CN105628545B - 一种用于评价道路融冰材料融冰性能的测试方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于评价道路融冰材料融冰性能的测试方法及装置，目的在于能够在不同条件下全面评价道路融冰材料的融冰性能，所采用的技术方案为：包括密闭的壳体，壳体内设置有用于放置融冰试件的试验桶、用于产生冰屑的制冰器和用于制造低温环境的制冷器，试验桶的上端设置有用于刮取融冰试件上冰屑的第一刮刀，试验桶的桶壁上开设有出冰阀门，试验桶的桶壁外设有用于刮取冰屑的第二刮刀，清除冰屑时，出冰阀门与设置在壳体上的收冰仓连通，所述试验桶与壳体转动连接，试验桶的顶部设置有用于振捣冰屑的振捣装置，试验桶的底部设置有用于收集融化冰水的集流槽，集流槽内设置有密度计。

Description

一种用于评价道路融冰材料融冰性能的测试方法及装置
技术领域
本发明属于道路沥青材料技术领域，涉及盐化物融冰材料融冰性能的评价，具体涉及一种用于评价道路融冰材料融冰性能的测试方法及装置。
背景技术
冬季道路的积雪结冰严重影响着车辆交通，同时也是交通事故的主要诱因之一。世界各国为解决冬天道路的结冰问题，做了大量试验与研究。目前，盐化物自融冰材料有粉末型、表面裹油型以及水泥固化型类。其中，粉末型置换混合料中的矿粉，表面裹油型置换混合料中的细集料，水泥固化型置换混合料中的粗细集料。融冰材料不同，其融冰的特性及机理也不尽相同。现阶段，评价融冰效果的方法主要有电导率法，吸水速率法等，但并没有统一、全面的试验方法去评价不同条件下，融冰材料的融冰性能。为评价材料的融冰性能，了解不同情况下，融冰材料的融冰特性，有必要寻找出一种合理的评价融冰材料融冰性能的测试方法及装置。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种用于全面评价道路融冰材料融冰性能的测试方法及装置。
为了解决现有技术中的问题，本发明所采用的技术方案为：
一种用于评价道路融冰材料融冰性能的装置，包括密闭的壳体，壳体内设置有用于放置融冰试件的试验桶、用于产生冰屑的制冰器和用于试验时制造低温环境的制冷器，试验桶的上端设置有用于刮取融冰试件上冰屑的第一刮刀，试验桶的桶壁上开设有出冰阀门，试验桶桶壁外设有清除冰屑的第二刮刀，清除冰屑时，出冰阀门与设置在壳体上的收冰仓连通，所述试验桶与壳体转动连接，所述试验桶的顶部设置有用于振捣冰屑的振捣装置，所述试验桶的底部设置有用于收集融化冰水的集流槽，集流槽内设置有密度计。
所述的试验桶上端的壳体上设置有能够旋转的旋转盘，所述第一刮刀设置在旋转盘上。
所述的振捣装置为设置在旋转盘上的振捣锤。
所述的旋转盘上设置有用于密封旋转盘的盖帽。
所述的旋转盘上开设有入冰口，入冰口与设置在壳体上的制冰器连通。
所述的试验桶通过支杆与壳体转动连接，支杆连接有用于带动试验桶转动的支杆控制装置。
所述的试验桶内设置有滤网，集流槽为滤网与试验桶的桶壁和桶底间的空隙。
所述的壳体内设置有用于采集试验环境温度的温度传感器和用于对试验桶称重的重量传感器，所述密度计、温度传感器和重量传感器均通过显示屏输出数据，所述制冰器、制冷器、振捣装置、第一刮刀和第二刮刀均与控制装置连接。
一种用于评价道路融冰材料融冰性能的测试方法，包括以下步骤：
1)将标准融冰材料试件放入试验桶内密闭的试验环境；
2)利用制冷器制造低温环境，同时制冰器制冰；
