本发明专利技术公开一种路面基层材料抗冲刷性能试验装置及试验方法,在振动台上面设置一个双层圆柱形透明塑料圆桶，在冲刷桶四周设置四个可调节给水压力管道为冲刷桶内水压进行加压供给水流压力，圆桶内壁环向和竖向设置可调方向喷水嘴，喷水嘴端部设置定位装置，对定位系统进行试验时间—旋转方向编程，通过电脑程序控制模拟雨滴对材料冲刷作用。通过设置气动活塞上下移动保证压杆上下移动，压杆对弹簧进行压缩冲击，压缩冲击力直接作用压板及橡胶板模拟汽车轮载对材料瞬时冲击作用，通过调节气动活塞运动幅度模拟车辆轮载对路面材料冲击力大小。评价抗冲刷性能指标包括冲刷物占总质量百分比及冲刷后试件强度与原试件强度百分比，本发明专利技术值得推广。
【技术实现步骤摘要】
一种路面基层材料抗冲刷性能试验装置及试验方法
本专利技术涉及一种路面基层材料抗冲刷性能试验装置及试验方法领域，特别是涉及一种水泥稳定类、石灰稳定类、石灰粉煤灰稳定类无机结合料稳定基层抗冲刷性能测试测试装置。
技术介绍
目前我国路面基层破坏主要因素为车辆荷载和水的作用，特别是路面基层半刚性材料，在水进入路基半刚性材料同时由于车辆荷载的瞬时作用会产生高压动水压力导致基层材料破坏，基层材料破坏导致承载力下降，同时相应路面位置也会逐步出现不同破坏形式，因此路面基层材料抗冲刷性能直接影响道路的使用寿命，《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTGE51-2009)提出材料抗冲刷试验方法，但该方法价格高,需要专门的操作人员等因素导致我国较多科研单位不能充分利用该设备，目前较多科研单位都是根据自己对抗冲刷性能的理解自行设计研制适用于本单位所需的抗冲刷设备，导致评价抗冲刷性能的指标也各异，目前查阅资料专利CN104198367A提出将试件悬挂，在试件下面采用顺时针、逆时针旋转叶片进行旋转模拟水流对试件的冲刷，将冲刷物质量和试件总质量比作为评价材料抗冲刷指标。CN103344517A提出在动三轴仪压力室内，通过轴向加压系统、围压系统及可调频调压、动水压力发生等因素模拟动水压力对材料冲刷作用；CN102183452B提出了冲刷动水压力、冲刷次数、冲刷频率、冲刷角度等因素对材料冲刷，考虑因素比较全面但是也存在不足，没有更加真实模拟雨水对材料的冲刷模拟作用，雨水对材料的冲刷作用分为两步，第一步是雨滴对材料的冲刷，即点对材料的冲刷作用，第二部为水流对材料冲刷，即面对材料冲刷作用。为了更加真实准确模拟水对材料冲刷作用，包括雨滴对试件冲刷及水流对试件冲刷，研制一种无机结合料稳定材料抗冲刷性能试验设备及试验方法，综合评价无机结合料稳定材料抗冲刷性能具有更加重要意义。
技术实现思路
为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案。本专利技术目的在于提供一种路面基层材料抗冲刷性能试验装置，在本试验装置下面设置了一套振动台，振动台频率范围为0-10kHz之间，通过调节频率来调整振动台振动幅度，改变水流方向对试件进行预冲刷，将试件表面未粘结或松散颗粒冲刷掉；在振动台上面设置一个冲刷桶，在冲刷桶底面上固结有底座，在底座上面设置了一套下固定器，下固定器形状为圆台形，圆台形下边缘距离冲刷桶为2cm，圆台形外坡度为1:3,下固定器顶面设置一个凹槽，凹槽内径比试件直径大2mm，在凹槽内放置下防摩擦土工布，在土工布上面放置试件，试件顶面采用压板给予稳定，在压板与试件接触安装了一个大孔橡胶板，橡胶板尺寸与试件尺寸相匹配，在压板与试件接触面之间制作为大孔径橡胶板，用于模拟车辆轮胎对路面作用效果；冲刷桶为双层圆柱形透明塑料圆桶，在双层圆柱形透明塑料圆桶外表面设置水位刻度尺，内径40cm，外径为50cm，高度为30cm，