CN107328686B - 一种多因素耦合作用下沥青与集料黏附性试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多因素耦合作用下沥青与集料黏附性试验装置，包括沥青集料冷热循环处理装置及沥青集料黏附性测试装置；所述沥青集料冷热循环处理装置包括第一底座、第一外罩及设置于第一外罩内的第一升降支架、电动机、加热机、制冷机、第一中空烧杯、第二中空烧杯、连接杆及横梁；沥青集料黏附性测试装置包括第二升降支架、加热电炉、第二底座、水槽、水平横杆、高压水管及水泵，该装置能够测试温度及光照强度耦合作用下沥青与集料的黏附性。

Description

一种多因素耦合作用下沥青与集料黏附性试验装置
技术领域
本发明属于公路工程沥青及沥青混合料试验装置技术领域，涉及一种多因素耦合作用下沥青与集料黏附性试验装置。
背景技术
随着我国交通运输事业的不断发展，公路总里程数不断增加，质量等级也不断提高。但是公路路面的早期破坏，特别是由于沥青路面的早期的水损害，俨然成为降低路面服务性能和路面结构稳定性的重要影响因素之一，已经引起了公路界的普遍重视。
目前研究沥青与集料黏附性的试验方法通常为水煮法和水浸法，但二者的试验原理、对象、操作方法及评价指标均不相同，各有利弊。针对集料的选择及沥青路面使用过程中影响沥青与集料之间黏附性的具体因素，国内对此研究比较少，且没有提出较为合理可行的试验方法及评价指标。尤其是由于外界荷载作用而引起沥青集料表面沥青膜的破损，当在降水季节时雨水会沿破损处侵入集料内部，特别是高温、光照强度大的夏季，由于雨后气温的冷热交替变化会在沥青与集料界面处产生疲劳作用，导致沥青与集料的黏附性下降，进而在外界因素的综合作用下导致沥青路面的水损害，影响道路的正常使用。针对现有研究的不足之处。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种多因素耦合作用下沥青与集料黏附性试验装置，该装置能够测试温度及光照强度耦合作用下沥青与集料的黏附性。
为达到上述目的，本发明所述的多因素耦合作用下沥青与集料黏附性试验装置包括沥青集料冷热循环处理装置及沥青集料黏附性测试装置；
所述沥青集料冷热循环处理装置包括第一底座、第一外罩及设置于第一外罩内的第一升降支架、电动机、加热机、制冷机、第一中空烧杯、第二中空烧杯、连接杆、横梁；第一升降支架、加热机及制冷机均设置于第一底座上，第一中空烧杯位于加热机上，第二中空烧杯位于制冷机上，电动机固定于第一升降支架上，连接杆的中部与电动机的输出轴相连接，连接杆的一端固定有衡重器，横梁的中部固定于连接杆的另一端，电动机带动连接杆转动使横梁移动至第一中空烧杯的上方或第二中空烧杯的上方，第一升降支架上设置有两个强光灯，两个强光灯分别位于第一中空烧杯的正上方及第二中空烧杯的正上方；
沥青集料黏附性测试装置包括第二升降支架、加热电炉、第二底座、水槽、水平横杆、高压水管及水泵；第二升降支架及加热电炉位于第二底座上，水槽位于加热电炉上，水槽的上部设置有第一滤网及第二滤网，水平横杆的一端与第二升降支架相连接，水平横杆的另一端与高压水管的中部相连接，高压水管的下端与水泵相连通，高压水管的另一端设置有第一喷头及第二喷头，第一喷头位于第一滤网的正上方，第二喷头位于第二滤网的正上方；
当对沥青集料进行冷热循环处理时，两个待测试件位于分别位于横梁的两端；当测量沥青集料黏附性时，两个待测试件分别悬吊固定于第一喷头的下部及第二喷头的下部。
加热机的热工质出口与第一中空烧杯侧面的工质入口相连通，加热机的热工质入口与第一中空烧杯侧面的工质出口相连通；
制冷机的冷工质出口与第二中空烧杯侧面的工质入口相连通，制冷机的冷工质入口与第二中空烧杯侧面的工质出口相连通。
所述沥青集料冷热循环处理装置还包括计时器、第一控制系统、设置于第一中空烧杯内的第一温度传感器、设置于第二中空烧杯内的第二温度传感器以及用于控制第一升降支架的升降控制仪，第一控制系统与第一温度传感器的输出端、第二温度传感器的输出端、加热机的控制端、制冷机的控制端及电动机的控制端相连接。
