CN111060680B - 沥青混合料的和易性测试装置及和易性评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了沥青混合料的和易性测试装置及和易性评价方法，涉及道路工程技术领域，包括：机架、扭矩加载器、搅拌器、转速/转角测量器、保温桶和控制器，机架固定设置，保温桶可拆卸连接于机架底部，扭矩加载器设置在机架顶部，搅拌器穿过机架上部，搅拌器上端与扭矩加载器输出端固定连接，搅拌器下端伸入保温桶内，转速/转角测量器设置在机架上，用于测量搅拌器转速和转角变化，控制器设置在机架上，扭矩加载器和转速/转角测量器均与控制器电连接，通过测定搅拌轴规定时间内定扭矩的最大转速和转角值，利用公式求得和易性指数进而评价沥青混合料的和易性，以克服现有技术的测试数据不准确导致和易性评价不真实的缺陷。

Description

沥青混合料的和易性测试装置及和易性评价方法

技术领域

本发明涉及道路工程技术领域，特别是涉及沥青混合料的和易性测试装置及评价方法。

背景技术

随着国民经济的发展和科学技术的进步，我国公路交通基础设施不断增加和完善。截止2018年末，全国公路总里程达到484.65万公里，其中高速公路达到14.26万公里，位居世界第一。而沥青路面因其施工工艺简单、取材方便、优异的路用性能及良好的行车舒适性在公路建设中得到了极为广泛的应用，占比超过90％。

沥青混合料是由砂石集料与沥青胶结料在一定温度下拌合而成的混合料，通常采用和易性来表征其摊铺、压实的难易程度。沥青混合料的和易性好坏会直接影响到沥青混合料的施工质量，进而影响工程质量。和易性不好的沥青混合料，一方面，施工中摊铺、压实难度大，费工且耗能；另一方面，铺筑的路面存在孔隙率大的问题，致使老化、水损严重，且会过早产生疲劳、车辙等病害，进而缩短路面寿命，降低路面使用效果。可见，精准评价沥青混合料的和易性对于其实际工程应用具有重要的现实意义。

目前，如何来定量评价混合料和易性，国内外都尚无统一的测试方法与评价标准。2008年，中国专利号CN 101251529 A和CA 201293782 Y先后提出了一种基于拌和扭矩评价法的沥青混合料和易性电动测试仪，并给出相应的测试方法；2010年，中国专利号CN103344526 A提出了一种基于拌和扭矩评价法的沥青混合料和易性手动测试仪，这两种基于拌和扭矩评价法的沥青混合料和易性测试仪，工作原理均是通过测量混合料在搅拌过程中给搅拌轴下方埋没于混合料中的搅拌叶片造成的阻力-扭矩值，取扭矩值的倒数作为和易性指数来表征沥青混合料的和易性好坏。然而，采用此法存在一个问题：搅拌速率不匀(电动测试仪-初始搅拌轴旋转速率不稳定，手动测试仪-手动搅拌速率难以均匀一致)，致测试数据不准确，和易性评价有待考究。2015年，中国专利号CN 104833704 A提出了一种沥青混合料变速拌和及功率测试装置和方法，其原理是测定沥青混合料在不同拌和速率下搅拌机的功率(有用功)输出，利用功率输出的大小来评价沥青混合料的和易性。同样存在一个问题，集料的添加顺序不同、初始阻力不同以及如何精确界定有用功与无用功的问题。

综上所述，现有的沥青混合料和易性测试仪均存在测试数据不准确导致和易性评价不真实的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种沥青混合料的和易性测试装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够提高沥青混合料和易性测试数据的准确性以及和易性评价的真实性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种沥青混合料的和易性测试装置，包括机架、扭矩加载器、搅拌器、转速测量器和转角测量器、保温桶和控制器，所述机架固定设置，所述保温桶可拆卸连接于所述机架底部，所述扭矩加载器设置在所述机架顶部，所述搅拌器穿过所述机架上部，所述搅拌器上端与所述扭矩加载器输出端固定连接，所述搅拌器下端伸入所述保温桶内，所述转速测量器和转角测量器均设置在所述机架上，用于测量所述搅拌器转速和转角变化，所述控制器设置在所述机架上，所述扭矩加载器、所述转速测量器和转角测量器均与所述控制器电连接。

