CN111289558B - 一种微波加热沥青路面效率测试装置及方法 - Google Patents

一种微波加热沥青路面效率测试装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及道路工程材料检测技术领域，尤其涉及一种微波加热沥青路面效率测试装置及方法，包括：底座、保温桶、测温探头和测温系统；所述保温桶固定于所述底座上，且所述保温桶设置有至少两个，所述保温桶用于放置热交换液体和沥青混合料试件；所述测温探头一端固定于所述保温桶内，另一端与所述测温系统连接，所述测温系统用于记录所述测温探头的测量数据。本发明通过在保温桶内测试两块沥青混合料的降温曲线，得出微波加热与不加热的两块沥青混合料的温度时间曲线中的温差最大值，最终计算出沥青混合料在微波加热时的加热效率。与现有技术相比，通过简单的装置实现了微波加热沥青路面效率的测试，比仅仅检测温度得出的数据更具有参考价值。

Description

一种微波加热沥青路面效率测试装置及方法
技术领域
本发明涉及道路工程材料检测技术领域，尤其涉及一种微波加热沥青路面效率测试装置及方法。
背景技术
沥青路面综合养护车是一种专用于修补沥青路面小面积损坏部分的工程机械，其能够及时有效的修补沥青路面，随着交通量的迅速增长，对道路的养护的及时性、高效性和快捷性提出了更高的要求。沥青路面综合养护车的加热方式是沥青路面修复及时性的关键，传统的加热方式有燃气片加热，热风循环加热，然而传统的燃气或热风加热速度较慢，渗透性差；
现有技术中，为了解决上述问题，提出了一种微波加热的方式，与传统的红外线加热方式不同，微波对材料物质有较强的穿透力，能对被照射物质产生深层加热作用。然而如何测试和评价微波的加热效果成为了工程应用的关键和技术难点。一般工程上加热效果评价主要通过检测温度实现，但由于加热方式的不同，材料内外存在加热不均匀现象，而且道路采用石料（玄武岩、石灰岩、辉绿岩）不同、沥青不同（基质沥青、改性沥青、天然沥青）对吸收相同热量后的升温情况也存在差异，单纯通过测量温度评价存在明显不足。
鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种微波加热沥青路面效率测试装置及方法，使其更具有实用性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种微波加热沥青路面效率测试装置及方法，实现沥青路面加热效率的测试。
为了达到上述目的，本发明一方面提供一种微波加热沥青路面效率测试装置，包括：底座、保温桶、测温探头和测温系统；
所述保温桶固定于所述底座上，且所述保温桶设置有至少两个，所述保温桶用于放置热交换液体和沥青混合料试件；
所述测温探头一端固定于所述保温桶内，另一端与所述测温系统连接，所述测温系统用于记录所述测温探头的测量数据。
优选地，所述底座上所述保温桶内设置有转轴，所述转轴沿轴向依次固定有搅拌叶片和载物箱；
所述载物箱用于放置沥青混合料试件，所述搅拌叶片用于搅拌所述保温桶内的液体。
优选地，所述测温探头在所述保温桶内设置有至少两个探测点，所述探测点至少设置于所述保温桶的中上部和中下部。
优选地，所述载物箱的各侧面上均布有孔洞。
优选地，所述保温桶上设置有保温桶盖。
优选地，所述底座上还设置有驱动电机和传动杆；
所述驱动电机与所述传动杆连接，所述传动杆与所述转轴连接。
优选地，所述底座上还设置有称量装置，所述称量装置设置于所述保温桶下方。
另一方面，本发明提供一种微波加热沥青路面效率测试方法，包括以下步骤：
加入等质量M的热交换液体至保温桶内，且热交换液体的高度不低于载物箱；
启动驱动电机，观察并记录两侧温度读数，保证一段时间内两侧温度温差不超过限值；
将沥青混合料试件，切割为等质量的两块，其中一块进行微波加热，然后将加热后的和未加热的两块沥青混合料试件同时放入至两保温桶中的载物箱内，通过测温系统记录两侧温度读数，连续读取一段时间；
将读取的两侧温度绘制温度时间变化曲线，并计算t时刻的温度差最大值，即△T；
根据微波炉参数计算输入热量Q1、吸收热量Q2，其中Q1=微波炉的输入功率×加热时间；Q2=*△T，C1为水的比热容，C2为沥青混合料的比热容，加热效率η= Q2/Q1*100=*△T/Q1*100，其中，m为沥青混合料试件的质量。
优选地，该方法还用于测试不同材料的沥青混合料。
本发明的有益效果为：本发明通过在保温桶内测试两块沥青混合料的降温曲线，得出微波加热与不加热的两块沥青混合料的温度时间曲线中的温差最大值，最终计算出沥青混合料在微波加热时的加热效率。与现有技术相比，通过简单的装置实现了微波加热沥青路面效率的测试，比仅仅检测温度得出的数据更具有参考价值。