加热机与第一中空烧杯之间、以及制冷机与第二中空烧杯之间均设置有石棉垫片；
加热电炉与水槽之间设置有石棉网。
横梁的两端分别设置有球形仓，待测试件位于所述球形仓内。
电动机的输出轴通过转盘与连接杆的中部相连接。
还包括隔热挡板，其中，加热机及第一中空烧杯位于隔热挡板的一侧，制冷机及第二中空烧杯位于隔热挡板的另一侧。
沥青集料黏附性测试装置还包括用于控制第二升降支架的升降控制器以及用于控制水泵的第二控制系统。
加热机上设置有第一调温按钮及第一电源开关，制冷机上设置有第二调温按钮及第二电源开关；
加热电炉上设置有第三电源开关及温控按钮。
第一滤网及第二滤网均为U型结构；
待测试件通过柔性连接件悬吊于喷头的下部；
水泵的入口连通有吸水管。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的多因素耦合作用下沥青与集料黏附性试验装置在具体操作时，通过加热机对第一中空烧杯内的水进行加热，通过制冷机对第二中空烧杯内的水进行制冷，再通过电动机带动待测试件在第一中空烧杯及第二中空烧杯中循环进行热处理及冷处理，同时在处理过程中，通过强光灯对待测试件进行照射，从而实现温度及光照强度的耦合。另外，本发明通过水泵抽取水槽中的水，再通过第一喷头及第二喷头对待测试件进行冲洗，并将冲洗掉的沥青收集到第一滤网及第二滤网中，再根据收集到的沥青质量计算多因素耦合作用下沥青与集料黏附性，操作简单、方便，测试较为准确。
进一步，通过升降控制仪控制第一升降支架，通过升降控制器控制第二升降支架，通过第一控制系统控制电动机，通过第二控制系统控制水泵，以实现自动控制。
进一步，加热电炉与水槽之间设置有石棉网，加热机与第一中空烧杯之间、以及制冷机与第二中空烧杯之间均设置有石棉垫片，防止各器件之间相互干扰。
附图说明
图1为本发明中沥青集料冷热循环处理装置的结构示意图；
图2为本发明中沥青集料黏附性测试装置的结构示意图。
其中，1为第一底座、2为第一外罩、3为第一温度传感器、4为第一控制系统、5为第二中空烧杯、6为球形仓、7为第一中空烧杯、8为横梁、9为第一滤网、10为电动机、11为转盘、12为衡重器、13为强光灯、14为第二温度传感器、15为第一升降支架、16为石棉垫片、17为升降控制仪、18为制冷机、19为第一电源开关、20为第一调温按钮、21为隔热挡板、22为加热机、23为第二电源开关、24为计时器、25为第二调温按钮、26为第二底座、27为第二外罩、28为第二升降支架、29为升降控制器、30为水平横杆、31为第二控制系统、32为水泵、33为高压水管、34为吸水管、35为第一喷头、36为柔性连接件、37为待测试件、38为第二滤网、39为水槽、40为石棉网、41为加热电炉、42为第三电源开关、43为温控按钮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1及图2，本发明所述的多因素耦合作用下沥青与集料黏附性试验装置包括沥青集料冷热循环处理装置及沥青集料黏附性测试装置；所述沥青集料冷热循环处理装置包括第一底座1、第一外罩2及设置于第一外罩2内的第一升降支架15、电动机10、加热机22、制冷机18、第一中空烧杯7、第二中空烧杯5、连接杆、横梁8；第一升降支架15、加热机22及制冷机18均设置于第一底座1上，第一中空烧杯7位于加热机22上，第二中空烧杯5位于制冷机18上，电动机10固定于第一升降支架15上，连接杆的中部与电动机10的输出轴相连接，连接杆的一端固定有衡重器12，横梁8的中部固定于连接杆的另一端，电动机10带动连接杆转动使横梁8移动至第一中空烧杯7的上方或第二中空烧杯5的上方，第一升降支架15上设置有两个强光灯13，两个强光灯13分别位于第一中空烧杯7的正上方及第二中空烧杯5的正上方；沥青集料黏附性测试装置包括第二升降支架28、加热电炉41、第二底座26、水槽39、水平横杆30、高压水管33及水泵32；第二升降支架28及加热电炉41位于第二底座26上，水槽39位于加热电炉41上，水槽39的上部设置有第一滤网9及第二滤网38，水平横杆30的一端与第二升降支架28相连接，水平横杆30的另一端与高压水管33的中部相连接，高压水管33的下端与水泵32相连通，高压水管33的另一端设置有第一喷头35及第二喷头，第一喷头35位于第一滤网9的正上方，第二喷头位于第二滤网38的正上方；当对沥青集料进行冷热循环处理时，两个待测试件37位于分别位于横梁8的两端；当测量沥青集料黏附性时，两个待测试件37分别悬吊固定于第一喷头35的下部及第二喷头的下部。
