一种半刚性基层材料动水冲刷试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于路面工程试验设备技术领域，具体是一种半刚性基层材料动水冲刷试验装置，试验装置包括底座、冲刷筒、冲刷头、驱动电机和传动装置；冲刷筒和驱动电机固定安装在底座上，冲刷筒的侧部设有海绵，冲刷筒的顶部设有顶盖，顶盖上设有排气孔；传动装置包括偏心轮、第一连杆、第二连杆、第三连杆和立柱；冲刷头位于冲刷筒中，冲刷头上均布有多个连通孔，连通孔的轴向呈竖直方向。相对于现有技术，本实用新型专利技术能够更加准确、全面的模拟半刚性基层受到动水冲刷的情况，提高试验精度。

Experimental device for dynamic water erosion of semi-rigid base material

The utility model belongs to the technical field of pavement engineering test equipment, in particular to a semi-rigid base material hydrodynamic scouring test device, which comprises a base, a scouring cylinder, a scouring head, a driving motor and a driving device; the scouring cylinder and a driving motor are fixed on the base, and the side of the scouring cylinder is provided with a sponge and a scouring cylinder. A top cover is provided with an exhaust hole on the top cover; the transmission device comprises an eccentric wheel, a first connecting rod, a second connecting rod, a third connecting rod and a column; the scouring head is located in the scouring cylinder, and a plurality of connecting holes are distributed on the scouring head, and the axial direction of the connecting holes is vertical. Compared with the prior art, the utility model can more accurately and comprehensively simulate the situation that the semi-rigid base is scoured by dynamic water, and improve the test precision.

【技术实现步骤摘要】
一种半刚性基层材料动水冲刷试验装置
本技术属于路面工程试验设备
，具体是一种半刚性基层材料动水冲刷试验装置。
技术介绍
我国气候以热带、亚热带季风气候为主，降水量充足，所以我国道路水损害现象普遍，道路水损害主要表现在，路面具有一定的孔隙和裂缝，自然环境中产生的水分会通过裂缝渗透到道路内部，车辆行驶在有水的道路上时，会对路面产生正压力和负压力，使路面内部产生动水压力，导致路面受损，严重影响道路的使用性能。动水冲刷试验用于模拟道路动水压力，通过试验结果评价道路材料的抗冲刷性能。CN104483257B公开了一种道路水泥混凝土动水冲刷试验仪，包括冲刷筒、试件箍、活塞以及设在冲刷筒一侧的动水循环通道，试验时，通过活塞的上下往复移动模拟水流的冲刷，水通过动水循环通道在冲刷筒内的两个腔体内循环。该试验仪用于对道路水泥混凝土做动水冲刷试验，但是并不适用于基层。