CN101251529B - 沥青混合料和易性指数测试仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种沥青混合料和易性指数测试仪，包含机架、变速电动机、数字显示屏、扭矩传感器和试样桶，试样桶内设有由电机驱动的搅拌器，搅拌器设有搅拌叶片，变速电动机通过减速器与搅拌器的主轴相连，扭矩传感器安装在搅拌器的主轴上或减速器输出轴上，试样桶的壁部设有加热腔和温度传感器，搅拌叶片上装有温度传感器。本测试仪以沥青混合料搅拌时产生的扭矩的倒数值为沥青混合料的和易性指数。沥青混合料在试样桶内被加热搅拌，通过数据采集显示系统将和易性指数及温度数据显示在显示屏上，以便通过和易性指数这一量化值确定沥青混合料最佳拌和及压实温度。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于铺路的沥青混合料的和易性指数测试仪。
背景技术
目前，公路建设多采用沥青混合料直接铺设在基层上，然后由专用的压路机械进行压实而成路面。
沥青混合料一般由粗细不等的集料、填料和沥青液以一定比例配料并在加热至一定温度下搅拌混合而成。沥青混合料的和易性是表征其摊铺及碾压性能的基本特征，直接关系到沥青路面的平整度与压实度等重要质量指标。沥青混合料的和易性与其拌和及压实温度有关，因此，需要通过对沥青混合料和易性的测试，确定其拌和及压实温度。到目前为止，对于沥青混合料和易性好坏并没有量化指标，大多通过测定沥青混合料的密度、空隙率大小来间接评价，这种方法并不能完全反映沥青混合料和易性的真实情况，更不能确定沥青混合料的最佳拌和及压实温度。目前，铺路工程中沥青混合料的的最佳拌和及压实温度通常简单地利用沥青的粘温曲线来确定，即由粘温曲线中沥青的最佳粘度值所对应的温度值确定为沥青混合料的的最佳拌和及压实温度。然而，因为沥青混合料的和易性是沥青种类、集料种类、级配类型和温度等众多因素共同作用的结果，沥青粘度值仅是沥青混合料和易性的影响因素之一，对于空隙率相同的不同类沥青混合料，事实上其和易性并不相同，因此，仅通过沥青粘温曲线确定沥青混合料拌和温度和用空隙率大小来间接评价沥青混合料的和易性好坏具有不合理性。本发明就是基于目前现状开展的。
发明内容
本发明的目的是提供一种沥青混合料和易性指数测试仪器，通过对沥青混合料搅拌时搅拌主轴扭矩的测试，以扭矩的倒数值为沥青混合料的和易性指数，以便通过和易性指数这一量化值确定沥青混合料适宜拌和及摊铺温度。
本沥青混合料和易性指数测试仪包含机架、变速电动机、数字显示屏、扭矩传感器和试样桶，试样桶内设有由电机驱动的搅拌器，搅拌器设有搅拌叶片，所说的变速电动机通过减速器与搅拌器的主轴相连，所说的扭矩传感器安装在搅拌器的主轴或减速器输出轴上，试样桶的壁部设有加热腔和温度传感器，搅拌叶片上装有温度传感器。
电机与减速器之间设有联轴器。
搅拌器主轴与减速器之间设有联轴器。
所说的搅拌器设有轴向等距离及径向等弧度间隔的上、中、下三个搅拌叶片，其中：
上叶片的叶面与主轴旋转方向的切线成130-140°夹角方向安装，这样可以强制试样桶上部沥青混合料向下运动。
中叶片的叶面与主轴旋转方向的切线成垂直方向安装，且叶面向旋转方向弯曲而成径向弯弧，目的是避免沥青混合料产生离析，防止大颗粒骨料向试样桶边缘移动，保证大颗粒骨料与其它骨料均匀并连续地拌和。
下叶片的叶面与主轴旋转方向的切线成40-50°夹角方向安装，这样可以搅起试样桶底部的沥青混合料，达到沥青混合料充分拌和的目的。
三个搅拌叶片采用各不同的仰角，可避免各叶片搅拌时在沥青混合料中形成剪切面，造成搅拌不均匀而不能真实反映沥青混合料的和易性的情况。
用本仪器测试时，向试样桶内投入沥青混合料样品，并通过加热腔内油浴加热，使混合料升温；启动电机，带动搅拌器旋转，搅拌器对沥青混合料搅拌时产生扭矩，扭矩的大小表征了沥青混合料和易性的好坏，本发明将扭矩值的倒数定义为和易性指数，扭矩越大，和易性指数越小，则表示沥青混合料的和易性越差。扭矩传感器将采集的扭矩信号转换成电信号并通过数据采集显示系统将和易性指数(扭矩的倒数值)显示在屏幕上，同时也通过温度传感器显示此时的桶内沥青混合料的温度。因此，本仪器可直接进行沥青混合料和易性测定，分析沥青种类、集料种类、级配类型及温度等因素对沥青混合料和易性的影响。根据本仪器测得的和易性指数值来确定沥青混合料最佳拌和及压实温度，可克服常规的间接评价方法的不足。
附图说明
图1是沥青混合料的和易性指数测试仪的结构示意图。
图2表示试样桶的A向剖面图。
图3表示三个搅拌叶片在搅拌器主轴上的径向分布示意图。
图4-图6分别表示图3的B向、C向和D向的视图。
