CN105136645A - 一种排水沥青混合料透水性能测试装置及其测试方法 - Google Patents

一种排水沥青混合料透水性能测试装置及其测试方法 Download PDF

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Abstract

一种排水沥青混合料透水性能测试装置，包括蓄水筒、透明材料制成的管状监测器、用于固定测试件的测试模具、水量收集器，所述蓄水筒底部的出水管连接监测器上端，所述监测器下端通过管道及连接螺母连接测试模具上端的入口管，所述水量收集器位于所述测试模具下端的出口管正下方，用于测量渗透过测试件的水量，所述监测器与测试模具之间的管道上安装有第一阀门，所述测试模具下端的出口管上安装有第二阀门。本发明还提供了一种利用所述装置的排水沥青混合料透水性能测试方法。本发明结构简单、操作方便，能够快速、准确、直观地得到排水沥青混合料在不同雨量下的透水性能，可为排水沥青混合料配合比的优化设计提供理论依据。

Description

一种排水沥青混合料透水性能测试装置及其测试方法
技术领域
本发明涉及沥青路面结构与材料研究技术领域，尤其涉及一种排水沥青混合料透水性能测试装置及其测试方法。
背景技术
铺筑排水沥青混凝土路面，其目的是当雨水进入排水沥青混凝土路面内部后，雨水可以通过排水沥青混凝土内部相互连通的空隙迅速排走，而不会长期停留在沥青混凝土内部。如果雨水长期积聚在沥青混凝土内部，当沥青混凝土在行车动水压力的反复作用下，沥青胶浆粘度降低，沥青膜脱落，从而造成沥青混凝土路面的水损坏。
现有技术中，尚无评价沥青混凝土横向透水性能的测试装置和测试方法，如何测试沥青混凝土横向透水性能一直没有得到很好的解决。由于我国部分沥青混凝土路面出现早期水损坏，因此迫切需要寻找一种合适的室内模拟测试方法，客观准确地评价沥青混凝土路面的横向排水能力，为排水沥青混合料配合比的优化设计提供理论依据。
发明内容
针对上述技术问题，本发明一方面提供一种排水沥青混合料透水性能测试装置，其采用的技术方案如下：
一种排水沥青混合料透水性能测试装置，包括蓄水筒、透明材料制成的管状监测器、用于固定测试件的测试模具、水量收集器，所述蓄水筒底部的出水管连接监测器上端，所述监测器下端通过管道及连接螺母连接测试模具上端的入口管，所述监测器用于观察水中是否存在气泡，所述水量收集器位于所述测试模具下端的出口管正下方，用于测量渗透过测试件的水量，所述监测器与测试模具之间的管道上安装有第一阀门，所述测试模具下端的出口管上安装有第二阀门。
进一步地，所述的蓄水筒的圆周壁上设置有用于控制蓄水筒水位的液位监控装置，通过控制水位来模拟测试不同降雨量对排水沥青路面排水能力的影响。
进一步地，所述液位监控装置为设置有刻度的液位计。
进一步地，所述液位控制装置为由上而下设置在所述蓄水筒的圆周壁上的第一水位控制装置、第二水位控制装置、第三水位控制装置，所述第一水位控制装置、第二水位控制装置、第三水位控制装置均包括水平连通蓄水筒的管道及设置在该管道上的闸阀，结构简单，可通过控制各个闸阀来实现三个不同的常水头压力进行测试，适合评价不同降雨量对排水沥青路面排水能力的影响。
进一步地，所述第一水位控制装置、第二水位控制装置、第三水位控制装置距离测试模具上端的距离分别为1200mm、1000mm和800mm，用以实现三种具有代表性的不同的常水头压力进行测试，获得较真实可靠的降雨量仿真效果。
进一步地，所述测试模具由两块形状一致的模具经锁紧螺栓拧紧闭合而成，所述测试模具的内腔形状与测试件相匹配，以方便测试件的安装和固定，简化操作。
进一步地，所述测试模具的内腔与测试件之间还设置有2mm～5mm厚橡胶片，起到防止测试件受挤压破坏以及防止测试模具内腔与测试件之间渗水的目的。
本发明另一方面提供一种利用所述装置的排水沥青混合料透水性能测试方法，其采用的技术方案如下：