圆桶底与圆桶壁为一个整体，圆桶顶盖上面设置外螺旋螺纹，圆桶内壁设置有相匹配的内螺旋螺纹，其中顺时针可以拧紧桶盖，逆时针可以拆卸桶盖，在桶盖顶端中心位置设置一个圆孔，孔径大小与压杆直径相匹配；在双层圆柱形透明塑料圆桶内壁环向每间隔22.5°、竖向每间隔3cm设置一个电脑可调方向喷水嘴，即在圆筒环向设置16个喷水嘴，竖向设置13个喷水嘴，共计208个喷水嘴，通过电脑程序进行控制不同喷水嘴喷水方向，喷水嘴可以旋转对试件进行喷水，模拟在复杂条件下雨滴从不同方向对材料冲刷作用；在密封双圆柱形冲刷桶中间四周均匀布置四个可调节给水压力管道，满足双层圆柱形透明塑料圆桶内部水压要求，水压控制通过加压泵为冲刷桶内水进行加压，然后水通过喷水嘴喷向试件表面模拟水压对材料冲刷作用；电脑可调方向喷水嘴，在每个喷水嘴端部设置一个定位装置，通过无线与电脑连接，通过对208个喷水嘴端部试验中轨迹进行编程，编辑208个试验通道，主要编辑时间—喷头方向关系曲线，模拟在风荷载作用下，水流从不同方向、不同角度对试件冲刷作用；瞬时加载装置包括压板、压杆、弹簧、橡胶板、气动活塞、平衡杆，在压板上面设置橡胶板，橡胶板面呈现大孔槽形式，模拟汽车轮胎的结构形式，压板上端连接压杆，在压板与桶盖之间设置弹簧，压杆直接穿过桶盖与支撑杆铰接，在支撑杆中间位置设置一个气动活塞，通过气动活塞上下移动能够保证压杆上下移动，对弹簧进行压缩冲击，压缩冲击力直接作用给压板及橡胶板，模拟汽车轮载对材料瞬时作用，通过调节气动活塞运动幅度模拟车辆轮载对路面材料冲击力。本专利技术先采用电脑可调方向喷水嘴直接作用试件用于模拟雨滴对试件冲刷作用，然后将冲刷桶内注水至试件表面，开动振动台使水产生一定的流向，模拟水流对试件的冲刷作用。分两个步骤进行模拟雨水对路面材料冲刷影响，同时对于评价材料抗冲刷性能提出了综合评价法，分别对冲刷物占总质量百分比及冲刷后试件强度与原试件强度百分比进行综合评价，其中冲刷物占总质量百分比占综合评价抗冲刷性能70％，冲刷后试件强度与原试件强度百分比占综合评价抗冲刷性能30％。一种路面基层材料抗冲刷性能试验装置及试验方法，包括：1)检查设备工作性能,同时选取同组试件不少于4组，分别进行无侧限抗压强度试验和抗冲刷性能试验,无侧限抗压强度值为P；2)将试件放入下固定器的凹槽内,拧紧冲刷桶顶盖,调试瞬时加载装置使压板与试件顶面重合；3)开启可调给水有压管道，低压向冲刷桶内注水，使水面高度达到试件顶面为止；4)开启振动台对试件进行预冲刷，频率为5kHz，将试件表面未粘结或松散颗粒冲刷掉，振动时间为3min，打开排水管将污水排出，取出试件进行称重，记为M，将试件放置原处准备正式试验；5)开启可调给水有压管道，使水压逐步增大到工作水压0.3MPa为止，同时开动电脑可调方向喷水嘴，在电脑程序中设置每个喷水嘴在不同时间具有不同喷水方向，模拟雨滴在复杂条件下对材料冲刷作用；6)喷水9min后停止喷水，然后低压向冲刷桶内注水至试件高度，再次开启振动台，使水产生流速对试件进行冲刷，模拟水流大小对材料的冲刷作用；7)水流冲刷9min后关闭振动台，开启可调给水有压管道中压对试件进行冲洗，将冲刷物通过排水管至收集槽，最终排至回收槽；8)将回收槽内污物沉淀蒸发后进行称重，记为M1；9)将试件重复进行上述操作，分别称重质量为M2、M3；10)将冲刷试验后试件进行无侧限抗压强度试验，强度为P1；11)抗冲刷系数本专利技术专利优点与效果是：1.本专利技术专利采用电脑控制四组调节给水压力管道，能够及时准确保证冲刷桶内水压大小，为冲刷筒内部水提供足够压力，将压力水通过电脑可调方向喷水嘴喷向试件模拟不同水压对试件冲刷作用。2.