土盐碱侵蚀模拟装置，本装置能够准确模拟在自然环境因素条件和荷载影响下路面结构中盐碱物质的迁移和侵蚀情况，从而实现沥青路面结构在荷载、温度梯度、风、水分、盐碱作用下的使用寿命及路用性能的测试，本装置结构简单，自然条件因数参数可控，可进行不同条件下的路面结构性能测试；同时模拟试验中采用与路面结构一致的复合结构件30，确保测试结构件与真实路面结构一致，确保结果准确性。
51.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用
新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。