一种利用所述装置的排水沥青混合料透水性能测试方法，包括步骤：
(1)成型试件：按照设计好的沥青混合料配合比，室内成型排水沥青混合料车辙试板，采用切割机将车辙试板切割成横截面为方形的长条形立方体测试件，测量测试件尺寸，计算测试件横截面面积A；
(2)安装待测试件：用环氧树脂沿长度方向封闭测试件的四面侧壁，两端表面不封闭；待环氧树脂固化后将测试件放入测试模具的内腔，测试件与测试模具间安装2mm～5mm厚橡胶片，合上测试模具，用锁紧螺栓锁紧测试模具；
(3)透水测试：用连接螺母连接监测器和测试模具；关闭第一阀门和第二阀门，蓄水筒连接进水管进行注水，待水位高度保持在预设的测试水位时，打开第一阀门，使水进入测试件内部，待测试件内部的空气排空后，打开第二阀门，5s后开始测试，记录测试时间T和透水量Q，计算透水系数K，所述透水系数K＝Q/(A×T)。
进一步地，所述测试件的长宽高尺寸为200mm×50mm×50mm，通过采用统一尺寸的沥青混合料试件，有利于评价不同排水沥青混合料的透水性能。
与现有技术相比，本发明的优点体现在：
(1)本发明快速、准确、直观地得到排水沥青混合料的透水性能，可以为排水沥青混合料配合比的优化设计提供理论依据。
(2)本发明可调节不同的常水头压力进行测试，适合评价不同降雨量对排水沥青路面排水能力的影响。
(3)本发明采用统一尺寸的沥青混合料试件，有利于评价不同排水沥青混合料的透水性能。
附图说明
图1是本发明排水沥青混合料透水性能测试装置的示意图。
图2为测试模具的其中一块模具主视示意图。
图3为测试模具另一块模具主视示意图。
图中所示为：1-蓄水筒；2-第一水位控制装置；3-第二水位控制装置；4-第三水位控制装置；5-监测器；6-第一阀门；7-连接螺母；8-测试模具；9-锁紧螺栓；10-第二阀门；11-水量收集器。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明结合附图和具体实施发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。
实施例1
如图1所示，一种排水沥青混合料透水性能测试装置，包括蓄水筒1、透明材料制成的管状监测器5、用于固定测试件的测试模具8、水量收集器11，所述蓄水筒1底部的出水管连接监测器5上端，所述监测器5下端通过管道及连接螺母7连接测试模具8上端的入口管，监测器5是透明的，可以用来观察测试过程中水中是否存在气泡；所述水量收集器11位于所述测试模具8下端的出口管正下方，所述监测器5与测试模具8之间的管道上安装有第一阀门6，所述测试模具8下端的出口管上安装有第二阀门10。
本实施例中，所述的蓄水筒1的圆周壁上设置有用于控制蓄水筒1水位的液位监控装置，所述液位控制装置为由上而下设置在所述蓄水筒1的圆周壁上的第一水位控制装置2、第二水位控制装置3、第三水位控制装置4，所述第一水位控制装置2、第二水位控制装置3、第三水位控制装置4均包括水平连通蓄水筒1的管道及设置在该管道上的闸阀，在蓄水筒1注水过程中，但凡需要获得某一水位时，打开该水位对应的水位控制装置的闸阀，同时关闭其他较低水位所对应的水位控制装置的闸阀即可，当然，也可以采用设置有刻度的液位计来控制水位。
具体来说，本实施例的所述第一水位控制装置2、第二水位控制装置3、第三水位控制装置4距离测试模具8上端的距离分别为1200mm、1000mm和800mm，已获得具有代表性的三种不同水量和水压来模仿不同雨量对测试件透水性能的影响。
所述测试模具8由两块形状一致的模具经锁紧螺栓9拧紧闭合而成，所述测试模具8的内腔形状与测试件相匹配，以方便测试件的装拆和固定，内腔与测试件之间还设置有2mm～5mm厚橡胶片，防止测试件被测试模具8压坏破损，同时也防止测试模具内腔与测试件之间渗水。