基层位于面层以下，面层直接与轮胎接触，而基层并不直接与轮胎接触，基层所受到的动水压力来自于面层的缝隙渗水产生的层间动水压力和基层自身发展形成的缝隙所产生的内部动水压力，层间动水压力主要为竖直方向，而内部动水压力随着裂隙的发展而延伸同样会对裂隙侧向产生侧向的压力，如果采用上述试验仪，存在以下缺点：（1）动水从冲刷筒的一侧进入或流出，主要对试件的上表面产生侧向的冲刷力，而层间动水压力主要为竖直方向的压力，因此上述试验仪无法模拟基层受到层间动水压力的情况，对试验结果造成误差；（2）无法模拟基层内部动水压力产生侧向压力的情况。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决上述现有技术的不足，提供一种半刚性基层材料动水冲刷试验装置，能够更加准确、全面的模拟半刚性基层受到动水冲刷的情况，提高试验精度。本技术所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种半刚性基层材料动水冲刷试验装置，包括底座、冲刷筒、冲刷头、驱动电机和传动装置；所述冲刷筒和驱动电机固定安装在底座上，所述冲刷筒的侧部设有海绵，冲刷筒的顶部设有顶盖，所述顶盖上设有排气孔；所述传动装置包括偏心轮、第一连杆、第二连杆、第三连杆和立柱，所述立柱固定在底座上，所述第二连杆铰接于立柱上，所述驱动电机与偏心轮连接，所述第一连杆分别与偏心轮和第二连杆铰接，偏心轮的转动可通过第一连杆带动第二连杆往复摆动，所述第三连杆的一端与第二连杆铰接，第三连杆的另一端通过弹簧与冲刷头连接；所述冲刷头位于冲刷筒中，冲刷头上均布有多个连通孔，所述连通孔的轴向呈竖直方向。本技术的技术方案还有：所述连通孔为大径在下的锥形孔。在行车荷载作用下，路面产生了裂缝，随着荷载作用次数的增加裂缝不断发展，根据力学原理，裂缝会在路面面层与基层交界面处扩大，从而使得面层与基层交界处的裂缝末端形成“倒漏斗”状，从而使得在以后的使用当中产生“掏空”现象，而当面层受到车轮过后的负压力时，由于上述现象的存在使得面层对基层的真空抽吸作用增强，严重影响了基层的使用性能。为了更加真实的模拟基层受力情况，采用本技术方案。当冲刷头向上运动时，这一设计不仅能够使得冲刷头下面真空区域增加，也会由于上面孔径变小使得冲刷头上面形成水膜，从而增强在试验过程中的抽吸强度，带动冲刷筒中的水向上运动。而在冲刷头向下运动时这种设计能够增加推力，保证在实验过程中水能够从冲刷头中流出，为水流提供一个缓冲区域，减少水流从冲刷头侧面析出，增加试验模拟的精确性。本技术的技术方案还有：所述冲刷筒的底部设有橡胶圈，用于卡住试件，防止试件在试验时移动。本技术的技术方案还有：所述冲刷筒的底部设有排水阀。本技术的技术方案还有：所述顶盖可拆卸的安装在冲刷筒上，顶盖与冲刷筒之间设有密封圈。本技术的技术方案还有：所述冲刷头的材料为橡胶，起到缓冲作用，防止装置受损。本技术的技术方案还有：所述冲刷筒的材料为钢。相对于现有技术，本技术半刚性基层材料动水冲刷试验装置的有益效果为：（1）连通孔的轴向呈竖直方向，因此试验中试件的上表面只受竖直方向的正压或负压，对试件的上表面主要产生竖直冲刷力，能够更加准确的模拟基层受到层间动水压力的情况，而且还能够模拟基层内部动水压力为竖直方向的情况，提高试验精度；（2）海绵上的孔能够模拟基层内部孔隙，动水可通过海绵渗流到试件的侧面，以模拟基层内部由于裂隙而产生的动水压力为侧向压力的情况，提高试验精度；（3）第三连杆通过弹簧与冲刷头连接，起到缓冲作用，防止装置受损；（4）整个装置集成于底座上，便于移动。本技术还提供了一种半刚性基层材料动水冲刷试验的方法，包括以下步骤：A、将经过养护的试件恒温浸水24h后，擦掉试件表面水分，称量得到试件被冲刷前的质量m1；B、用与试验用水温度相同的水湿润冲刷筒的内部；C、将试件放入冲刷筒内；D、向冲刷筒内部倒入水，水位高度为试件高度的2/3，然后将冲刷头与第三连杆连接，将顶盖安装固定在冲刷筒的顶部；E、启动驱动电机，冲刷头在驱动电机的驱动下沿竖直方向往复移动，在冲刷头下方的腔体中交替产生正压和负压，水在正压和负压的作用下冲刷试件的上表面并穿过海绵冲刷试件的侧面；F、冲刷结束后，擦掉试件表面水分，称量得到试件被冲刷后的质量m2；G、计算得到试件被冲刷前、后的质量差=m1-m2，以作为衡量半刚性基层材料抗冲刷性能的指标，越大，说明该半刚性基层材料的抗冲刷性能越差。