3)将试验桶倾斜，模拟道路上的路拱横坡，并记录试验桶的初始质量M1；
4)将质量为M2的冰屑均匀加在融冰材料试件上，同时振捣装置对冰屑进行振捣，集流槽收集融冰材料试件融化的冰水；
5)振捣结束后，第一刮刀刮取试件上集中的冰屑，第二刮刀通过出冰阀门将冰屑推入收冰仓，冰屑清除干净后，测量试验桶的终止质量M3；
6)试验结束后，融冰量＝M3-M1，集流槽中收取融化后的液体，密度计采集液体的密度，并进一步分析其含盐量及盐分组成，即可完成对道路融冰材料融冰性能的评价。
所述的步骤2)中制冰器采用蒸馏水进行制冰。
与现有技术相比，本发明装置利用制冷器制造低温环境，制冰器产生冰屑，通过冰屑与融冰材料的相互作用模拟降雪环境；试验时，将试验桶微倾一定角度，以模拟道路路拱横坡的作用，同时，也便于冰融后液体的收集；考虑到行车荷载对路面的作用主要体现为对冰雪的竖向碾压，因此试验采用一定荷载大小与荷载频率的竖向振捣来模拟不同交通条件下积雪路面的融雪情况；振捣完成后，清除残冰，收集融冰后的液体，分析融冰材料的融冰性能。本发明装置通过控制温度、降雪量、荷载大小、施荷频率和作用时间等多个因素来研究不同条件下材料的融冰特性，通过单位质量冰的溶解百分率与冰融化后液体的密度、含盐量等性质，来评价融冰材料的融冰性能，本发明装置能够在不同条件下全面评价道路融冰材料的性能，为工程实践提供可靠的依据。
进一步，装置通过旋转盘带动刮刀旋转，集中了试件上分散的冰屑，并通过水平刮刀将剩余冰屑由出冰阀门排至收冰仓，全过程自动、便捷、高效。同时通过旋转盘带动振捣锤转动，能够对融冰材料试件上的冰屑进行全方位的振捣，使冰雪与融冰材料试件充分作用，使道路融冰材料的性能评价更加接近实际情况。
进一步，试验桶通过支杆与壳体转动连接，支杆控制装置通过支杆带动试验桶转动试验所需的倾角，便于控制倾角的大小，方便操作。
进一步，试验桶内设置滤网，通过滤网对融化的冰水进行过滤，避免了冰屑进入集流槽，提高了试验的精度，使融冰率的测量更加精准。
本发明的方法在密闭的环境下进行，利用制冷器创造低温环境，采用制冰器产生冰屑，并将冰屑加到融冰材料试件上进行模拟降雪结冰环境，试验时将试验桶倾斜，模拟道路上的路拱横坡，同时便于融化的冰水流入集流槽。利用振捣装置振捣施加在融冰材料试件上的冰屑，通过设定不同荷载和施荷频率来模拟不同荷载和不同频率车辆荷载的情况，冰雪与材料进一步相互作用，融化的冰水汇集到集流槽，通过计算融冰率与冰融后液体的密度及含盐量，来评价融冰材料融冰性能。
进一步，制冰器采用蒸馏水制冰，排除了水中其他物质与融冰材料发生反应，避免了对融冰材料融冰性能评价的影响，提高了试验的精准性。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图；
其中，1-开关，2-显示屏，3-操作键盘，4-盖帽，5-旋转盘，6-振捣锤，7-第一刮刀，8-入冰口，9-试验桶，10-第二刮刀，11-滤网，12-密度计，13-支杆，14-制冰器，15-支杆控制装置，16-收冰仓，17-出冰阀门，18-制冷器，19-集流槽。
具体实施方式
下面结合具体的实施例和说明书附图对本发明作进一步的解释说明。
参见图1，本发明装置包括密闭的壳体，壳体内设置有用于放置融冰材料试件的试验桶9、用于产生冰屑的制冰器14和用于试验时创造低温环境的制冷器18，试验桶9的上端设置有用于刮取融冰试件上冰屑的第一刮刀7，试验桶9的桶壁上开设有出冰阀门17，试验桶9旁设有清除冰雪的第二刮刀10，清除冰雪时，出冰阀门17与设置在壳体上的收冰仓16连通，试验桶9通过支杆13与壳体转动连接，支杆13连接有用于带动试验桶9转动的支杆控制装置15。