本实施例提供的排水沥青混合料透水性能测试装置结构简单、安装操作方便，能够快速、准确、直观地得到排水沥青混合料在不同雨量下的透水性能，可以为排水沥青混合料配合比的优化设计提供理论依据。
实施例2
一种利用所述装置的排水沥青混合料透水性能测试方法，包括以下步骤：
(1)成型试件：采用OGFC-13型沥青混合料，其配合比设计的矿料级配组成见表1，按照设计好的沥青混合料配合比，室内成型排水沥青混合料车辙试板，采用切割机将车辙试板切割成200mm×50mm×50mm的测试件，测量测试件尺寸，计算测试件横截面面积A；
表1OGFC-13型沥青混合料矿料级配组成
(2)安装待测试件：用环氧树脂封闭沥青混合料测试件的四面侧壁，两端50mm×50mm表面不封闭；待环氧树脂固化后将测试件放入测试模具8内，测试件与测试模具8间安放2mm～5mm厚橡胶片，合上测试模具8，用锁紧螺栓9锁紧测试模具8；
(3)透水测试：用连接螺母7连接监测器5和测试模具8；关闭第一阀门6和第二阀门10，蓄水筒1连接进水管进行注水，待水位高度保持在第三水位控制装置4所对应的高度时，打开第一阀门6，使水进入测试件内部，待测试件内部的空气排空后，打开第二阀门10，5s后开始测试，记录测试时间T和透水量Q，计算透水系数K，所述透水系数K＝Q/(A×T)。
该OGFC-13型沥青混合料测试件透水性能测试结果见表2。
表2OGFC-13型沥青混合料透水性能测试结果
技术指标 单位 测试值
混合料空隙率 ％ 18.6
测试件横截面面积A cm2 24.35
测试时间T s 120
透水量Q cm3 1010
透水系数K cm/s 0.3457
实施例3
一种利用所述装置的排水沥青混合料透水性能测试方法，包括以下步骤：
(1)成型试件：采用OGFC-13型沥青混合料，其配合比设计的矿料级配组成见表3，按照设计好的沥青混合料配合比，室内成型排水沥青混合料车辙试板，采用切割机将车辙试板切割成200mm×50mm×50mm测试件，测量测试件尺寸，计算测试件横截面面积A。
表3OGFC-13型沥青混合料矿料级配组成
(2)安装待测试件：用环氧树脂封闭沥青混合料测试件的四面侧壁，两端50mm×50mm表面不封闭；待环氧树脂固化后将测试件放入测试模具8内，测试件与测试模具8间安放2mm～5mm厚橡胶片，合上测试模具8，用锁紧螺栓9锁紧测试模具8；
(3)透水测试：用连接螺母7连接监测器5和测试模具8；关闭第一阀门6和第二阀门10，蓄水筒1连接进水管进行注水，待水位高度保持在第二水位控制装置3所对应的高度时，打开第一阀门6，使水进入测试件内部，待测试件内部的空气排空后，打开第二阀门10，5s后开始测试，记录测试时间T和透水量Q，计算透水系数K，所述透水系数K＝Q/(A×T)。
该OGFC-13型沥青混合料测试件透水性能测试结果见表4。
表4OGFC-13型沥青混合料透水性能测试结果
技术指标 单位 测试值
混合料空隙率 ％ 20.8
测试件横截面面积A cm2 24.55
测试时间T s 57
透水量Q cm3 1095
透水系数K cm/s 0.7825
实施例4
一种利用所述装置的排水沥青混合料透水性能测试方法，包括以下步骤：
(1)成型试件：采用OGFC-16型沥青混合料，其配合比设计的矿料级配组成见表5，按照设计好的沥青混合料配合比，室内成型排水沥青混合料车辙试板，采用切割机将车辙试板切割成200mm×50mm×50mm测试件，测量测试件尺寸，计算测试件横截面面积A；
表5OGFC-16型沥青混合料矿料级配组成
(2)安装待测试件：用环氧树脂封闭沥青混合料测试件的四面侧壁，两端50mm×50mm表面不封闭；待环氧树脂固化后将测试件放入测试模具8内，测试件与测试模具8间安放2mm～5mm厚橡胶片，合上测试模具8，用锁紧螺栓9锁紧测试模具8。
