CN103353519A

CN103353519A - 用于实验室制备泡沫沥青的沥青发泡机及其发泡方法

Info

Publication number: CN103353519A
Application number: CN2013102792265A
Authority: CN
Inventors: 王海峰
Original assignee: Huaqiao University
Current assignee: Huaqiao University
Priority date: 2013-07-04
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2013-10-16

Abstract

本发明属于工程材料机械的制备领域，具体涉及一种用于实验室制备泡沫沥青的沥青发泡机及发泡方法，包括可调温沥青锅、沥青发泡腔、水泵以及空压机，该可调温沥青锅设置有第一温度传感器，该调温沥青锅通过沥青导管与沥青发泡腔相连，该沥青导管上设置有辅助沥青泵，所述水泵通过水管与沥青发泡腔体相连，所述空压机与可调温沥青锅连接，本发明设备体积小，发泡效果好，整体结构简单，制造和维修成本较低，调试和清洗方便，通过合理调整运行，能够制备出泡沫沥青，为研究泡沫沥青作为胶凝材料应用于沥青路面冷再生体系提供了有效的途径，对进一步研究和评价泡沫沥青的性能提供了现实基础，同时也有利于环境保护实现路面维修的可持续发展。

Description

用于实验室制备泡沫沥青的沥青发泡机及其发泡方法

技术领域

本发明属于工程材料机械的制备领域，具体涉及一种用于实验室制备泡沫沥青的沥青发泡机及其发泡方法。

背景技术

在现代化道路建设中，需要大量的沥青。由于沥青价格不断上涨，各国道路建设者在保证沥青路面质量的前提下，想尽各种方法，研究如何节省沥青用量的问题，泡沫沥青和用泡沫沥青拌制的沥青混凝土就是其中一种新方法，新工艺。

与普通沥青混合料相比，用泡沫沥青拌制的沥青混合料具有以下优点：1，可减少5～10%的沥青用量；2，由于泡沫沥青粘度小，拌合沥青混合料的时间可减少15%～20%，提高生产率；3，可降低沥青和矿料的加热温度，从而降低了生产过程中的热能消耗，也减轻了沥青的老化程度。

早在30年代，泡沫沥青曾首先在美国道路工程上应用。当时，由于缺乏生产和使用泡沫沥青的经验，发现用冷骨料与沥青泡沫拌合的混合料铺筑的路面使用寿命不长，进入五、六十年代，美国和澳大利亚较为广泛地发展泡沫沥青工艺，用它来加固土壤、碎石和砾石等。70年代澳大利亚较为广泛地使用泡沫沥青，并与碎石拌合作为路面的基层材料。七、八十年代已有泡沫沥青与矿料拌合所产生的冷、热沥青混合料。此外，泡沫沥青也可用于沥青路面的冷再生。

泡沫沥青石脱水热沥青通过发泡介质（水、水蒸气或发泡剂）在发泡过程中迅速在沥青中充满直径大小不等的无数气泡所制成的沥青—气体系统，它可使沥青表面积迅速增大，使沥青体积涨大10～15倍，而且相应地随之增加了沥青表面自由能。当泡沫沥青与矿料拌合时，沥青在自由能的作用下，迅速均匀地扩散到矿料表面上，形成沥青薄膜，使沥青与矿料结合的更紧密、更结实。

泡沫沥青混凝土的性能在沥青用量减少10%的条件下，完全符合苏联标准9128-84的要求。由于泡沫沥青粘度小，裹覆性能好，在拌制沥青混凝土时可以降低材料的加热温度，减少拌合时间，提高生产效率和降低能耗，因此，其经济效益非常明显。

泡沫沥青除了做沥青混凝土外，还可以用来拌制砂石混合料、土壤加固、表面处治、防水保护层等等，它的使用前景非常广阔。

目前，国内外有多种制造泡沫沥青设备的单位，但其原理基本相同。这类机器存在操作稳定性差，喷头易堵难清洗，造价高等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提供一种实验室制备泡沫沥青的沥青发泡机及其发泡方法，其体积小，发泡效果好，且结构简单，便于清洗和维修，同时有利于充分利用可回收材料，对节能环保都有着积极意义。

为实现上述之目的，本发明采取如下技术方案：

一种用于实验室制备泡沫沥青的沥青发泡机，包括可调温沥青锅、沥青发泡腔、水泵以及空压机，该可调温沥青锅设置有第一温度传感器，该调温沥青锅通过沥青导管与沥青发泡腔相连，该沥青导管上设置有辅助沥青泵，所述水泵通过水管与沥青发泡腔体相连，所述空压机通过恒压阀门与可调温沥青锅连接。

进一步，所述可调温沥青锅外周设置有加热带。

进一步，所述空压机与沥青发泡腔连接，该沥青发泡腔侧壁安设有压力水雾化喷头，压力水雾化喷头上设置有压缩空气接口和发泡用水接口，该压缩空气接口与空压机相连，该发泡用水接口通过水管与水泵相连。

