一種瀝青路面孔隙水壓力模擬測(cè)試裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及漸青路面動(dòng)水壓力分析，具體設(shè)及一種漸青路面漸青層底孔隙水壓力 模擬測(cè)試裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 專(zhuān)利〔化012164018、〔化012108708、〔化022531878、1158312776和1]5679947181提出 了通過(guò)施加外部水壓力引起漸青混凝±試件孔隙水流動(dòng)的方法或裝置，但均未對(duì)所引起漸 青混凝±孔隙水壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有的模擬試驗(yàn)中孔隙水非定向流動(dòng)，有的模擬試驗(yàn)還存在 加載速度偏低的問(wèn)題。
[0003] 對(duì)漸青路面上平面面積小于輪胎接地面積的點(diǎn)狀多孔隙區(qū)域，車(chē)輪荷載作用下路 面孔隙水總體上向下滲流;但對(duì)漸青路面上平面面積大于輪胎接地面積的面狀多孔隙區(qū) 域，如漸青混凝±級(jí)配較粗的帶狀離析區(qū)域，或空隙率較大的漸青層底部，在車(chē)輪荷載作用 下本是承壓流向相鄰區(qū)域的孔隙水在車(chē)輪荷載移動(dòng)到相鄰區(qū)域路面后，將發(fā)生反向流動(dòng)， 即孔隙水隨著車(chē)輪荷載的水平移動(dòng)而在路面相鄰區(qū)域間往返流動(dòng)。具有多軸或多聯(lián)軸的車(chē) 輛在漸青路面面狀多孔隙區(qū)域上駛過(guò)，可能連續(xù)多次引起孔隙水在路面相鄰區(qū)域間往返流 動(dòng)。
[0004] 在室內(nèi)模擬試驗(yàn)中如果不對(duì)試驗(yàn)方法包括加載方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，特別是如果不對(duì)試 件邊界的排水條件進(jìn)行限定，將不符合漸青路面面狀多孔隙區(qū)域孔隙水的特殊流動(dòng)規(guī)律； 而孔隙水流方式與孔隙水壓力響應(yīng)是直接相關(guān)的，模擬試驗(yàn)中與路面實(shí)際孔隙水流方式不 符將導(dǎo)致所引起的孔隙水壓力與路面現(xiàn)場(chǎng)差別很大。氣體的壓縮將延緩水的流速，延緩水 壓傳導(dǎo)，因此考慮非飽和狀態(tài)水的壓縮性時(shí)，施加動(dòng)態(tài)荷載與靜態(tài)荷載將引起不同的孔隙 水壓力響應(yīng)。對(duì)于分析漸青路面孔隙水壓力而言，在模擬試驗(yàn)中施加符合路面實(shí)際情況的 瞬間動(dòng)態(tài)外部壓力是非常重要的。
[0005] 綜上所述，在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)中對(duì)動(dòng)水壓力進(jìn)行模擬研究，并注意施加與路面實(shí)際相符 的瞬間動(dòng)態(tài)水壓、設(shè)計(jì)試驗(yàn)方法采集孔隙水壓顯得十分必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)漸青路面面狀孔隙上高速移動(dòng) 荷載作用模擬方法的不足，提供一種能實(shí)現(xiàn)漸青混凝±試件孔隙水定向流動(dòng)、并測(cè)試瞬間 動(dòng)態(tài)變化的外部水壓力作用下漸青混凝±試件底孔隙水壓力的動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律的漸青路面 孔隙水壓力模擬測(cè)試裝置，并提供上述裝置的測(cè)試方法。
[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種漸青路面孔隙水壓力模擬測(cè)試裝置，包括至少兩個(gè)壓力容器，每個(gè)壓力容器內(nèi)均 設(shè)有漸青混凝±試件，開(kāi)口容器，所述漸青混凝±試件的底部與開(kāi)口容器的開(kāi)口環(huán)形部位 之間填充有粘結(jié)劑，所述漸青混凝±試件的側(cè)壁涂覆有粘結(jié)劑;所述開(kāi)口容器的側(cè)壁設(shè)有 用于測(cè)量漸青混凝±試件外部水壓力的第一壓力傳感器和設(shè)有用于測(cè)量漸青混凝±試件 底部水壓力的第二壓力傳感器;各開(kāi)口容器通過(guò)一穿過(guò)各壓力容器的側(cè)壁的管道連通。