优选的，所述搅拌器包括搅拌轴和搅拌桨，所述搅拌轴上端与所述扭矩加载器输出端固定连接，所述搅拌桨固定连接于所述搅拌轴侧壁上。

优选的，所述搅拌桨数量为三个，三个所述搅拌桨周向等角度固定连接于所述搅拌轴的同一高度位置处。

优选的，所述搅拌桨为V型搅拌桨，所述V型搅拌桨垂直于所述搅拌轴。

优选的，所述V型搅拌桨的V型尖角的设置方向与所述搅拌轴的旋转方向相同。

优选的，所述转速/转角测量器具备峰值模式，可测定并记录一段时间内的最大转速和转角值。

优选的，所述沥青混合料的和易性测试装置还包括温度传感器，所述温度传感器固定设置在所述搅拌轴下端，所述温度传感器与所述控制器电连接。

优选的，所述机架采用柜式结构，所述机架上部设置有一隔板，所述搅拌轴穿过所述隔板，所述转速测量器和转角测量器均靠近所述搅拌轴设置在所述隔板上。

本发明还公开了一种沥青混合料的和易性评价方法，包括以下步骤：

步骤一：通过所述控制器先将所述转角测量器归零，再调整所述扭矩加载器至设定加载扭矩值；

步骤二：将保/降温至测试温度的新拌沥青混合料投入所述保温桶中；

步骤三：开始试验，以设定的速率开始加载，待加载至设定加载扭矩值后，保持恒载5s，试验自动结束，通过所述控制器读取所述搅拌器的最大转速和转角以及沥青混合料的温度值；

步骤四：由测得的最大转速和转角及温度值，按下式计算沥青混合料和易性指数：

W＝0.3·(v/v0)+0.7·(a/a0)

式中：W—和易性指数；

v—最大转速，单位rad/min；

v0——等值扭矩作用下搅拌器在155℃，70号普通沥青混合料中的转速，单位rad/min；

a—最大转角，单位°；

a0—等值扭矩作用下搅拌器在155℃，70号普通沥青混合料中的转角，单位°。

步骤五：由计算得到的和易性指数，对沥青混合料的和易性进行评价。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供了沥青混合料的和易性测试装置及和易性评价方法，通过控制器控制扭矩加载器对搅拌器施加定值扭矩，通过控制器控制转速测量器和转角测量器测量搅拌器在沥青混合料中规定时间内发生的最大转速和转角，试验结果通过控制器显示屏读取，并根据测得的最大转速和转角数值通过公式计算出和易性指数进而评价沥青混合料的和易性。本发明测量数据精确可靠，能够提高沥青混合料和易性评价的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的沥青混合料的和易性测试装置示意图；

图2为本发明提供的沥青混合料的和易性测试装置的搅拌桨在搅拌轴上安装方向示意图；

图3为本发明提供的沥青混合料的和易性测试装置的搅拌桨在搅拌轴上安装位置示意图。

其中：1-扭矩加载器、2-控制器、3-机架、4-转角测量器、5-搅拌器、6-保温桶、7-温度传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种沥青混合料的和易性测试装置，以解决现有技术存在的问题，能够提高沥青混合料和易性测试数据的准确性以及和易性评价的真实性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1～3所示：本实施例提供了一种沥青混合料的和易性测试装置，包括机架3、扭矩加载器1、搅拌器5、转速测量器、转角测量器4、保温桶6和控制器2，机架3固定设置，保温桶6可拆卸连接于机架3底部，具体为卡接，扭矩加载器1设置在机架3顶部，搅拌器5穿过机架3上部，搅拌器5上端与扭矩加载器1输出端固定连接，搅拌器5下端伸入保温桶6内，扭矩加载器1对搅拌器5施加定值扭矩后，搅拌器5克服沥青混合料粘滞阻力的同时产生微量转动，转速测量器、转角测量器4设置在机架3上，用于测量搅拌器5转速和转角变化，控制器2设置在机架3上，扭矩加载器1和转角测量器4均与控制器2电连接，控制器2用于控制扭矩加载器1输出定值扭矩，并控制转速测量器和转角测量器4开启与否以及采集转速测量器和转角测量器4测得的转速和转角值，转速测量器和转角测量器具备峰值模式，可测定并记录一段时间内的最大转速和转角值，根据测得的最大转速和转角值计算和易性指数进而评价沥青混合料的和易性。本发明数据测量精确可靠，能够从根本上解决现有沥青混合料和易性测试仪因拌合速率控制不匀以及有用功的界定不清所导致的测试数据不准确以及和易性评价不真实的技术问题。

搅拌器5包括搅拌轴和搅拌桨，搅拌轴上端与扭矩加载器1输出端固定连接，搅拌桨固定连接于搅拌轴侧壁上。

搅拌桨数量为三个，三个搅拌桨周向等角度固定连接于搅拌轴的同一高度位置处。

搅拌桨为V型搅拌桨，V型搅拌桨垂直于搅拌轴，有利于提高测得的转角数值的准确性。

V型搅拌桨的V型尖角的设置方向与搅拌轴的旋转方向相同，有利于进一步提高测得的转角数值的准确性。

沥青混合料的和易性测试装置还包括温度传感器7，温度传感器7固定设置在搅拌轴下端，用于测量保温桶6内沥青混合料的温度，温度传感器7与控制器2电连接，用于向控制器2输送沥青混合料的温度值。