进一步，所述沥青发泡腔设置有第二温度传感器。

进一步，所述沥青发泡腔的中下部还设置有一个预留气旋接口。

进一步，还包括一控制柜，该控制柜设置有控制面板、电气设备以及气压计、水压计；所述空压机和水泵安装于控制柜内；所述控制柜安装于一可活动的机座上，该机座上具有一支承架，所述可调温沥青锅安装于支承架上；所述水泵连接有一发泡用水容器，该发泡用水容器安装于机座上。

本发明有益效果在于：整个设备结构简单，制造和维修成本较低，调试和清洗方便，通过合理调整运行，能够制备出泡沫沥青，为研究泡沫沥青作为胶凝材料应用于沥青路面冷再生体系提供了有效的途径，对进一步研究和评价泡沫沥青的性能提供了现实基础，同时也有利于环境保护实现路面维修的可持续发展。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

附图标号说明：

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步描述。

如图1所示，一种用于实验室制备泡沫沥青的沥青发泡机，包括可调温沥青锅1、沥青发泡腔2、水泵3、空压机4以及控制柜5、机座6，其中：

该可调温沥青锅1设置有第一温度传感器11，该可调温沥青锅1外周设置有加热带12；该调温沥青锅1通过沥青导管13与沥青发泡腔2相连，该沥青导管13上设置有辅助沥青泵14，所述水泵3通过水管31与沥青发泡腔2相连，所述空压机4通过恒压阀门41及管道42与可调温沥青锅2连接，用于向可调温沥青锅2内提供一定压强。所述空压机4也通过管道42与沥青发泡腔2连接，该沥青发泡腔2设置有第二温度传感器21，该沥青发泡腔21侧壁安设有压力水雾化喷头22，该压力水雾化喷头22可以通过其上设置的喷头微调旋钮进行调节，从而改变发泡用水的雾化效果，压力水雾化喷头22与沥青发泡腔21的高温沥青导入口所在的平面在沥青发泡腔21的轴心一侧，当压力水雾化喷头中有气体喷出时，可以在沥青发泡腔21中形成一个气旋，从而更有利于泡沫的产生。所述沥青发泡腔21的中下部还设置有一个预留气旋接口23，当沥青发泡腔21内部温度较高时，可以通过开通预留气旋接口23的压力空气增强沥青发泡腔21内气旋产生的效果；该压力水雾化喷头22上设置有压缩空气接口221和发泡用水接口222，该压缩空气接口221与空压机4相连，该发泡用水接口222通过水管与水泵3相连。

该控制柜5设置有控制面板51、电气设备52以及气压计53、水压计54、水流量计等，通过控制柜5进行调控，使高温沥青和适量水雾在沥青发泡腔2中较好混合，实现产生泡沫沥青的目的；所述空压机4和水泵3安装于控制柜5内。当然，本发明还设置有常规的数显加热报警系统，用以控制调温沥青锅、辅助沥青泵、及沥青管道的温度和水泵及空压机，在此不加予赘述。

该机座6为可活动的座体，所述控制柜4安装于该机座6上，该机座6上具有一支承架61，所述可调温沥青锅1安装于支承架61上；所述水泵3通过水管31连接有一发泡用水容器32，该发泡用水容器32安装于机座6上。

工作时，将预热至流态的沥青装入该调温沥青锅1，调温沥青锅1可将其中的沥青稳定在设定温度，在沥青泵14的作用下，高温沥青通过沥青导管13进入沥青发泡腔2，与侧壁上的压力水雾化喷头22形成的压力水雾相遇，水滴进入高温沥青中被沥青颗粒包裹，同时高温沥青使得内部的水滴瞬时气化；水滴气化体积膨胀，使沥青颗粒膨胀，从而得到泡沫沥青。

使用实施例1：

1、用烘箱将AH-70沥青加热到110℃，使沥青成液体状态；

2、打开沥青发泡机电源，预热其加热系统，将可调温沥青锅1温度设置为120℃，将沥青泵14及沥青导管13温度设定为150℃，开启空压机4，调整沥青发泡腔2内压力水雾化喷头22处发泡用水的雾化效果；

3、再次设定系统温度，提高整个系统中试验用沥青的温度，将液体状态的沥青倒入沥青发泡机上部的调温沥青锅1，持续搅拌加热沥青达到150℃，该温度下沥青试样记为A；

4、打开沥青泵14开关，热沥青在沥青泵14运送下由调温沥青锅1进入沥青发泡腔2，同时打开水泵3开关，使热沥青先后依次与其质量为1％、2％、3％、4％、5％雾状水充分接触；

5、产生的泡沫沥青从沥青发泡腔2的下方流出，并立即检测其膨胀比和半衰期。不同加水量产生的泡沫沥青的膨胀比、半衰期见表1。

沥青发泡效果可参考中华人民共和国行业标准《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41-2008）中对泡沫沥青相关性能的界定。

