一种沥青混凝土变形试验装置及方法与流程

1.本发明涉及水利水电工程中沥青混凝土防渗技术领域，具体来说，涉及一种沥青混凝土变形试验装置及方法。


背景技术：

2.沥青混凝土具有优异的防渗性能和适应基础变形能力，被广泛应用于各种水利水电防渗工程，其中沥青混凝土心墙坝是应用形式之一，沥青混凝土心墙在施工和运行期间，由于地基沉降、水压力作用等原因会发生变形，在变形的过程中沥青混凝土的体积会发生变化，使得其孔隙率出现变化。沥青混凝土防渗的核心条件是其孔隙率小于3％，一旦由于沥青混凝土变形导致其孔隙率超过3％，则有可能使沥青混凝土的防渗失效，甚至引起更严重的后果。因此必须通过试验了解沥青混凝土在变形过程中的体积变化。
3.目前并没有一种公认、统一的方法用于测量沥青混凝土在变形过程中的体积变化，基于此，本发明设计了一种测量沥青混凝土在变形过程中的体积变化的试验装置及方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

4.针对相关技术中的问题，本发明提出一种沥青混凝土变形试验装置及方法，能够了解沥青混凝土在变形过程中其体积的变化大小以及发展过程，为工程人员提供判别依据。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.根据本发明的一个方面，提供了一种沥青混凝土变形试验装置。
7.该沥青混凝土变形试验装置，包括压力室、压水缸、伺服电机、压头；所述压力室内设置有水和待测试件，且所述压力室内顶部贯穿式设有所述压头，所述压力室与所述压水缸通过铜管连接，所述压水缸内设置活塞与所述伺服电机连接，且所述活塞套设在所述伺服电机的输出端外表面上。
8.其中，所述压力室、所述压水缸均固定设有工作台的顶端，且所述工作台内部具有空腔，所述伺服电机固定在所述工作台的内顶端。
9.其中，所述压力室顶端固定贯穿设有液面探针，所述压力室顶端设有带控制阀的进水管道。
10.根据本发明的另一个方面，提供了一种沥青混凝土变形试验方法。
11.该沥青混凝土变形试验方法，包括以下步骤：
12.将沥青混凝土的所述待测试件放入所述压力室内；
13.所述压力室内通过进水管道加水，使液面和所述液面探针处于刚刚接触的状态；
14.所述压头下压使沥青混凝土的所述待测试件出现变形，液面逐渐升高；
15.当所述液面探针接触到水时，所述伺服电机接通，并驱动所述压水缸中所述活塞下降，将所述压力室中水抽入所述压水缸中，使所述压力室中液面下降，当液面下降至与所
述液面探针脱开时，所述伺服电机断电，停止抽水。
16.有益效果：
17.本发明能够测量沥青混凝土在变形过程中的体积变化，了解特定沥青混凝土孔隙率是否有超过3％的可能性、体积变化的大小以及发展过程，为工程人员提供判别依据，且试验结果的准确性高。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是根据本发明实施例的一种沥青混凝土变形试验装置的主视图；
20.图2是根据本发明实施例的一种沥青混凝土变形试验装置的正面示意图；
21.图3是根据本发明实施例的一种沥青混凝土变形试验方法的流程示意图。
22.图中：
23.1、压力室；2、压水缸；3、伺服电机；4、压头；5、待测试件；6、铜管；7、活塞；8、工作台；9、液面探针。
具体实施方式
24.下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述：为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
25.如图1-2所示，根据本发明实施例的一种沥青混凝土变形试验装置，包括压力室1、压水缸2、伺服电机3、压头4；所述压力室1内设置有水和待测试件5，且所述压力室1内顶部贯穿式设有所述压头4，所述压力室1与所述压水缸2通过铜管6连接，所述压水缸2内设置活塞7与所述伺服电机3连接，且所述活塞7套设在所述伺服电机3的输出端外表面上。所述压力室1、所述压水缸2均固定设有工作台8的顶端，且所述工作台8内部具有空腔，所述伺服电机3固定在所述工作台8的内顶端。所述压力室1顶端固定贯穿设有液面探针9，所述压力室1顶端设有带控制阀的进水管道。