本专利技术专利通过在冲刷筒内壁设计电脑可调方向喷水嘴，在208个喷水嘴端部设置定位系统，每个喷水嘴通过无线连接到电脑控制系统，对所有喷水嘴定位系统进行编程，编程主要针对试验时间—旋转角度，控制所有喷头对试件喷水方向及时间模拟复杂条件下雨滴对试件冲刷作用。3采用启动活塞进行顶升平衡杆，在平衡杆上升的同时通过压杆带动压板进行提升，压板提升压缩弹簧，给弹簧施加一个作用力，当启动活塞瞬间下降时压板对弹簧作用力瞬间释放，对压板产生一个冲击力，直接作用于试件顶部，模拟在雨中车辆荷载对路面材料瞬时作用。附图说明图1为一种路面基层材料抗冲刷性能试验装置主视图；图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种路面基层材料抗冲刷性能试验装置及试验方法，包括冲刷桶，其中冲刷桶为双层圆柱形透明塑料圆桶，在双层圆柱形透明塑料圆桶外表面设置水位刻度尺，内径25cm，外径为35cm，高度为30cm，圆桶底与圆桶壁为一个整体，圆桶底与圆桶壁为一整体，在圆桶桶盖顶端中心位置设置一个圆孔，孔径大小与压杆直径相匹配，在圆桶桶盖设置一块与圆桶直径大20mm钢板，为气动活塞提供稳定支撑。
【技术特征摘要】
1.一种路面基层材料抗冲刷性能试验装置，包括一套振动台(1)，其特征在于：振动台频率范围为0-10kHz之间，通过调节频率来调整振动台振动幅度，改变水流方向对试件进行预冲刷，将试件表面未粘结或松散颗粒冲刷掉；在振动台上面设置一个冲刷桶(2)，在冲刷桶(2)底面上固结有底座，在底座上面设置了一套下固定器(3)，下固定器(3)形状为圆台形，圆台形下边缘距离冲刷桶为2cm，圆台形外坡度为1:3,下固定器顶面设置一个凹槽，凹槽内径比试件直径大2mm，在凹槽内放置下防摩擦土工布(4)，在土工布上面放置试件(5)，试件顶面采用压板(6)给予稳定，在压板与试件接触安装了一个大孔橡胶板(7)，橡胶板尺寸与试件尺寸相匹配，大孔径橡胶板用于模拟车辆轮胎对路面作用效果，在压板上部设置一套弹簧(8)用于施加瞬时荷载；冲刷桶(2)为双层圆柱形透明塑料圆桶，在双层圆柱形透明塑料圆桶外表面设置水位刻度尺，内径40cm，外径为50cm，高度为30cm，圆桶底与圆桶壁为一个整体，圆桶顶盖上面设置外螺旋螺纹，圆桶内壁设置有相匹配的内螺旋螺纹，其中顺时针可以拧紧桶盖，逆时针可以拆卸桶盖，在桶盖顶端中心位置设置一个圆孔，孔径大小与压杆直径相匹配；在双层圆柱形透明塑料圆桶内壁环向每间隔22.5°、竖向每间隔3cm设置一个电脑可调方向喷水嘴(9)，即在圆筒环向设置16个喷水嘴(9)，竖向设置13个喷水嘴(9)，共计208个喷水嘴(9)，通过电脑程序进行控制不同喷水嘴喷水方向，喷水嘴可以旋转对试件进行喷水，模拟在复杂条件下雨滴从不同方向对材料冲刷作用；在每个喷水嘴端部设置一个定位装置(10)，通过无线与电脑控制系统(11)连接，通过对208个喷水嘴端部试验中轨迹进行编程，编辑208个试验通道，主要编辑时间—喷头方向关系曲线，模拟在风荷载作用下，水流从不同方向、不同角度对试件冲刷作用；在密封双圆柱形冲刷桶中间四周均匀布置四个可调节给水压力管道(12)，满足双层圆柱形透明塑料圆桶内部水压要求，水压控制通过加压泵为冲刷桶内水进行加压，然后水通过喷水嘴(9)喷向试件表面模拟水压对材料冲刷作用；瞬时加载装置包括压板(6)、压杆(...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘峰，韩延清，何晓光，邢文站，李春燕，王喜刚，范海英，于泳，
申请(专利权)人：辽宁科技学院，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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