CN102520126A - 盐化物自融雪路面短期融雪性能评价装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种盐化物自融雪路面短期性能评价装置，包括环境温度箱及放置在环境温度箱内的试验单元、荷载单元和测试单元，试验单元包含试件及试件上撒布的冰雪，试件之间的隔温隔水材料，隔温隔水材料上层的弹性减震垫，试件底部的多孔隔板和包裹试件的防水材料，荷载单元包含直线往复运动的碾压轮，提供碾压轮升降的加载装置，加载装置安置在直线导轨内，通过连杆与径向活动转盘相连，径向活动盘由电动机驱动，测试单元包含引流装置，引流装置下盛量溶液的量筒，量筒中设置密度测量仪和激光接发装置。本发明可应用于模拟盐化物自融雪路面在车辆碾压作用下短期融雪效果的试验，主要用于评价盐化物自融雪路面短期融雪性能。

Description

盐化物自融雪路面短期融雪性能评价装置
技术领域
本发明涉及公路路面试验技术，特别涉及一种自融雪路面短期融雪性能模拟评价测试装置，可应用于模拟低温情况下自融雪路面在车辆荷载作用下短期融雪效果的试验，评价自融雪路面短期融雪性能。
背景技术
冬季路面积雪结冰一直是困扰道路交通安全的难题，通常需要动用大量的人力物力清除冰雪，由此也开始了主动抑制冻结路面的研究。主动抑制冻结技术是在工程建设或大修路面中，预先主动采用相关技术或在混合料中添加专用材料使得路面具有了特殊功能达到融雪除冰的功能。主动抑制冻结技术中最典型的应用之一是盐化物自融雪路面。盐化物自融雪路面指在沥青混合料中添加盐化物，使路面本身具有融冰化雪功能。盐化物自融雪路面因其融冰雪效果好、施工工艺简单易于推广而被广泛应用。如何评价自融雪路面在低温情况下，抑制路面冻结的效果是研究的重点问题之一。不同气候条件下(降雪量、温度)，自融雪路面融雪速率不同，融雪速率直接影响路面短期融雪效果。国内相关研究，例如长安大学研制了一种路面破冰模拟评价试验装置，模拟在动态重复车辆荷载作用下路面的抑制冻结效果和破冰能力，其重点在于定性地评价盐化物自融雪路面破冰效果，并不能定量地测定盐化物自融雪路面短期融雪能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自融雪路面短期融雪性能模拟评价测试装置，能够模拟自融雪路面在低温环境下和荷载作用下的短期融雪性能试验，评价盐化物自融雪路面短期融雪效果，为盐化物自融雪路面融雪效果提供直观可靠的试验数据。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
包括环境温度箱及放置在环境温度箱内的试验单元、荷载单元和测试单元，所述试验单元包含试件及试件上撒布的冰雪，试件之间的隔温隔水材料，隔温隔水材料上层的弹性减震垫，试件底部的多孔隔板和包裹试件的防水材料。
所述荷载单元包含直线运动的碾压轮，提供碾压轮升降的加载装置，加载装置安置在直线导轨内，通过连杆与径向活动转盘相连，径向活动盘由电动机驱动，荷载装置通过传输线与荷载控制器相连。
所述测试单元包含引流装置，引流装置下盛量溶液的量筒，量筒中设置密度测量仪、激光接发装置及反射激光的浮子。
整个装置放在环境温度箱中，外部制冷系统通过通气口给环境温度箱提供低温环境，环境温度箱中设置用于空气循环的风扇和实时监测温度的温度测量装置。
所述试验单元的隔温隔水材料与包裹试件的隔水材料有间隙，试件融化的冰雪溶液会从间隙流过，会对试验结果产生一定的影响。
所述测试单元的密度测量仪和激光接发装置，可精密地测定少量溶液的体积变化速率和浓度变化规律。
所述荷载单元的碾压轮在隔温隔水材料围成的轨道内运动，碾压轮的宽度与试件宽度相同。
所述的环境箱具有隔热保温作用，环境箱内设有提供碾压轮动力的电动机，电动机长时间运转放热，从而影响环境箱内的温度。需要利用鼓风机对环境温度箱内空气进行循环，以降低电动机散热对环境箱内温度的影响。
所述的一种盐化物自融雪路面短期融雪性能评价装置，环境箱中设置有温度测量装置和根据环境箱箱门开关自动感应的照明装置。
本发明将冰雪撒布在试件上，通过碾压轮提供荷载，直接测定在荷载作用下自融雪路面融化冰雪产生的溶液体积和密度。本发明能模拟不同温度、降雪量、荷载作用下的路面融雪试验，并精确测量融雪速率和有效成分的析出量，为评价盐化物自融雪路面短期融雪性能提供真实可靠的试验环境。
本发明技术突出的优点在于：
上述试验单元的试件放置在多孔隔板上，周围用隔温隔水材料包裹，试件只受上下环境因素的影响，这样就能模拟更恶劣的环境(如桥面)的融雪试验。
测量单元内设置的密度测量仪和激光接发装置与浮子，结合量筒可直接测量融化冰雪得到溶液的浓度与体积，可定量测定融雪速率和盐化物析出速率。
上述制冷系统设置在环境箱外部，在不影响内部环境的情况下，通过控制器调节环境箱内温度，环境箱顶部设置的风扇促进空气循环，降低了环境箱内温度不均匀性，设置的温度测量装置可实时监控环境箱温度，并可根据监控情况调节环境箱温度。
本发明综合考虑影响盐化物自融雪路面融雪性能的温度、降雪量、荷载等因素，在室内利用环境箱模拟各种因素影响作用下融雪路面的融雪性能试验，整个试验过程完全不受外界环境制约。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
参照图1，环境箱包含：试验工作平台39，固定在工作平台39上的支架21，支架21顶部与荷载单元的导轨38连接，导轨38引导碾压轮的运动为试件1施加荷载，试件1放置在固定于支架21上的多孔隔板5上，多孔隔板5与测试单元的引流装置12连接，引流装置39将试件融化的冰雪溶液全部收集到引流装置39下的量筒11中，量筒11内设置测试单元，设置在环境箱顶部的风扇20和温度测量装置40以及外部制冷系统34保证环境箱内温度的均衡，设置在环境箱箱门转轴处的自动感应的照明装置19为试验前的准备提供足够光线。荷载单元通过荷载控制器26控制加载装置14，改变碾压轮36接触压力和高度，加载装置安置在直线导轨38内，通过连杆16与径向活动转盘17相连，径向活动盘由电动机18驱动，主要为试件提供动态重复荷载，真实模拟道路上车辆碾压冰雪的情况。
试验原理如下：试验单元是整个测试评价装置的核心，掺有盐化物的试件1具有主动融雪功能，撒布在试件1上的冰雪2会持续融化。冰雪溶液在碾压轮动态重复荷载作用下，从试件1空隙和防水材料41与隔温隔水材料4的间隙流下。测试单元将引流装置12收集的冰雪溶液7汇集于量筒11中，量筒11内设置的密度测量仪6测定溶液的实时密度，激光接发装置10发射激光通过浮子8反射，测量激光接发装置与浮子的距离得到溶液的体积，从而得到冰雪融化速率和盐化物析出速率。
试验步骤如下：
1)开启制冷系统开关29，调节温度控制器27为试验温度；
2)再将用防水材料41将侧壁包裹的试件1放入用隔温隔水材料4制作的试件台上；
3)关闭环境箱的箱门，待温度显示器25显示环境箱温度达到试验温度时，将提前制备称量好的冰雪均匀撒布在试件上；
4)通过荷载控制器26调节碾压轮(36高度，直至压在冰雪表面并给碾压轮(36施加试验荷载；
5)关闭环境箱箱门，开启密度测量开关(32和激光接发装置开关(33，开启给碾压轮提供动力的电动机开关(28；
6)根据浓度显示存储器(30和体积显示存储器(31的实时浓度和体积计算融雪速率和盐化物析出速率；
7)测量完毕后，关闭电动机开关28和制冷系统开关29以及密度测量开关32和激光接发装置开关33，升起碾压轮36，清除未融化的冰雪，取出试件，将量筒中的溶液倒出；
8)根据试验需要，可改变试验温度和冰雪质量以及碾压轮荷载重复步骤3)至步骤6)，对试验进行模拟。
最后，对测量数据进行汇总整理，将同一组试件的实时密度和体积数据求均值，计算出冰雪融化量和试件盐化物的析出量，将冰雪融化量与撒布冰雪总质量进行对比，可得到冰雪融化速率；将盐化物析出量与试件中盐化物总含量进行对比，可得到盐化物析出速率，绘制冰雪融化速率—时间图和盐化物析出速率—时间图，可定量准确快速地评价盐化物自融雪路面短期融雪性能。