优选的，所述试件的高度为150mm，直径为150mm。优选的，所述试验用水的温度为5℃~25℃。相对于现有技术，本技术半刚性基层材料动水冲刷试验方法的有益效果为：（1）冲刷结束后试件内部处于饱水状态，在冲刷前恒温浸泡24H使试件内部缝隙处于饱水状态，因此能够减小试验误差，提高试验精确度；（2）不同的温度的会使试件内产生不同的应力，进而导致不同的试验结果，在冲刷前用与试验用水温度相同的水湿润冲刷筒的内部，降低环境温度对试验结果的影响，提高试验精确度。附图说明图1为本技术半刚性基层材料动水冲刷试验装置的主视图。图2为本技术半刚性基层材料动水冲刷试验装置的俯视图。图中：1、底座，2、冲刷筒，3、冲刷头，4、驱动电机，5、海绵，6、顶盖，7、排气孔，8、偏心轮，9、第一连杆，10、第二连杆，11、第三连杆，12、立柱，13、弹簧，14、连通孔，15、橡胶圈，16、排水阀，17、试件。具体实施方式为能清楚说明本方案的技术特点，下面根据附图对本技术具体实施方式作进一步说明。如图1、图2所示，一种半刚性基层材料动水冲刷试验装置，包括底座1、冲刷筒2、冲刷头3、驱动电机4和传动装置。冲刷筒2的材料为钢。冲刷筒2通过螺栓连接安装在底座1上。冲刷筒2的内径为170毫米。冲刷筒2的侧部设有海绵5，冲刷筒2的底部设有橡胶圈15。冲刷筒2的顶部设有顶盖6，顶盖6可拆卸的安装在冲刷筒2上，顶盖6与冲刷筒2之间设有密封圈。顶盖6上设有排气孔7。冲刷筒2的底部设有排水阀16。传动装置包括偏心轮8、第一连杆9、第二连杆10、第三连杆11和立柱12。立柱12固定在底座1上，第二连杆10铰接于立柱12上。驱动电机4固定安装在底座1上，驱动电机4与偏心轮8连接，第一连杆9分别与偏心轮8和第二连杆10铰接，偏心轮8、第一连杆9、第二连杆10和立柱12构成曲柄摇杆机构，偏心轮8的转动可通过第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半刚性基层材料动水冲刷试验装置，包括底座（1）、冲刷筒（2）、冲刷头（3）、驱动电机（4）和传动装置，其特征在于：所述冲刷筒（2）和驱动电机（4）固定安装在底座（1）上，所述冲刷筒（2）的侧部设有海绵（5），冲刷筒（2）的顶部设有顶盖（6），所述顶盖（6）上设有排气孔（7）；所述传动装置包括偏心轮（8）、第一连杆（9）、第二连杆（10）、第三连杆（11）和立柱（12），所述立柱（12）固定在底座（1）上，所述第二连杆（10）铰接于立柱（12）上，所述驱动电机（4）与偏心轮（8）连接，所述第一连杆（9）分别与偏心轮（8）和第二连杆（10）铰接，偏心轮（8）的转动可通过第一连杆（9）带动第二连杆（10）往复摆动，所述第三连杆（11）的一端与第二连杆（10）铰接，第三连杆（11）的另一端通过弹簧（13）与冲刷头（3）连接；所述冲刷头（3）位于冲刷筒（2）中，冲刷头（3）上均布有多个连通孔（14），所述连通孔（14）的轴向呈竖直方向。

【技术特征摘要】
1.一种半刚性基层材料动水冲刷试验装置，包括底座（1）、冲刷筒（2）、冲刷头（3）、驱动电机（4）和传动装置，其特征在于：所述冲刷筒（2）和驱动电机（4）固定安装在底座（1）上，所述冲刷筒（2）的侧部设有海绵（5），冲刷筒（2）的顶部设有顶盖（6），所述顶盖（6）上设有排气孔（7）；所述传动装置包括偏心轮（8）、第一连杆（9）、第二连杆（10）、第三连杆（11）和立柱（12），所述立柱（12）固定在底座（1）上，所述第二连杆（10）铰接于立柱（12）上，所述驱动电机（4）与偏心轮（8）连接，所述第一连杆（9）分别与偏心轮（8）和第二连杆（10）铰接，偏心轮（8）的转动可通过第一连杆（9）带动第二连杆（10）往复摆动，所述第三连杆（11）的一端与第二连杆（10）铰接，第三连杆（11）的另一端通过弹簧（13）与冲刷头（3）连接；所述冲刷头（3）位于冲刷筒（2）中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张先岭，黄玮，贾志超，王瑗，韦金城，周海防，李清霞，郭利勇，闫翔鹏，
申请(专利权)人：山东建筑大学，山东省交通科学研究院，山东省公路建设集团有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37