图1-图6中各部件标号为：1-机架，2-显示屏，3-变速电机，4、4’-联轴器，5-减速器，6-扭矩传感器，7-试样桶把手，8-搅拌器主轴，9-试样桶定位耳板，9-1-螺孔，10-试样桶，11-加热腔，12-上叶片，13-中叶片，14-下叶片，15-温度传感器。
具体实例方式
下面通过附图进一步说明本测试仪的实施例结构。
图1实施例中，机架1为承载力不小于5KN的刚性金属构架。显示屏2、变速电动机3、减速器5和试样桶10都以该机架1为工作平台。搅拌器的上叶片12、中叶片13和下叶片14内均设有温度传感器15，各叶片之间的纵向间距为3厘米。变速电动机3设置有两档转速，分别为10转/分钟、15转/分钟；减速器5的输出轴上装有扭矩传感器8；减速器5与变速电动机3及与搅拌器主轴8之间分别以联轴器4和4’相连。
如图2，试样桶10设有一对用于提携的把手7和一对便于在机架1安装定位的耳板9，通过耳板9上的螺孔9-1用螺栓与机架1连接定位。试样桶10含有油浴加热腔11，壁部装有温度传感器。
试样桶10通过加热腔11的油浴加热，热容积大，加热效率高，加热均匀。传感器测试温度，根据试验要求进行温度升降并显示温度值。
桶内沥青混合料的温度通过搅拌叶上的温度传感器15进行实时测试与采集，数据采集频率为每秒50次。
图3表示，搅拌器的三个叶片12、13、14在搅拌器主轴8上径向等弧度分布；图4表示，上叶片12与搅拌器主轴8旋转方向的切线成135°夹角；图5表示中叶片13与搅拌器主轴6旋转方向的切线成90°夹角，其叶面有一向旋转方向弯曲的弧度；图6表示下叶片14与搅拌器主轴8旋转方向的切线成45°夹角。上叶片长17厘米，宽2.5厘米，中叶片长19厘米，宽2厘米，下叶片长17厘米，宽2.5厘米。
扭矩传感器6是外购的套装式件，通过扭矩联轴器直接安装在减速器输出轴上，扭矩测量量程在20～80牛·米，精度达±0.1牛·米。
下面提供用本测试仪对沥青混合料进行和易性指数测试实施例。实施例中被测试的AC13(油石比为5％)和AC20(油石比为4.3％)两种沥青混合料的原材料都为70#基质沥青和石灰岩集料。
实试例1
AC13沥青混合料不同转速及不同温度条件下的和易性指数测试
测试仪转速分别为10转/分钟和15转/分钟的条件下，AC13沥青混合料的不同温度与和易性指数的变化关系分别见表1(1)和表1(2)。
表1(1)
表1(2)
表1(1)和表1(2)测试结果表明，搅拌器在10转/分钟和15转/分钟两档转速下，随着温度升高，沥青混合料和易性指数增加，沥青混合料和易性增强。当温度超过135℃后，继续升高沥青混合料温度，沥青混合料和易性指数增加幅度很小，几乎不变，由此可确定该沥青混合料最佳压实温度为135℃，并以135℃对应的和易性指数作为沥青混合料和易性施工控制指标。
实试例2
AC13和AC20两种沥青混合料均采用15转/分钟的搅拌转速，分别测试其不同温度下的和易性指数。
AC13沥青混合料的测试结果如表2(1)，AC20沥青混合料的测试结果如表2(2)。
表2(1)
表2(1)和表2(2)试验结果表明，在相同温度下，集料越粗，混合料和易性指数越小，可压实性越差。对于AC13沥青混合料，当温度高于135℃后和易性指数变化很小，可将135℃作为AC13沥青混合料的最佳压实温度。对于AC20沥青混合料，当温度高于140℃后和易性指数变化很小，可将140℃作为AC20沥青混合料的最佳压实温度。因此在施工过程中，为保证施工质量，应提高粗集料沥青混合料压实温度，该结论与实际情况吻合。
Claims (4)
1. 沥青混合料的和易性指数测试仪，其特征是包含机架、变速电动机、数字显示屏、扭矩传感器和试样桶，试样桶内设有由电机驱动的搅拌器，搅拌器设有搅拌叶片，所说的变速电动机通过减速器与搅拌器的主轴相连，所说的扭矩传感器安装在搅拌器的主轴或减速器输出轴上，试样桶的壁部设有加热腔和温度传感器，搅拌叶片上装有温度传感器。
2. 根据权利要求1所述的沥青混合料的和易性指数测试仪，其特征是所说的搅拌器设有轴向等距离及径向等弧度间隔的上、中、下三个搅拌叶片，其中：
上叶片的叶面与主轴旋转方向的切线成130-140°夹角方向安装，
中叶片的叶面与主轴旋转方向的切线成垂直方向安装，
下叶片的叶面与主轴旋转方向的切线成40-50°夹角方向安装。
3. 根据权利要求1或2所述的沥青混合料的和易性指数测试仪，其特征是电机与减速器之间设有联轴器。
4. 根据权利要求3所述的沥青混合料的和易性指数测试仪，其特征是搅拌器主轴与减速器之间设有联轴器。
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