[000引作為對(duì)上述裝置的進(jìn)一步改進(jìn)： 所述粘結(jié)劑為環(huán)氧樹(shù)脂或酪醒樹(shù)脂，所述第二壓力傳感器的探頭位于中空并設(shè)有外螺 紋的傳感器載體桿件內(nèi)，所述開(kāi)口容器通過(guò)傳感器載體桿件與壓力容器鎖緊連接。
[0009] 漸青路面孔隙水壓力模擬測(cè)試裝置還包括第一連接管道，所述第一連接管道位于 壓力容器側(cè)壁的頂部，壓力容器的頂蓋呈凸臺(tái)狀嵌入壓力容器內(nèi)。
[0010] 所述壓力容器的頂蓋與漸青混凝±試件之間還設(shè)有活塞，活塞上設(shè)有連通活塞 上、下表面的排氣孔。
[0011] 漸青路面孔隙水壓力模擬測(cè)試裝置還包括第一排氣用控制閥、第二連接管道，所 述壓力容器通過(guò)第一連接管道與空壓機(jī)連接;所述第二連接管道與第一連接管道對(duì)稱(chēng)設(shè)置 于壓力容器的側(cè)壁，所述第一排氣用控制閥通過(guò)第二連接管道與壓力容器連接。
[0012] 漸青路面孔隙水壓力模擬測(cè)試裝置還包括空壓機(jī)、減壓閥、第一進(jìn)氣用控制閥和 第二進(jìn)氣用控制閥，所述壓力容器通過(guò)第一連接管道與空壓機(jī)連接，所述第一連接管道在 從壓力容器至空壓機(jī)的方向上依次順序設(shè)有第一進(jìn)氣用控制閥、第二進(jìn)氣用控制閥和減壓 閥，所述壓力容器的頂蓋設(shè)有用于排氣的手動(dòng)閥。
[0013] 所述第一壓力傳感器和第二壓力傳感器為工作頻率50kHzW上的動(dòng)壓傳感器，所 述第一壓力傳感器的量程范圍為0M化~1.0M化，第二壓力傳感器量程范圍為-0.1M化~ l.OMPao
[0014]作為一個(gè)總的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的漸青路面孔隙水壓力模擬測(cè)試 裝置的測(cè)試方法，包括W下步驟： 51、 將準(zhǔn)備好的直徑不小于100mm、不超過(guò)155mm的漸青混凝±試件置于預(yù)先填滿(mǎn)碎石 的開(kāi)口容器中； 52、 將漸青混凝±試件的底部和開(kāi)口容器的開(kāi)口環(huán)形部位之間填充粘結(jié)劑粘結(jié)，將漸 青混凝±試件的側(cè)壁涂覆粘結(jié)劑，待粘結(jié)劑充分干燥、固化后，將與開(kāi)口容器粘結(jié)的漸青混 凝±試件置于壓力容器中，連接并鎖緊開(kāi)口容器與壓力容器； 53、 安裝第一壓力傳感器和第二壓力傳感器，將壓力容器中充滿(mǎn)水至設(shè)定水位，安裝活 塞，密閉壓力容器，為可編程控制器、空壓機(jī)、第一壓力傳感器和第二壓力傳感器連通電源， 開(kāi)啟至壓機(jī)； 54、 設(shè)定數(shù)據(jù)采集儀需采集的次數(shù)為to; 55、 選擇控制流程開(kāi)始測(cè)試，通過(guò)數(shù)據(jù)采集儀采集第一壓力傳感器和第二壓力傳感器 的數(shù)據(jù)，更新數(shù)據(jù)采集儀當(dāng)前采集的次數(shù)tl; 56、 當(dāng)tl<t0時(shí)，循環(huán)步驟S5,當(dāng)tl=t0時(shí)，終止。
[0015] 作為對(duì)上述測(cè)試方法的進(jìn)一步改進(jìn)： 所述步驟S5中控制流程的具體步驟如下： S5-1、通過(guò)可編程控制器控制第一進(jìn)氣用控制閥、第二進(jìn)氣用控制閥的交叉開(kāi)啟和關(guān) 閉，向其中一個(gè)壓力容器中充入壓縮空氣，通過(guò)可編程控制器控制第四進(jìn)氣用控制閥、第Ξ 進(jìn)氣用控制閥的交叉開(kāi)啟和關(guān)閉，向另一個(gè)壓力容器中充入壓縮空氣，對(duì)水和漸青混凝± 試件施加正壓力，直至壓力容器內(nèi)的壓力達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)壓力值； S5-2、通過(guò)可編程控制器控制第一排氣用控制閥、第二排氣用控制閥的交叉開(kāi)啟和關(guān) 閉，對(duì)壓力容器泄壓至大氣壓。