加热机22的热工质出口与第一中空烧杯7侧面的工质入口相连通，加热机22的热工质入口与第一中空烧杯7侧面的工质出口相连通；制冷机18的冷工质出口与第二中空烧杯5侧面的工质入口相连通，制冷机18的冷工质入口与第二中空烧杯5侧面的工质出口相连通。
所述沥青集料冷热循环处理装置还包括计时器24、第一控制系统4、设置于第一中空烧杯7内的第一温度传感器3、设置于第二中空烧杯5内的第二温度传感器14以及用于控制第一升降支架15的升降控制仪17，第一控制系统4与第一温度传感器3的输出端、第二温度传感器14的输出端、加热机22的控制端、制冷机18的控制端及电动机10的控制端相连接。
加热机22与第一中空烧杯7之间、以及制冷机18与第二中空烧杯5之间均设置有石棉垫片16；加热电炉41与水槽39之间设置有石棉网40；横梁8的两端分别设置有球形仓6，待测试件37位于所述球形仓6内；电动机10的输出轴通过转盘11与连接杆的中部相连接。
本发明还包括隔热挡板21，其中，加热机22及第一中空烧杯7位于隔热挡板21的一侧，制冷机18及第二中空烧杯5位于隔热挡板21的另一侧。
沥青集料黏附性测试装置还包括用于控制第二升降支架28的升降控制器29以及用于控制水泵32的第二控制系统31；加热机22上设置有第一调温按钮20及第一电源开关19，制冷机18上设置有第二调温按钮25及第二电源开关23；加热电炉41上设置有第三电源开关42及温控按钮43；第一滤网9及第二滤网38均为U型结构；待测试件37通过柔性连接件36悬吊于喷头的下部；水泵32的入口连通有吸水管34。
本发明的具体操作过程为：
取相同质量的未进行处理放入沥青集料及沥青膜破损且经浸水处理的沥青集料，且将上述两个沥青集料分别记作第一待测试件37及第二待测试件37；
本次试验包括通过沥青集料冷热循环处理装置进行待测试件37的冷热循环处理及通过沥青集料黏附性测试装置进行待测试件37的黏附性测试。
通过沥青集料冷热循环处理装置进行待测试件37的冷热循环处理的具体过程为：打开第一外罩2，通过升降控制仪17控制第一升降支架15上升至适当位置，将第一待测试件37和第二待测试件37分别放置在两个球型仓中，同时向第一中空烧杯7及第二中空烧杯5内加入适量的水，再通过升降控制仪17控制第一升降支架15下降至第一中空烧杯7内，然后打开第一电源开关19及第二电源开关23，并使强光灯13工作，通过第二调温按钮25使制冷机18的温度调节为恒定的10℃，通过第二调温按钮25及计时器24将加热机22加热的温度每个冷热循环周期增加5℃，然后关闭第一外罩2；第一控制系统4控制电动机10工作，使第一待测试件37及第二待测试件37在第一中空烧杯7内进行热处理，然后再转至第二中空烧杯5内进行冷处理，实现第一待测试件37及第二待测试件37的冷热循环处理，当第一待测试件37及第二待测试件37冷热循环处理完成，则打开第一外罩2，并通过升降控制仪17控制第一升降支架15升高，然后取出第一待测试件37及第二待测试件37；
具体的，将球形仓6放置到第一中空烧杯7中热处理10min，再通过升降控制仪17控制第一升降支架15升高，通过第一控制系统4控制电动机10工作，电动机10通过转盘11驱动连接杆水平转动180°，最后再通过升降控制仪17控制第一升降支架15下降，使球形仓6伸入到第二中空烧杯5中进行冷处理10min；等第一待测试件37及第二待测试件37冷处理10min后，通过升降控制仪17及第一控制系统4控制第一升降支架15及电动机10使球形仓6伸入到第一中空烧杯7中，完成一次冷热循环处理，重复上述步骤，即可完成待测试件37的冷热循环处理。