(3)透水测试：用连接螺母7连接监测器5和测试模具8；关闭第一阀门6和第二阀门10，蓄水筒1连接进水管进行注水，待水位高度保持在第一水位控制装置2所对应的高度时，打开第一阀门6，使水进入测试件内部，待测试件内部的空气排空后，打开第二阀门10，5s后开始测试，记录测试时间T和透水量Q，计算透水系数K，所述透水系数K＝Q/(A×T)。
该OGFC-16型沥青混合料测试件透水性能测试结果见表6。
表6OGFC-16型沥青混合料透水性能测试结果
技术指标 单位 测试值
混合料空隙率 ％ 21.4
测试件横截面面积A cm2 24.50
测试时间T s 50
透水量Q cm3 1004
透水系数K cm/s 0.8196
上述实施例仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (9)

1.一种排水沥青混合料透水性能测试装置，其特征在于：包括蓄水筒(1)、透明材料制成的管状监测器(5)、用于固定测试件的测试模具(8)、水量收集器(11)，所述蓄水筒(1)底部的出水管连接监测器(5)上端，所述监测器(5)下端通过管道及连接螺母(7)连接测试模具(8)上端的入口管，所述水量收集器(11)位于所述测试模具(8)下端的出口管正下方，所述监测器(5)与测试模具(8)之间的管道上安装有第一阀门(6)，所述测试模具(8)下端的出口管上安装有第二阀门(10)。
2.根据权利要求1所述的排水沥青混合料透水性能测试装置，其特征在于：所述的蓄水筒(1)的圆周壁上设置有用于控制蓄水筒(1)水位的液位监控装置。
3.根据权利要求2所述的排水沥青混合料透水性能测试装置，其特征在于：所述液位监控装置为设置有刻度的液位计。
4.根据权利要求2所述的排水沥青混合料透水性能测试装置，其特征在于：所述液位控制装置为由上而下设置在所述蓄水筒(1)的圆周壁上的第一水位控制装置(2)、第二水位控制装置(3)、第三水位控制装置(4)，所述第一水位控制装置(2)、第二水位控制装置(3)、第三水位控制装置(4)均包括水平连通蓄水筒(1)的管道及设置在该管道上的闸阀。
5.根据权利要求4所述的排水沥青混合料透水性能测试装置，其特征在于：所述第一水位控制装置(2)、第二水位控制装置(3)、第三水位控制装置(4)距离测试模具(8)上端的距离分别为1200mm、1000mm和800mm。
6.根据权利要求1所述的排水沥青混合料透水性能测试装置，其特征在于：所述测试模具(8)由两块形状一致的模具经锁紧螺栓(9)拧紧闭合而成，所述测试模具(8)的内腔形状与测试件相匹配。
7.根据权利要求6所述的排水沥青混合料透水性能测试装置，其特征在于：所述测试模具(8)的内腔与测试件之间还设置有2mm～5mm厚橡胶片。
8.一种利用如权利要求1-7中任一项所述装置进行排水沥青混合料透水性能测试的方法，其特征在于，包括步骤：
(1)成型试件：按照设计好的沥青混合料配合比，室内成型排水沥青混合料车辙试板，采用切割机将车辙试板切割成横截面为方形的长条形立方体测试件，测量测试件尺寸，计算测试件横截面面积A；
(2)安装待测试件：用环氧树脂沿长度方向封闭测试件的四面侧壁，两端表面不封闭；待环氧树脂固化后将测试件放入测试模具(8)的内腔，测试件与测试模具(8)间安装2mm～5mm厚橡胶片，合上测试模具(8)，用锁紧螺栓(9)锁紧测试模具(8)；
(3)透水测试：用连接螺母(7)连接监测器(5)和测试模具(8)；关闭第一阀门(6)和第二阀门(10)，蓄水筒(1)连接进水管进行注水，待水位高度保持在预设的测试水位时，打开第一阀门(6)，使水进入测试件内部，待测试件内部的空气排空后，打开第二阀门(10)，5s后开始测试，记录测试时间T和透水量Q，计算透水系数K，所述透水系数K＝Q/(A×T)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述测试件的长宽高尺寸为200mm×50mm×50mm。
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