[0016] 所述步驟S5的交叉開(kāi)啟和關(guān)閉的順序依次為:開(kāi)啟第一進(jìn)氣用控制閥，開(kāi)啟第四 進(jìn)氣用控制閥，開(kāi)啟第二進(jìn)氣用控制閥，關(guān)閉第一進(jìn)氣用控制閥同時(shí)開(kāi)啟第Ξ進(jìn)氣用控制 閥和第一排氣用控制閥，關(guān)閉第四進(jìn)氣用控制閥同時(shí)開(kāi)啟第二排氣用控制閥，關(guān)閉第二進(jìn) 氣用控制閥，關(guān)閉第Ξ進(jìn)氣用控制閥和第一排氣用控制閥，關(guān)閉第二排氣用控制閥。
[0017] 本發(fā)明的工作原理是:將漸青混凝±試件浸沒(méi)在水中，通過(guò)向其中之一壓力容器 內(nèi)充入壓縮空氣施加正壓力時(shí)，漸青混凝±試件在豎直軸向承受與路面實(shí)際相符的動(dòng)態(tài)壓 力。由于漸青混凝±試件外部水承壓，漸青混凝±試件的空隙中殘留的空氣被壓縮，水進(jìn)一 步充滿(mǎn)漸青混凝±試件的孔隙和漸青混凝±試件下的空隙，當(dāng)該孔隙被水飽和后，水流向 另一個(gè)壓力容器內(nèi)漸青混凝±試件底部下的空隙，再流入漸青混凝±試件孔隙。當(dāng)對(duì)另一 個(gè)壓力容器施加氣壓，即對(duì)另一個(gè)漸青混凝±試件加水壓時(shí)，水反向流動(dòng)，對(duì)兩漸青混凝± 試件依次施加水壓模擬了路面移動(dòng)荷載，同時(shí)運(yùn)種水流模擬了漸青路面空隙中的實(shí)際情 況。施加外部水壓時(shí)，由于孔隙水非飽和，孔隙水壓響應(yīng)滯后;突然釋放外部水壓時(shí)，孔隙中 氣體壓力將產(chǎn)生沖擊效應(yīng)。
[0018] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果： (1)本發(fā)明的漸青路面孔隙水壓力模擬測(cè)試裝置將漸青混凝±試件與開(kāi)口容器開(kāi)口環(huán) 形部位之間填充有粘結(jié)劑，所述漸青混凝±試件的側(cè)壁涂覆有粘結(jié)劑密封，對(duì)漸青混凝± 試件的邊界排水條件進(jìn)行限定，引導(dǎo)孔隙水向下滲流，使孔隙水在豎直方向往復(fù)流動(dòng)，保證 密封后粘結(jié)劑與漸青混凝±試件側(cè)壁無(wú)間隙，利用孔隙水壓力與外部壓力之差引起孔隙水 流動(dòng)，而非人為設(shè)置壓力驅(qū)動(dòng)孔隙水，從而實(shí)測(cè)漸青混凝±孔隙水定向流動(dòng)的壓力傳導(dǎo)規(guī) 律，各開(kāi)口容器間通過(guò)一穿過(guò)各壓力容器的側(cè)壁的管道連通，引導(dǎo)孔隙水在漸青混凝±試 件間定向流動(dòng)。
[0019] (2)本發(fā)明的第二壓力傳感器的探頭位于中空并設(shè)有外螺紋的傳感器載體桿件 內(nèi)，開(kāi)口容器通過(guò)傳感器載體桿件與壓力容器鎖緊連接，避免了開(kāi)口容器內(nèi)外中的水不經(jīng) 由混凝±試件孔隙而直接連通。
[0020] (3)本發(fā)明的連接管道設(shè)在壓力容器頂端，壓力容器的頂蓋加厚嵌入壓力容器中， 壓力容器中水面W上空間減少，為達(dá)到目標(biāo)壓力所需充氣量減少，試驗(yàn)頻率提高。
[0021] (4)本發(fā)明的第二控制閥等均連接于壓力容器的側(cè)壁，而不是壓力容器的頂蓋上， 使得壓力容器的啟閉更加輕便;第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第Ξ壓力傳感器和第四 壓力傳感器采集頻率高、精度高，量程范圍足夠，滿(mǎn)足水壓力監(jiān)測(cè)的需要。
[0022] 巧)本發(fā)明能獨(dú)立加載工作，能瞬間加載、重復(fù)加載而不依賴(lài)大型動(dòng)態(tài)加載試驗(yàn)裝 備，配件全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，維修方便，且購(gòu)置維修成本相對(duì)較低。
[0023] (6)本發(fā)明的測(cè)試方法對(duì)第一進(jìn)氣用控制閥和第二進(jìn)氣用控制閥串聯(lián)且開(kāi)啟時(shí)間 交叉，大大縮短了加壓時(shí)間，提高了加載速度，避免了第一進(jìn)氣用控制閥和第二進(jìn)氣用控制 閥的開(kāi)、關(guān)時(shí)間對(duì)加載速度的影響。
[0024] (7)本發(fā)明的測(cè)試方法對(duì)漸青混凝±試件交替施加周期性變化的瞬間外部水壓 力，引起漸青混凝±試件孔隙內(nèi)滲流與反向滲流，能對(duì)漸青混凝±試件施