通过沥青集料黏附性测试装置进行待测试件37的黏附性测试的具体操作为：将第一待测试件37及第二待测试件37分别悬吊于第一喷头35及第二喷头的下部，升降控制器29控制第二升降支架28下降，然后打开第三电源开关42，并旋转温控按钮43至80℃，然后关闭第二外罩27，第二控制系统31控制水泵32工作，水泵32抽取水槽39内的水，使水槽39内的水经第一喷头35及第二喷头喷射到第一待测试件37及第二待测试件37上，从而实现对第一待测试件37及第二待测试件37的冲洗，从第一待测试件37及第二待测试件37上冲洗掉的沥青被分别收集到第一滤网9及第二滤网38上，当水泵32工作预设时间后，第二控制系统31关闭水泵32，再将第一滤网9及第二滤网38上收集到的沥青进行烘干，并分别测量烘干后的沥青，其中，称取的质量分别为m1和m2，则待测试件37的残余黏附系数
Figure BDA0001336927030000091
然后根据待测试件37的残余黏附系数得沥青与集料黏附性。

Claims (1)

1.一种多因素耦合作用下沥青与集料黏附性试验装置，其特征在于，包括沥青集料冷热循环处理装置及沥青集料黏附性测试装置；
所述沥青集料冷热循环处理装置包括第一底座(1)、第一外罩(2)及设置于第一外罩(2)内的第一升降支架(15)、电动机(10)、加热机(22)、制冷机(18)、第一中空烧杯(7)、第二中空烧杯(5)、连接杆及横梁(8)；第一升降支架(15)、加热机(22)及制冷机(18)均设置于第一底座(1)上，第一中空烧杯(7)位于加热机(22)上，第二中空烧杯(5)位于制冷机(18)上，电动机(10)固定于第一升降支架(15)上，连接杆的中部与电动机(10)的输出轴相连接，连接杆的一端固定有衡重器(12)，横梁(8)的中部固定于连接杆的另一端，电动机(10)带动连接杆转动使横梁(8)移动至第一中空烧杯(7)的上方或第二中空烧杯(5)的上方，第一升降支架(15)上设置有两个强光灯(13)，两个强光灯(13)分别位于第一中空烧杯(7)的正上方及第二中空烧杯(5)的正上方；
沥青集料黏附性测试装置包括第二升降支架(28)、加热电炉(41)、第二底座(26)、水槽(39)、水平横杆(30)、高压水管(33)及水泵(32)；第二升降支架(28)及加热电炉(41)位于第二底座(26)上，水槽(39)位于加热电炉(41)上，水槽(39)的上部设置有第一滤网(9)及第二滤网(38)，水平横杆(30)的一端与第二升降支架(28)相连接，水平横杆(30)的另一端与高压水管(33)的中部相连接，高压水管(33)的下端与水泵(32)相连通，高压水管(33)的另一端设置有第一喷头(35)及第二喷头，第一喷头(35)位于第一滤网(9)的正上方，第二喷头位于第二滤网(38)的正上方；
当对沥青集料进行冷热循环处理时，两个待测试件(37)位于分别位于横梁(8)的两端；当测量沥青集料黏附性时，两个待测试件(37)分别悬吊固定于第一喷头(35)的下部及第二喷头的下部；
加热机(22)的热工质出口与第一中空烧杯(7)侧面的工质入口相连通，加热机(22)的热工质入口与第一中空烧杯(7)侧面的工质出口相连通；
制冷机(18)的冷工质出口与第二中空烧杯(5)侧面的工质入口相连通，制冷机(18)的冷工质入口与第二中空烧杯(5)侧面的工质出口相连通；
所述沥青集料冷热循环处理装置还包括计时器(24)、第一控制系统(4)、设置于第一中空烧杯(7)内的第一温度传感器(3)、设置于第二中空烧杯(5)内的第二温度传感器(14)以及用于控制第一升降支架(15)的升降控制仪(17)，第一控制系统(4)与第一温度传感器(3)的输出端、第二温度传感器(14)的输出端、加热机(22)的控制端、制冷机(18)的控制端及电动机(10)的控制端相连接；
加热机(22)与第一中空烧杯(7)之间、以及制冷机(18)与第二中空烧杯(5)之间均设置有石棉垫片(16)；
加热电炉(41)与水槽(39)之间设置有石棉网(40)；
横梁(8)的两端分别设置有球形仓(6)，待测试件(37)位于所述球形仓(6)内；
电动机(10)的输出轴通过转盘(11)与连接杆的中部相连接；