26.如图3所示，具体使用时，沥青混凝土变形试验的步骤包括：步骤一、将沥青混凝土的所述待测试件5放入所述压力室1内；步骤二、所述压力室1内通过进水管道加水，使液面和所述液面探针9处于刚刚接触的状态；步骤三、所述压头4下压使沥青混凝土的所述待测试件5出现变形，液面逐渐升高；步骤四、当所述液面探针9接触到水时，所述伺服电机3接通，并驱动所述压水缸2中所述活塞7下降，将所述压力室1中水抽入所述压水缸2中，使所述压力室1中液面下降，当液面下降至与所述液面探针9脱开时，所述伺服电机3断电，停止抽水。
27.在具体应用时，采集不同时刻t时的压头位移值s1、活塞位移值s2，根据压头半径
r1和活塞半径r2，按下式计算可得到不同时刻沥青混凝土试件体积变化；v(t)＝πr22*s2-πr12*s1；再计算沥青混凝土试件在某一变形量时的体积变化，验证沥青混凝土试件的孔隙率是否超过3％，判断沥青混凝土防渗是否会失效；而沥青混凝土的所述待测试件通过室内成型或者现场取芯获得。而压头按照设定的加载速率加载。
28.在实际应用过程中，本发明能够测量沥青混凝土在变形过程中的体积变化，了解特定沥青混凝土孔隙率是否有超过3％的可能性、体积变化的大小以及发展过程，为工程人员提供判别依据，且试验结果的准确性高。
29.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种沥青混凝土变形试验装置，其特征在于，包括压力室(1)、压水缸(2)、伺服电机(3)、压头(4)；其中，所述压力室(1)内设置有水和待测试件(5)，且所述压力室(1)内顶部贯穿式设有所述压头(4)，所述压力室(1)与所述压水缸(2)通过铜管(6)连接，所述压水缸(2)内设置活塞(7)与所述伺服电机(3)连接，且所述活塞(7)套设在所述伺服电机(3)的输出端外表面上。2.根据权利要求1所述的一种沥青混凝土变形试验装置，其特征在于，所述压力室(1)、所述压水缸(2)均固定设有工作台(8)的顶端，且所述工作台(8)内部具有空腔，所述伺服电机(3)固定在所述工作台(8)的内顶端。3.根据权利要求2所述的一种沥青混凝土变形试验装置，其特征在于，所述压力室(1)顶端固定贯穿设有液面探针(9)，所述压力室(1)顶端设有带控制阀的进水管道。4.一种沥青混凝土变形试验方法，其特征在于，包括以下步骤：将沥青混凝土的所述待测试件(5)放入所述压力室(1)内；所述压力室(1)内通过进水管道加水，使液面和所述液面探针(9)处于刚刚接触的状态；所述压头(4)下压使沥青混凝土的所述待测试件(5)出现变形，液面逐渐升高；当所述液面探针(9)接触到水时，所述伺服电机(3)接通，并驱动所述压水缸(2)中所述活塞(7)下降，将所述压力室(1)中水抽入所述压水缸(2)中，使所述压力室(1)中液面下降，当液面下降至与所述液面探针(9)脱开时，所述伺服电机(3)断电，停止抽水。5.根据权利要求4所述的一种沥青混凝土变形试验方法，其特征在于，采集不同时刻t时的压头位移值s1、活塞位移值s2，根据压头半径r1和活塞半径r2，按下式计算可得到不同时刻沥青混凝土试件体积变化；v(t)＝πr22*s2-πr12*s1；计算沥青混凝土试件在某一变形量时的体积变化，验证沥青混凝土试件的孔隙率是否超过3％，判断沥青混凝土防渗是否会失效；沥青混凝土的所述待测试件(5)通过室内成型或者现场取芯获得。6.根据权利要求5所述的一种沥青混凝土变形试验方法，其特征在于，所述压头(4)按照设定的加载速率加载。

技术总结
本发明公开一种沥青混凝土变形试验装置，包括压力室、压水缸、伺服电机、压头，所述压力室内设置有水和待测试件，且所述压力室内顶部贯穿式设有所述压头，所述压力室与所述压水缸通过铜管连接，所述压水缸内设置活塞与所述伺服电机连接，且所述活塞套设在所述伺服电机的输出端外表面上。有益效果：本发明能够测量沥青混凝土在变形过程中的体积变化，了解特定沥青混凝土孔隙率是否有超过3％的可能性、体积变化的大小以及发展过程，为工程人员提供判别依据，且试验结果的准确性高。且试验结果的准确性高。且试验结果的准确性高。


技术研发人员：冉从勇 汪正兴 夏世法 杨星 张丹 杨伟才 张福成 马临涛 李蓉 王耀声
受保护的技术使用者：中国水利水电科学研究院 北京中水科海利工程技术有限公司
技术研发日：2022.10.25
技术公布日：2023/1/31