[發明專利]一種瀝青混合料動水壓力環境養生系統及試驗方法

在審

• 申請號: 201711238018.5
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN107748134A
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 王文濤;汪林兵;郭猛
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本發明屬于道路工程材料性能測試技術領域，具體涉及一種綜合考慮水、溫度、荷載等多因素耦合作用的瀝青混合料動水壓力環境養生系統及相應試驗方法。

背景技術

瀝青路面在雨天受行駛車輛輪胎的反復擠壓和抽吸，產生的正負交替循環動水壓力作用會造成瀝青膜從集料表面剝落，最終發展為松散、坑槽等典型瀝青路面水損害問題。目前，我國規范要求采用浸水馬歇爾和凍融劈裂等靜水養生形式試驗來評價瀝青混合料水穩定性，學者們已逐漸意識到該試驗方法與實際瀝青路面受動水壓力作用造成水損害過程存在較大差異，并開發出一系列試驗裝置來模擬實際瀝青路面受輪胎所產生動水壓力作用過程。

現有用于模擬動水壓力對瀝青混合料作用過程的試驗裝置主要分為活塞式和氣壓式兩大類。對于氣壓式動水壓力環境養生裝置，是采用空壓機和真空泵交替工作來實現正負壓循環，但加壓、泄壓、抽負壓等過程的持續時間較長，導致加載頻率通常很小，這與快速行駛車輛作用于瀝青路面的高頻過程相差較大。對于活塞式動水壓力環境養生裝置，是通過外部加載設備帶動活塞按照特定頻率、行程運動來實現正負壓交替作用，能夠實現10Hz以上的較高頻率加載。因此，活塞式動水壓力環境養生裝置相較于氣壓式能夠更真實模擬實際瀝青路面受車輛輪胎產生的動水壓力作用過程，同時還能通過活塞加載頻率、行程的改變來模擬車輛超速、超載所造成的影響。

對于活塞式動水壓力環境養生裝置，現有發明多是將其作為一種夾具并采用電液伺服材料試驗系統(MTS或UTM)作為動力源來提供驅動力，但這些價格昂貴的進口加載設備也限制了動水壓力環境養生裝置的推廣應用。此外，現有活塞式裝置在試驗過程中，需要將整體裝置拆卸才能實現瀝青混合料試件更換等基本操作，不僅需要多人配合操作，而且控溫水浴等設備也會占用較大的試驗場地。

因此，為更方便、更真實地模擬瀝青路面受到車輛輪胎所引起的動水壓力作用，急需開發一種綜合考慮水、溫度、荷載等多因素耦合作用的獨立活塞式瀝青混合料動水壓力環境養生系統。

發明內容

本發明的目的是為了更方便、更真實地模擬瀝青路面受到車輛輪胎所引起的動水壓力作用，在解決現有氣壓式動水壓力環境養生裝置加載頻率過小，活塞式動水壓力環境養生裝置無法真正引入直接荷載作用、所需動力源設備通常價格高昂以及瀝青混合料試件更換操作復雜等技術問題的基礎上，提供一種綜合考慮水、溫度、荷載等多因素耦合作用的獨立活塞式瀝青混合料動水壓力環境養生系統和方法。

為達到上述目的，采用技術方案如下。

一種瀝青混合料動水壓力環境養生系統，由電動機、動水壓力環境養生裝置和控溫水浴裝置三部分組成，包括系統框架、曲軸、轉動軸、連桿活塞組、正反牙絲桿、活塞、密封圈、氣閥、車輪部件、上閥門、密封門、三通水閥、總閥門、下閥門、水泵、進水管、上水壓表、墊高套筒、彈簧、下水壓表、控溫水浴裝置、水浴進水口、支撐架、水浴出水口、電加熱絲等。電動機固定于系統框架上層，對應轉動軸固定于系統框架的側壁上部；瀝青混合料動水壓力環境養生裝置通過螺栓固定于系統框架中層，活塞上下移動可帶動其內車輪部件在瀝青混合料試件頂部來回碾壓，從而實現荷載的真正引入；控溫水浴裝置放置于系統框架底層，控溫水浴裝置內部設有電熱絲，通過水泵對動水壓力環境養生裝置提供溫水，同時還可對瀝青混合料試件提前浸泡養生并起到穩固整套系統框架重心的作用，節省試驗場地。

進一步的，本發明的電動機運轉時帶動轉動軸旋轉，通過曲軸沿豎直方向轉動來驅使連桿活塞組沿豎直方向直線運動，實現將水平方向的旋轉運動轉化為豎直方向的直線運動，從而為動水壓力環境養生裝置的活塞上下往復運動提供動力。

進一步的，本發明動水壓力環境養生裝置的活塞通過正反牙絲桿與連桿活塞組相連接，通過變頻器對電動機進行無級變速調控來實現活塞加載頻率調節，通過擰緊或放松正反牙絲桿來對活塞的加載行程進行調節，從而實現不同軸載、不同行駛速度車輛對瀝青路面的動水壓力作用過程模擬，并可進一步模擬車輛超速、超載現象。

進一步的，本發明的水泵固定于系統框架的側壁中下部，可實現將底層控溫水浴中的有溫水由下閥門處進水口注入到中層動水壓力環境養生裝置內，由下至上注水的同時將裝置內的空氣通過活塞處的氣閥排出，同時，通過控制三通水閥處的總閥門、上閥門和下閥門可實現不同模式的動水壓力環境養生過程。

進一步的，本發明動水壓力環境養生裝置中間位置設置密封門，對其打開、關閉的操作可實現瀝青混合料試件的更換，配合不同墊高套筒和彈簧可適用于不同尺寸瀝青混合料試件，從而實現試驗操作的簡化。