机架3采用柜式结构，机架3上部设置有一隔板，搅拌轴穿过隔板，转速测量器和转角测量器4均靠近搅拌轴设置在隔板上。

操作步骤如下：

步骤一：通过控制器2先将转角测量器4归零，再调整扭矩加载器1至设定加载扭矩值；

步骤二：将保/降温至测试温度的新拌沥青混合料投入保温桶6中；

步骤三：开始试验，以设定的速率开始加载，待加载至设定加载扭矩值后，保持恒载5s，试验自动结束，通过控制器读取搅拌器5的最大转速和转角以及沥青混合料的温度值；

步骤四：由测得的最大转速和转角及温度值，按下式计算沥青混合料和易性指数：

W＝0.3·(v/v₀)+0.7·(a/a₀)

式中：W—和易性指数；

v—最大转速，单位rad/min；

v₀——等值扭矩作用下搅拌器在155℃，70号普通沥青混合料中的转速，单位rad/min；

a—最大转角，单位°；

a₀—等值扭矩作用下搅拌器在155℃，70号普通沥青混合料中的转角，单位°。

步骤五：由计算得到的和易性指数，对沥青混合料的和易性进行评价。沥青混合料和易性指数值越大，表明其相对于70号普通沥青混合料和易性越好，否则，反之。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种沥青混合料的和易性测试装置，其特征在于：包括机架、扭矩加载器、搅拌器、转速测量器、转角测量器、保温桶和控制器，所述机架固定设置，所述保温桶可拆卸连接于所述机架底部，所述扭矩加载器设置在所述机架顶部，所述搅拌器穿过所述机架上部，所述搅拌器上端与所述扭矩加载器输出端固定连接，所述搅拌器下端伸入所述保温桶内，所述转速测量器和所述转角测量器均设置在所述机架上，用于测量所述搅拌器转速和转角变化，所述控制器设置在所述机架上，所述扭矩加载器、所述转速测量器和转角测量器均与所述控制器电连接，所述扭矩加载器能够加载恒定的扭矩值，所述转速测量器能够测定并记录一段时间内的最大转速值，所述转角测量器能够测定并记录一段时间内的转角值，所述控制器读取的所述转速测量器的所述最大转速值和所述转角测量器的所述转角值能够用于计算沥青混合料和易性指数，所述控制器能够通过下式计算沥青混合料和易性指数：

W＝0.3•(v/v₀)+0.7•(a/a₀)

式中：

W—和易性指数；

v—最大转速，单位rad/min；

v₀—等值扭矩作用下搅拌器在155℃，70号普通沥青混合料中的最大转速，单位rad/min；

a—转角，单位°；

a₀—等值扭矩作用下搅拌器在155℃，70号普通沥青混合料中的转角，单位°。

2.根据权利要求1所述的沥青混合料的和易性测试装置，其特征在于：所述搅拌器包括搅拌轴和搅拌桨，所述搅拌轴上端与所述扭矩加载器输出端固定连接，所述搅拌桨固定连接于所述搅拌轴侧壁上。

3.根据权利要求2所述的沥青混合料的和易性测试装置，其特征在于：所述搅拌桨数量为三个，三个所述搅拌桨周向等角度固定连接于所述搅拌轴的同一高度位置处。

4.根据权利要求2所述的沥青混合料的和易性测试装置，其特征在于：所述搅拌桨为V型搅拌桨，所述V型搅拌桨垂直于所述搅拌轴。

5.根据权利要求4所述的沥青混合料的和易性测试装置，其特征在于：所述V型搅拌桨的V型尖角的设置方向与所述搅拌轴的旋转方向相同。

6.根据权利要求2所述的沥青混合料的和易性测试装置，其特征在于：还包括温度传感器，所述温度传感器固定设置在所述搅拌轴下端，所述温度传感器与所述控制器电连接。

7.根据权利要求1所述的沥青混合料的和易性测试装置，其特征在于：所述机架采用柜式结构，所述机架上部设置有一隔板，搅拌轴穿过所述隔板，所述转速/转角测量器靠近所述搅拌轴设置在所述隔板上。

8.一种基于权利要求1～7任一项所述的沥青混合料的和易性测试装置的和易性评价方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：通过所述控制器先将所述转角测量器归零，再调整所述扭矩加载器至设定加载扭矩值；

步骤二：将保/降温至测试温度的新拌沥青混合料投入所述保温桶中；

步骤三：开始试验，以设定的速率开始加载，待加载至设定加载扭矩值后，保持恒载5s，试验自动结束，通过所述控制器读取所述搅拌器的最大转速和转角以及沥青混合料的温度值；

步骤四：由测得的最大转速和转角及温度值，按下式计算沥青混合料和易性指数：

W＝0.3•(v/v₀)+0.7•(a/a₀)

式中：W—和易性指数；

v—最大转速，单位rad/min；

v₀—等值扭矩作用下搅拌器在155℃，70号普通沥青混合料中的最大转速，单位rad/min；

a—转角，单位°；

a₀—等值扭矩作用下搅拌器在155℃，70号普通沥青混合料中的转角，单位°；

步骤五：由计算得到的和易性指数，对沥青混合料的和易性进行评价。

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