无机结合料稳定材料冲刷模拟试验装置及检测方法
技术领域
本发明涉及道路工程材料检测技术领域，具体涉及一种无机结合料稳定材料冲刷模拟试验装置及检测方法。
背景技术
在我国道路建设当中，水泥稳定类材料被广泛的应用于道路基层当中，尤其是水泥稳定碎石基层。然而，在道路使用过程中发现，道路往往在使用寿命前期就已经遭到损害，出现坑槽、车辙、开裂等现象。通过调查研究发现，这些损害大部分是由于水损害造成的，即道路材料抗冲刷性能不足而引起的。
现在常用的冲刷仪一般都会采用一个动水压力来对试件进行冲刷检测试验。冲刷检测试验是指通过一些措施将试件表面的细集料冲刷下来，然后再通过静置沉淀以及烘干等过程，计算出所收集到的细集料的质量为冲刷量。目前现有的冲刷检测设备中，并没有能够完全的模拟出实际的冲刷作用或效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种无机结合料稳定材料冲刷检测装置及其方法，以解决冲刷试验中不能真实地模拟轮胎的荷载作用以及在荷载作用下的“泵吸”作用。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
设计一种无机结合料稳定材料冲刷模拟试验装置，包括升降载台、设置于所述升降载台上的盛水容器、设置于该盛水容器中的试件夹具，以及对应的设置于所述试件夹具上方的施压滚动机构；所述施压滚动机构包括驱动电机、设置于该驱动电机输出端的伸缩杆、设置于所述伸缩杆自由端的外周面包裹有橡胶层的滚轮，该滚轮用于施压接触于对应的试件表面。
所述橡胶层的邵氏硬度为55～65。
所述冲刷模拟试验装置还包括用于设置在所述滚轮与试件表面之间的沥青面层模拟件。
所述沥青面层模拟件为邵氏硬度达至75～85的圆形天然橡胶垫。
所述试件夹具包括底座、侧部夹持件、设置于侧部夹持件内侧的缓冲垫，所述底座上端设置有匹配于试件一端形状的坑槽。
所述升降载台包括框架及安装于该框架中的升降板。
冲刷模拟试验装置还包括控制器，用以控制伸缩杆的施压强度及滚轮滚动频率。
一种无机结合料稳定材料冲刷模拟检测方法，利用上述模拟试验装置实施，包括如下步骤：
（1）以所述试件夹具固定待测试件，向盛水容器中注水，使水面高于试件上表面4～6mm，并在试件表面铺设沥青面层模拟件；
（2）配合调节载台升降及伸缩杆伸缩量，以使滚轮接触于试件表面，调节伸缩杆伸缩量以使滚轮对试件表面的施压力满足要求；
（3）启动电源开关，调节驱动电机转速，使滚轮在试件表面滚动，以冲刷试件细集料于盛水容器中；
（4）冲刷25～35min后，松开夹具取出试件，将盛水容器中水-细集料混合物转移出并静置10～15h后去上层清水，再将剩余混合物烘干，称重得冲刷量m1；
（5）按下式计算得到冲刷质量损失：
式中，P为冲刷质量损失（%）；m1为冲刷质量（g）；m为试件质量（g）。
与现有技术相比，本发明的主要有益技术效果在于：
1. 通过在滚轮外面裹一层与汽车轮胎硬度大致相等的天然橡胶，当滚滚轮在试件上表面滚动时可以很好地模拟汽车在行驶过程中的压力作用。
2. 在试件上表面放置一块橡胶垫，其一可以模拟沥青面层，其二通过在橡胶垫当中的空隙来模拟沥青面层当中的空隙，可以很好地产生“泵吸”作用。
3. 通过载台以及伸缩杆的配合调节，可以精准、细致的控制滚轮压力以及滚轮滚动频率，本发明试验装置操作简单，检测方法准确可靠，能最大程度的模拟行车过程中的真实冲刷状态。
附图说明
图1为本发明冲刷模拟试验装置的原理结构示意图。
图中，1为驱动电机，2为液压伸缩杆，3为滚轮，4为底座，5为盛水容器，6为夹具，7为试件，8为框架。
具体实施方式
下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。
在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的试剂、原料如无特别说明，均为市售常规试剂原料；所涉及的试验方法，如无特别说明，均为常规方法。