Claims (4)

1.盐化物自融雪路面短期性能评价装置，包括环境温度箱(23)及放置在环境温度箱(23)内的试验单元、荷载单元和测试单元，其特征在于，所述试验单元包含试件(1)及试件上撒布的冰雪(2)，试件之间的隔温隔水材料(4)，隔温隔水材料上层的弹性减震垫(3)，试件底部的多孔隔板(5)和包裹试件的防水材料(41)。
2.根据权利要求1所述的盐化物自融雪路面短期性能评价装置，其特征在于，所述荷载单元包含直线运动的碾压轮(36)，提供碾压轮升降的加载装置(14)，加载装置安置在直线导轨(38)内，通过连杆(16)与径向活动转盘(17)相连，径向活动盘由电动机(18)驱动，荷载装置通过传输线(37)与荷载控制器(26)相连。
3.根据权利要求1所述的盐化物自融雪路面短期性能评价装置，其特征在于，所述测试单元包含引流装置(12)，引流装置下盛量溶液(7)的量筒(11)，量筒中设置密度测量仪(6)、激光接发装置(10)及反射激光的浮子(8)。
4.根据权利要求1所述的盐化物自融雪路面短期性能评价装置，其特征在于，整个装置放在环境温度箱(23)中，外部制冷系统(34)通过通气口(35)给环境温度箱(23)提供低温环境，环境温度箱中设置用于空气循环的风扇(20)和实时监测温度的温度测量装置(40)。
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