还包括隔热挡板(21)，其中，加热机(22)及第一中空烧杯(7)位于隔热挡板(21)的一侧，制冷机(18)及第二中空烧杯(5)位于隔热挡板(21)的另一侧；
沥青集料黏附性测试装置还包括用于控制第二升降支架(28)的升降控制器(29)以及用于控制水泵(32)的第二控制系统(31)；
制冷机(18)上设置有第一调温按钮(20)及第一电源开关(19)，加热机(22)上设置有第二调温按钮(25)及第二电源开关(23)；
加热电炉(41)上设置有第三电源开关(42)及温控按钮(43)；
第一滤网(9)及第二滤网(38)均为U型结构；
待测试件(37)通过柔性连接件(36)悬吊于喷头的下部；
水泵(32)的入口连通有吸水管(34)；
具体测试过程为：
取相同质量的未进行处理放入沥青集料及沥青膜破损且经浸水处理的沥青集料，且将上述两个沥青集料分别记作第一待测试件及第二待测试件；
测试包括通过沥青集料冷热循环处理装置进行待测试件(37)的冷热循环处理及通过沥青集料黏附性测试装置进行待测试件(37)的黏附性测试；
通过沥青集料冷热循环处理装置进行待测试件(37)的冷热循环处理的具体过程为：打开第一外罩(2)，通过升降控制仪(17)控制第一升降支架(15)上升至适当位置，将第一待测试件和第二待测试件分别放置在两个球型仓中，同时向第一中空烧杯(7)及第二中空烧杯(5)内加入适量的水，再通过升降控制仪(17)控制第一升降支架(15)下降至第一中空烧杯(7)内，然后打开第一电源开关(19)及第二电源开关(23)，并使强光灯(13)工作，通过第二调温按钮(25)使制冷机(18)的温度调节为恒定的10℃，通过第二调温按钮(25)及计时器(24)将加热机(22)加热的温度每个冷热循环周期增加5℃，然后关闭第一外罩(2)；第一控制系统(4)控制电动机(10)工作，使第一待测试件及第二待测试件在第一中空烧杯(7)内进行热处理，然后再转至第二中空烧杯(5)内进行冷处理，实现第一待测试件及第二待测试件的冷热循环处理，当第一待测试件及第二待测试件冷热循环处理完成，则打开第一外罩(2)，并通过升降控制仪(17)控制第一升降支架(15)升高，然后取出第一待测试件及第二待测试件；
具体的，将球形仓(6)放置到第一中空烧杯(7)中热处理10min，再通过升降控制仪(17)控制第一升降支架(15)升高，通过第一控制系统(4)控制电动机(10)工作，电动机(10)通过转盘(11)驱动连接杆水平转动180°，最后再通过升降控制仪(17)控制第一升降支架(15)下降，使球形仓(6)伸入到第二中空烧杯(5)中进行冷处理10min；等第一待测试件及第二待测试件冷处理10min后，通过升降控制仪(17)及第一控制系统(4)控制第一升降支架(15)及电动机(10)使球形仓(6)伸入到第一中空烧杯(7)中，完成一次冷热循环处理，重复上述步骤，即可完成待测试件(37)的冷热循环处理；
通过沥青集料黏附性测试装置进行待测试件(37)的黏附性测试的具体操作为：将进行冷热循环处理后的第一待测试件及第二待测试件分别悬吊于第一喷头(35)及第二喷头的下部，升降控制器(29)控制第二升降支架(28)下降，然后打开第三电源开关(42)，并旋转温控按钮(43)至80℃，然后关闭第二外罩(27)，第二控制系统(31)控制水泵(32)工作，水泵(32)抽取水槽(39)内的水，使水槽(39)内的水经第一喷头(35)及第二喷头喷射到第一待测试件及第二待测试件上，从而实现对第一待测试件及第二待测试件的冲洗，从第一待测试件及第二待测试件上冲洗掉的沥青被分别收集到第一滤网(9)及第二滤网(38)上，当水泵(32)工作预设时间后，第二控制系统(31)关闭水泵(32)，再将第一滤网(9)及第二滤网(38)上收集到的沥青进行烘干，并分别测量烘干后的沥青，其中，称取的质量分别为m1和m2，则待测试件(37)的残余黏附系数
Figure FDA0002971761220000051
然后根据待测试件(37)的残余黏附系数得沥青与集料黏附性。
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