实施例1：一种无机结合料稳定材料冲刷模拟试验装置，参见图1，包括升降载台、设置于所述升降载台上的盛水容器（不锈钢材质的圆桶状）5、设置于该盛水容器5中的试件夹具，以及对应的设置于所述试件夹具6上方的施压滚动机构；所述施压滚动机构包括安装于框架上的驱动电机1、设置于该驱动电机输出端的液压伸缩杆（具有一定刚度的不锈钢材质，可在一定范围内自由伸缩且摆动）2、设置于液压伸缩杆自由端的外周面包裹有橡胶层（邵氏硬度60）的滚轮（宽度大15cm，直径大1cm，轮芯为不锈钢材质）3，该滚轮3用于施压接触于对应的试件7表面；在所述滚轮3与试件7表面之间设置有沥青面层模拟件（邵氏硬度为80的圆形天然橡胶垫）。
所述试件夹具6包括底座（为直径20cm，厚度5cm的圆柱体，不锈钢材质）4、不锈钢材质的侧部夹持件、设置于侧部夹持件内侧的缓冲垫（天然橡胶），所述底座4上端设置有匹配于试件一端形状的坑槽（直径为15cm，深度为0.5cm）。
所述升降载台包括框架及安装于该框架中的升降板。所述框架由12根钢管组成，其中四根钢管长度大约1.8m，另外8根钢管长度大约1m，组成一个高度大约1.8m，宽度和高度大约1m的长方体框架8。所述升降板在四角之处分别有一个直径与钢管直径相等的圆孔，将4根长度大约为1.8m的钢管插入圆孔内。
冲刷模拟试验装置还包括控制器，用以控制液压伸缩杆的施压强度及滚轮滚动频率。
实施例2：一种无机结合料稳定材料冲刷模拟检测方法，利用上述模拟试验装置实施，包括如下步骤：
（1）以所述试件夹具固定待测试件，向盛水容器中注水，使水面高于试件上表面4～6mm，并在试件表面铺设沥青面层模拟件；
（2）配合调节载台升降及伸缩杆伸缩量，以使滚轮施压接触于试件表面，调节控制器，使液压杆达到所需要的压力，一般为0.5Mpa。
（3）启动电源开关，启动驱动电机使滚轮于试件表面以10Hz的频率滚动，以模拟车轮的实际运动工况，实现对试件的冲刷模拟作用，从试件上冲刷掉落的细集料汇集于盛水容器中；
（4）冲刷30min后，松开夹具取出试件，将盛水容器中水-细集料混合物转移出并静置10～15h后去上部清水，再将剩余混合物烘干，称重得冲刷量m1；
（5）按下式计算得到冲刷质量损失：
式中，P为冲刷质量损失（%）；m1为冲刷质量（g）；m为试件质量（g）。
试验案例
本试验以水泥稳定碎石试块为试验样品，利用实施例1所述装置及实施例2所述方法分别对骨架密实型、悬浮密实型以及骨架孔隙型试块进行检测试验。检测试验步骤如下：
（1）成型所需要的试件，对每种类型的试件分别成型5块，然后对试件进行养护，最后一天进行浸水。
（2）对试验装置进行检查，保证仪器能够正常使用。
（3）将养生结束的试件取出，用干抹布擦拭干净试件表面的水分，称其质量M0。
（4）把准备好的试件放入冲刷桶内，并用夹子将试件固定好，为了不使试件与夹子之间产生较大摩擦，夹子内表面应垫一块橡胶垫，然后将冲刷桶（盛水容器）固定在设备上。
（5）在试件上表面放置一块具有连通孔隙的橡胶垫，然后往冲刷桶内倒入自来水，使之淹没试件上表面大约5mm。
（6）调整机器，对试件进行冲刷，压力峰值为0.5Mpa，频率为10Hz，冲刷时间为30min。
（7）冲刷完毕后将冲刷桶从试验机上取出，将桶中冲刷掉的混合物倒入托盘当中进行沉淀，沉淀时间一般为12小时。
（8）沉淀完毕后将托盘中上面的清水小心倒出，留下沉淀物放入烘箱中进行烘干，得到冲刷量M1。
（9）按下式计算得到冲刷质量损失：
式中，P为冲刷质量损失（%）；m1为冲刷质量（g）；m为试件质量（g）。
（10）对每种类型的的5块试件的冲刷量取其平均值，作为最终的冲刷量。
结果如表1所示。
表1 各试件检测结果（单位：g）
上面结合实施例对本发明作了详细的说明；但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明技术构思的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，或者是对相关技术特征进行等同替代，从而形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。
