關于路面動水沖刷作用的室內模擬,國內外已開展了相關研究,以及長安大學提出的利用MTS試驗機的沖刷試驗裝置,然而這些裝置均用來評價基層材料的抗沖刷性能且存在一定的缺陷。
混凝土抗沖刷試驗機是通過MTS壓頭帶動活塞在沖刷桶內上下移動,實現對試件底部和頂部的水加壓,模擬路面水的壓入和泵吸作用,此裝置的逆向沖刷過程由試件上下表面的水壓差實現,與實際路面產生泵吸現象的原理不同,并且沖刷過程中試件側壁與沖刷桶之間容易漏水。
混凝土抗沖刷試驗機通過電機帶動曲柄使活塞在水缸內往返運動,實現動水壓力對試件的反復沖刷,但需要借助MTS試驗機,屬大型平臺試驗儀器,不利于推廣,且每次只能對1個試件沖刷,效率偏低。姜旺恒研制的氣動式動水壓力發生裝置通過空壓機和真空泵提供水面上方正負壓,但需經常打開裝置加水,噪音大且不能連續沖刷。王超采用高壓清洗機和高壓水槍模擬動水對瀝青混合料的沖刷,但其水壓力和沖刷頻率不能控制。
為了較真實地模擬實際瀝青路面所受到的動水沖刷作用,筆者所在的課題組在前人研究的基礎上,設計開發了新型動水沖刷試驗裝置。該系統主要由加壓系統、控制系統、穩壓系統、試驗系統4個部分組成,混凝土抗沖刷試驗機具有以下特點:①通過高壓水泵和穩壓及控制系統提供大小、頻率可調的高壓動水,通過壓縮氣體的膨脹實現動水對材料的逆向沖刷;②裝置溫度可控,可研究不同溫度下各種材料(半剛性材料、瀝青混合料)的抗沖刷性能,而不僅僅局限于基層材料或者面層材料;③裝置結構簡單,使用方便,無需借助大型試驗機平臺,便于推廣,混凝土抗沖刷試驗機并且可同時開展多個試件的平行試驗,試驗效率高。