CN102539658B - 一种热反射型沥青路面热物理环境性能改善综合测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于热反射型沥青路面热物理环境性能改善的综合测试装置。该装置由环境控制系统、数据采集系统、试件装配系统三个系统组成，可以实现在太阳热辐射作用下沥青路面结构层温度的采集，对比有无热反射涂层路面结构温度变化情况，并能测量不同太阳高度角度下其热反射途径，用以评价其对周围环境的影响。该装置具有测试、维修简单，数据采集方便等优点。

Description

一种热反射型沥青路面热物理环境性能改善综合测试装置

技术领域

本发明提出了一种热反射型沥青路面热物理环境性能改善的综合测试装置，属于道路工程试验用设备。

背景技术

沥青路面因其材料色泽黑，使得路面具有较强的吸热能力，热量的大量聚集、蓄积，又使得路面温度不断升高，在外部荷载的作用下就很容易产生流动变形，从而形成车辙。车辙的产生，将破坏原有的路面结构强度诱发其他病害，这对沥青路面的高温稳定性提出了更高的要求。另一方面，由于沥青路面能有效地储存太阳辐射，一条条沥青道路俨然成为给城市加热的“电热丝”，烘烤着城市周围的大气和生活环境，加剧了城市的“热岛效应”。

热物理环境主要是指由大气下空间的热辐射、温度、空气湿度和风速等要素构成的热环境。沥青路面的热物理环境亦由上述要素构成，其中热辐射及环境温度对它影响最大。

当前新型热反射型沥青路面主要是通过在沥青路面表面散布一层具有特殊功能的太阳热反射涂料，通过反射太阳热辐射从源头上减少太阳热辐射进入路面结构内而产生积聚，从而抑制路面温度过度升高。国外工程实践证明，热反射型沥青路面路表温度比普通沥青路面路表温度低10～15℃甚至更高。路面温度的降低可以大大减少了路面车辙等高温病害的产生，并有力缓解“热岛效应”带来的恶劣影响，从而确保路面结构的服务功能、延长沥青路面的使用寿命。

但是目前尚没有一种能够测量此种路面热物理环境(反射性能及有无涂层对路面温度场及周围热环境影响)的测试设备。如何缓解和解决沥青路面高温稳定性不足以及由于沥青路面的吸热作用而导致的城市“热岛效应”尤为重要，并且提出一种简单合理的测试装置是亟待解决的问题。

本发明的测试装置，可以模拟实际路面受辐射情形和测量整个面层结构的温度，对比有无反射涂层路面的温度，并能测量不同太阳高度角度下其热反射途径，用以评价其对周围环境的影响。为最终找到影响沥青路面高温稳定性突变的临界辐射量和温度，为解决沥青路面高温稳定性不足的问题提供可靠依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热反射型沥青路面热物理环境性能改善的综合测试装置。其设备原理简单、操作简便、试验结果直观，可以实现快捷、客观、真实反应涂刷太阳热反射涂层后其降温效果评价，并能测量不同太阳高度角度下，其热反射途径，用以评价其对周围环境的影响。装置的制造费用相对较低，使用、维护简单，并且该测试装置可靠性较好，利于推广应用。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明共分为3个部分：环境控制系统、数据采集系统、试件装配系统。环境控制系统由环境箱、温度控制机和通风设备组成，联通电源的温度控制机通过送/抽风控制环境箱内试验温度，用以对比不同空气温度条件下对路面结构的影响。所述数据采集系统包含环境箱空气温度传感探头和敷设在试件表面与内部的温度采集器通过数据传输线与数字显示仪相连，可以实时显示并记录测试数据。所述试件装配系统包括试件箱，试件、载物台，转动支架，支撑臂和光电传感器，试件箱由保温材料做成，最多可放置20cm厚的路面结构层试件，试件正上方接受日光模拟光源照射，圆形载物台外侧设有插孔，支撑臂由此可360°固定于载物台上，光电传感器固定支撑臂上，能够在以试件为直径的半球内采集试件表面反射光强度，载物台底部中心下设有转动支架，可以带动整个载物台绕中心转动，用以模拟不同太阳高度角(太阳热辐射入射途径)。