试验桶9上端的壳体上设置有能够旋转的旋转盘5，旋转盘5上设置有用于刮取冰屑的第一刮刀7以及用于振捣冰屑的振捣装置。振捣装置为设置在旋转盘5上的振捣锤6，振捣锤6用于对冰屑施加竖向载荷。旋转盘5上设置有用于密封旋转盘5的盖帽4。旋转盘5上开设有入冰口8，入冰口8与设置在壳体上的制冰器14连通。
试验桶9内设置有滤网11，滤网11与试验桶9的桶壁和桶底间的空隙为集流槽19，试验时融冰材料试件放置于滤网11上，集流槽19内设置有密度计12。
壳体内设置有用于采集试验环境温度的温度传感器和用于对试验桶9称重的重量传感器，所述密度计12、温度传感器和重量传感器均通过壳体外的显示屏2输出数据，制冰器14、制冷器18、旋转盘5、第一刮刀7、第二刮刀10、入冰口8和振捣装置均连接至控制装置和电源，控制装置的操作键盘3和电源的开关1设在壳体外。
本发明方法包括以下步骤：
1)将融冰材料试件放入试验桶内密闭的试验环境；
2)利用制冷器制造低温环境，同时制冰器制冰；
3)将试验桶倾斜，模拟道路上的路拱横坡，并记录试验桶的初始质量M1；
4)将质量为M2的冰屑均匀加在融冰材料试件上，同时振捣装置对冰屑进行振捣，集流槽收集融冰材料试件融化的冰水；
5)振捣结束后，第一刮刀7集中试件上集中的冰屑，第二刮刀10通过出冰阀门17将冰屑推入收冰仓16，冰屑清除干净后，测量试验桶9的终止质量M3；
6)试验结束后，融冰量＝M3-M1，集流槽19中收集融化后的液体，密度计12采集液体的密度，并可进一步分析其含盐量及盐分组成，即可完成对道路融冰材料融冰性能的评价。
本发明方法的具体步骤如下：
1、将添加一定比例融冰材料的马歇尔试件放入试验桶9中，向制冰器14中注入足量蒸馏水，排除水中其他物质对融冰性能的影响；
2、打开电源开关1，设置试验参数降冰量200g，温度-2℃，振捣锤6的荷载频率15次/min以及试验时间30min，按下开始键，开始试验；
3、制冷器18创造低温环境，并制冰器14制冰10～20min；
4、支杆控制装置15控制试验桶9倾斜3％，模拟过道路上的路拱横坡，便于冰溶解成水后能够顺利的排出，并记录试验桶9的初始质量M1；
5、旋转盘5旋转，开始向试件均匀加冰屑100g，记录加入冰屑的质量M2。
6、旋转盘5旋转，振捣锤6按照所设定的频率进行振捣；
7、30min后旋转盘5上的第一刮刀7分别顺时针和逆时针旋转90°，将冰屑集中，第二刮刀10将冰屑推入收冰仓16，记录试验桶的终止质量，计算初始桶重与终止桶重的差值，便得到融冰量，计算融冰率：
8、测定集流槽19中融化的液体的密度以及化学组分等；
9、读取与记录显示屏2上的数据；
10、在不同条件下重复融冰试验；关闭电源，清理仪器。
本发明能够研究不同情况下融冰材料的融冰性能，道路融冰材料的融冰特性有以下影响因素：材料、降雪量、温度、荷载大小、施荷频率以及作用时间。本装置通过控制制冰量、温度、荷载大小、施荷频率和作用时间来研究不同条件下材料的融冰特性。最终，通过融冰率和冰融化后液体的密度、含盐量来表征材料的融冰特性。本发明能够在不同条件下全面评价道路融冰材料的性能，为工程实践提供可靠的依据。

Claims (10)