注：发泡沥青的性能评价实验：

①沥青发泡机的调温沥青锅中加入流态的沥青，沥青开始发泡的时间记为t1，调温沥青锅内沥青体积记为A1，开始产生泡沫沥青时调温沥青锅的实时温度记为T1，沥青泵及沥青导管温度记为T2；

②沥青开始发泡到一段时间之后的时间记为t2，此时调温沥青锅中的沥青体积为A2，调温沥青锅温度和沥青泵及沥青导管温度分别记为T11和T22，观察局部沥青泡沫体积减小最大体积一半时的时间记为t2，到初步计算沥青膨胀比为R=A1-A2，泡沫沥青半衰期记为H=t2-t1。

使用实施例2：

1、用烘箱将AH-70沥青加热到110℃，使沥青成液体状态；

2、打开沥青发泡机电源，预热其加热系统，将调温沥青搅拌锅1温度设置为120℃，将沥青泵14及沥青导管13温度设定为160℃，开启空压机4，调整沥青发泡腔2内压力水雾化喷头处发泡用水的雾化效果；

3、将液体状态的沥青倒入沥青发泡机上部的调温沥青锅1内，持续搅拌加热沥青达到160℃，该温度下沥青试样记为B；

4、打开沥青泵14开关，热沥青在沥青泵14、沥青导管13运送下由调温沥青锅进入沥青发泡腔体，同时打开水泵3开关，使热沥青先后依次与其质量为1％、2％、3％、4％、5％雾状水充分接触；

5、产生的泡沫沥青从沥青发泡腔体的下方流出，并立即检测其膨胀比和半衰期。不同加水量产生的泡沫沥青的膨胀比、半衰期见表1。

使用实施例3：

1、用烘箱将AH-70沥青加热到110℃，使沥青成液体状态；

2、打开沥青发泡机电源，预热其加热系统，将可调温沥青锅1温度设置为120℃，将沥青泵14及沥青导管13温度设定为160℃，开启空压机4，调整沥青发泡腔2内压力水雾化喷头处发泡用水的雾化效果；

3、将液体状态的沥青倒入沥青发泡机上部的加热锅，持续加热沥青达到170℃，该温度下沥青试样记为B；

4、打开沥青泵14开关，热沥青在沥青泵14、沥青导管13运送下由调温沥青锅1进入沥青发泡腔2内，同时打开水泵3开关，使热沥青先后依次与其质量为1％、2％、3％、4％、5％雾状水充分接触；

表1 各组泡沫沥青的膨胀率和半衰期

本发明体积小，发泡效果好，且结构简单，便于维修，温度和水流量都实现实时调控，可以根据实际情况制备发泡沥青。

以上所述，仅是本发明实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种用于实验室制备泡沫沥青的沥青发泡机，其特征在于：包括可调温沥青锅、沥青发泡腔、水泵以及空压机，该可调温沥青锅设置有第一温度传感器，该调温沥青锅通过沥青导管与沥青发泡腔相连，该沥青导管上设置有辅助沥青泵，所述水泵通过水管与沥青发泡腔体相连，所述空压机通过恒压阀门与可调温沥青锅连接。

2.根据权利要求1所述用于实验室制备泡沫沥青的沥青发泡机，其特征在于：所述可调温沥青锅外周设置有加热带。

3.根据权利要求1所述用于实验室制备泡沫沥青的沥青发泡机，其特征在于：所述空压机与沥青发泡腔连接，该沥青发泡腔侧壁安设有压力水雾化喷头，压力水雾化喷头上设置有压缩空气接口和发泡用水接口，该压缩空气接口与空压机相连，该发泡用水接口通过水管与水泵相连。

4.根据权利要求1所述用于实验室制备泡沫沥青的沥青发泡机，其特征在于：所述沥青发泡腔设置有第二温度传感器。

5.根据权利要求1所述用于实验室制备泡沫沥青的沥青发泡机，其特征在于：所述沥青发泡腔的中下部还设置有一个预留气旋接口。

6.根据权利要求1所述用于实验室制备泡沫沥青的沥青发泡机，其特征在于：还包括一控制柜，该控制柜设置有控制面板、电气设备以及气压计、水压计。

7.根据权利要求6所述用于实验室制备泡沫沥青的沥青发泡机，其特征在于：所述空压机和水泵安装于控制柜内。

8.根据权利要求7所述用于实验室制备泡沫沥青的沥青发泡机，其特征在于：所述控制柜安装于一可活动的机座上，该机座上具有一支承架，所述可调温沥青锅安装于支承架上。

9.根据权利要求8所述用于实验室制备泡沫沥青的沥青发泡机，其特征在于：所述水泵连接有一发泡用水容器，该发泡用水容器安装于机座上。

10.一种用于实验室制备泡沫沥青的方法，其特征在于：先设定可调温沥青锅、沥青泵以及沥青导管温度，并向可调温沥青锅内加入液体沥青，持续搅拌并加热沥青升高至一定温度，再打开沥青泵，通过沥青导管进入沥青发泡腔，此时开启水泵及空压机，使水进入沥青发泡腔进入雾化，由热沥青与雾状水充分接触得到泡沫沥青。