本发明技术突出的优点在于：

1)与实际状况相关性良好，该试验装置能够较好模拟不同地区、路面结构等在太阳辐射作用下，路面结构层温度场分布情况。

2)该试验装置能够对路用太阳热反射角进行测量，进而描述太阳热的反射途径及解释对周围环境改善效果机理。

3)该测试装置为自主开发，原理简单，制造、测试及维修简单，试验过程可以实现全程控制及监控，试验结果直观。

附图说明

图1为本发明装置的主视图；

图2为本发明装置的右视图；

图3为本发明装置的俯视图；

下面结合附图对本发明的内容做进一步详细说明。

具体实施方式

参照图1、图2、图3所示，图中：1、日光模拟光源；2、环境箱；3、空气温度传感探头；4、载物台；5、数字记录显示仪；6、日光模拟光源强度控制按钮；7、温度传感器开关；8、环境箱温度调节按钮；9、电源总开关；10、转动支架；11、温控机；12、温度采集器；13、试件；14、通风口(出气)；15、通风口(进气)；16、光电传感器；17、弧形支撑臂；18、插孔。

该试验装置在环境箱2右下部安装了温控机11、温控机11通过安置在环境箱里的空气温度传感探头3和与温控机11相连的通风口14、15控制温度，环境箱2内部上方中心设置有日光模拟光源1，放置在载物台4正中的试件13接受光源照射，试件13内部安置有温度采集器12，温度采集器12与数字记录显示仪5相连，可以时时记录、显示数据，试件13上方设有光电传感器16，能接测量件表面反射光的辐射强度，载物台4下方有转动支架10，可以调节载物台4绕中心左右旋转。

本发明用以评价沥青路面热辐射涂层的反射及吸收能力及热辐射反射途径的测量，进而得出其降温效果，通过试验模拟实际路面结构层、改变不同影响因素，对沥青路面热辐射涂层的反射及吸收能力的分析评价和降温效果的对比，可深入认识沥青路面热反射涂层对改善沥青路面高温稳定性和对周围环境降温效果的影响，结合原材料试验结果分析，真正的建立环境影响因素、辐射反射材料性质与沥青路面高温稳定性之间的关系，从而为沥青路面结构表面反射材料的选择和结构层组合提供依据。因此本发明是一种目前为止较为科学实用的测试仪器。此项发明可以方便快捷地实现预期的目标，具有广泛的应用价值。

根据事先拟定的试验条件、将温度控制机调节到规定温度，试件预处理后置于试件装配区中心，调节转动支架使载物台转动到预设角度，安置支撑臂到预设位置，调节好光电传感器，在可视化控制平台输入参数，包括环境箱辐射强度、数据记录频率等，启动辐射光源开关后，整个试验过程开始。

试验过程中，视具体情况通过温控调节按钮和辐射强度控制开关，调节温控机输出温度和辐射强度，可以模拟道路在不同季节里温度、太阳辐射强度和辐射角变化。试验的全过程，可以任意变换各个控制参数，可以实现试验条件多状态模拟。

通过变换不同的测试条件(辐射强度、环境箱温度、热反射涂料及结构组合)并结合原材料试验结果分析，最终得到影响沥青路面高温稳定性的主要因素，为研究改善因沥青路面高温稳定性不足而引发车辙和用于路面表面热辐射反射材料选择及路面结构组合提供可靠依据。

该测试方法可真实地反映不同测试条件、结构组合的沥青面层在实际太阳辐射下，表面辐射反射、吸收状况及内部温度场状况，并能保证测试结果的可靠性，其实际应用效果显著。

Claims (3)

1.热反射型沥青路面热物理环境性能改善的综合测试装置，其特征在于，该装置由试件装配系统、环境控制系统、数据采集系统三个系统组成；

试件装配系统包括试件箱、试件(13)、载物台(4)，转动支架(10)，弧形支撑臂(17)和光电传感器(16)，试件箱由保温材料做成，试件(13)正上方接受日光模拟光源(1)照射，圆形载物台外侧圆周上每隔5°设有圆形插孔(18)，由此弧形支撑臂(17)固定于载物台(4)上，此弧形臂弧度角为90°并在其外边缘设有插孔，光电传感器(16)通过插孔固定在弧形支撑臂上，实现光电传感器(16)对试件(13)在以其为直径的半球内全方位测试，载物台(4)底部中心下设有转动支架(10)，带动整个载物台(4)绕中心做左右60°转动。

2.根据权利要求1所述的热反射型沥青路面热物理环境性能改善的综合测试装置，其特征在于，环境控制系统由环境箱(2)、温度控制机(11)和通风设备组成，环境箱(2)正面有可视化窗口，温控机(11)位于环境箱右下方，环境箱还设有通风口(14、15)与通风设备相连；所述的日光模拟光源(1)是由氙气灯灯头，电子镇流器和线组构成的，且其光照强度可以调节。

3.根据权利要求1所述的热反射型沥青路面热物理环境性能改善的综合测试装置，其特征在于，数据采集系统包含环境箱空气温度传感探头(3)和敷设在试件(13)表面与内部的温度采集器(12)，所述温度采集器（12）通过数据传输线与数字记录显示仪(5)相连。

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