1.一种用于检测道路融冰材料融冰性能的装置，其特征在于，包括密闭的壳体，壳体内设置有用于放置融冰试件的试验桶(9)、用于产生冰屑的制冰器(14)和用于制造低温环境的制冷器(18)，试验桶(9)的上端设置有用于刮取融冰试件上冰屑的第一刮刀(7)，试验桶(9)的桶壁上开设有出冰阀门(17)，试验桶(9)的桶壁外设有用于刮取冰屑的第二刮刀(10)，清除冰屑时，出冰阀门(17)与设置在壳体上的收冰仓(16)连通，所述试验桶(9)与壳体转动连接，试验桶(9)的顶部设置有用于振捣冰屑的振捣装置，试验桶(9)的底部设置有用于收集融化冰水的集流槽(19)，集流槽(19)内设置有密度计(12)。
2.根据权利要求1所述的一种用于检测道路融冰材料融冰性能的装置，其特征在于，所述的试验桶(9)上端的壳体上设置有能够旋转的旋转盘(5)，所述第一刮刀(7)设置在旋转盘(5)上。
3.根据权利要求2所述的一种用于检测道路融冰材料融冰性能的装置，其特征在于，所述的振捣装置为设置在旋转盘(5)上的振捣锤(6)。
4.根据权利要求3所述的一种用于检测道路融冰材料融冰性能的装置，其特征在于，所述的旋转盘(5)上设置有用于密封旋转盘(5)的盖帽(4)。
5.根据权利要求2或3或4所述的一种用于检测道路融冰材料融冰性能的装置，其特征在于，所述的旋转盘(5)上开设有入冰口(8)，入冰口(8)与设置在壳体上的制冰器(14)连通。
6.根据权利要求1所述的一种用于检测道路融冰材料融冰性能的装置，其特征在于，所述的试验桶(9)通过支杆(13)与壳体转动连接，支杆(13)连接有用于带动试验桶(9)转动的支杆控制装置(15)。
7.根据权利要求1所述的一种用于检测道路融冰材料融冰性能的装置，其特征在于，所述的试验桶(9)内设置有滤网(11)，集流槽(19)为滤网(11)与试验桶(9)的桶壁和桶底间的空隙。
8.根据权利要求1所述的一种用于检测道路融冰材料融冰性能的装置，其特征在于，所述的壳体内设置有用于采集试验环境温度的温度传感器和用于对试验桶(9)称重的重量传感器，所述密度计(12)、温度传感器和重量传感器均通过显示屏(2)输出数据，所述振捣装置、第一刮刀(7)、第二刮刀(10)、制冰器(14)和制冷器(18)均与控制装置相连接。
9.一种用于检测道路融冰材料融冰性能的方法，其特征在于，基于权利要求1至8任意一项所述的一种用于检测道路融冰材料融冰性能的装置，包括以下步骤：
1)将标准尺寸融冰材料试件放入试验桶(9)内密闭的试验环境；
2)利用制冷器(18)制造低温环境，同时制冰器(14)制冰；
3)将试验桶(9)倾斜，模拟道路上的路拱横坡，并记录试验桶(9)的初始质量M1；
4)将质量为M2的冰屑均匀加在融冰材料试件上，同时振捣装置对冰屑进行振捣，集流槽(19)收集融冰材料试件融化的冰水；
5)振捣结束后，第一刮刀(7)刮取试件上集中的冰屑，第二刮刀(10)通过出冰阀门(17)将冰屑推入收冰仓(16)，冰屑清除干净后，测量试验桶(9)的终止质量M3；
6)试验结束后，融冰量＝M3-M1，集流槽(19)中收取融化后的液体，密度计(12)采集液体的密度，并进一步分析其含盐量及盐分组成，完成对道路融冰材料融冰性能的评价。
10.根据权利要求9所述的一种用于检测道路融冰材料融冰性能的方法，其特征在于，所述的步骤2)中制冰器(14)采用蒸馏水进行制冰。
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