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，下面将对实施例或现有技术描述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中记载的一些实施例，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为本发明实施例中微波加热沥青路面效率测试装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中微波加热沥青路面效率测试装置的主视图；
图3为本发明实施例中微波加热沥青路面效率测试装置的侧视图；
图4为本发明实施例中微波加热沥青路面效率测试装置的俯视图；
图5为本发明实施例中微波加热沥青路面效率测试方法的流程图；
图6为本发明实施例中两沥青混合料试件的时间温度变化曲线。
附图标记：1-底座、2-称量装置、3-载物箱、4-测温探头、5-保温桶盖、6-保温桶、7-测温系统、8-驱动电机、9-传动杆、10-搅拌叶片、11-转轴。
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。
如图1~图4所示的微波加热沥青路面效率测试装置，包括：底座1、保温桶6、测温探头4和测温系统7；
保温桶6固定于底座1上，且保温桶6设置有至少两个，保温桶6用于放置热交换液体和沥青混合料试件；
测温探头4一端固定于保温桶6内，另一端与测温系统7连接，测温系统7用于记录测温探头4的测量数据。
在上述实施例中，保温桶6用于放置热交换液和待测试的沥青混合料试件，测温探头4用于测试保温桶6内的温度，测温系统7用于记录保温桶6内的温度数据。在本实施例中，保温桶6设置有两个，一个用于测试未加热的沥青混合料试件的温度变化，另一个用于测试微波加热后的沥青混合料试件的温度变化，通过二者的温度变化时的最大差值，计算沥青混合料试件吸收的热量，最终计算出加热效率。通过采集沥青混合料试件的温度变化区间，得出温度变化的最大值，提高了沥青混合料试件测试的精确性，实现了微波加热沥青路面效率的测试。
请继续参照图1，底座1上保温桶6内设置有转轴11，转轴11沿轴向依次固定有搅拌叶片10和载物箱3；
载物箱3用于放置沥青混合料试件，搅拌叶片10用于搅拌保温桶6内的液体。通过载物箱3的设置，保证了沥青混合料试件在保温桶6内的位置相同，使得测试的结果精度更加接近，而且搅拌叶片10的设置，有利于提高保温桶6内的液体流动，使得保温桶6内的各处温度相同，进一步提高测试精度。
如图1中所示，为了提高测温探头探测的精准性，测温探头4在保温桶6内设置有至少两个探测点，探测点至少设置于保温桶6的中上部和中下部。通过多个测温探头4的设置，还可以确认保温桶6内部的温度已经达到平衡。
作为上述实施例的优选，载物箱3的各侧面上均布有孔洞。通过孔洞的设置，提高了沥青混合料试件的散热速度，通过与搅拌叶片10的配合，使得液体进入至载物箱3内部与沥青混合料试件充分接触，加快其热量交换。
进一步地，保温桶6上设置有保温桶盖5。保温桶盖5的设置，用于减少保温桶6内的温度散失，从而降低外界环境温度的变化对内部试验环境的影响。
在搅拌叶片10转动时，为了保证两边同步转动，如图2所示，底座1上还设置有驱动电机8和传动杆9；
驱动电机8与传动杆9连接，传动杆9与转轴11连接。驱动电机8同时驱动两根传动杆9的转动，使得搅拌叶片10同时转动，而且转动的速度相同，使得试验的结果更具有参考价值。这里需要指出的是，在传动杆9与保温桶6之间设置有防水轴承，将传动杆9套设在防水轴承上，防水轴承固定在保温桶6上设置的轴孔安装孔上，从而防止在转动时，桶内水的泄露。
作为上述实施例的优选，底座1上还设置有称量装置2，称量装置2设置于保温桶6下方。用于称量保温桶6的重量，这种设置使得试验加料时更加直观、更加准确。
本发明实施例还提供一种微波加热沥青路面效率测试方法，如图5所示，包括以下步骤：
S10：加入等质量M的热交换液体至保温桶6内，且热交换液体的高度不低于载物箱3；这里，热交换液体选用水，而且在加入时，需保证二者的温度一致。M选用3000g。
S11：启动驱动电机8，观察并记录两侧温度读数，保证一段时间内两侧温度温差不超过限值；这里的一段时间设置为5分钟，启动驱动电机8的目的在于充分搅拌使得水中各处的温度一致。温度不超过限值设定为读取时上下探头的温差不超过0.5℃，左右两侧的探头的温差不超过1.0℃。
S12：将沥青混合料试件，切割为等质量的两块，其中一块进行微波加热，然后将加热后的和未加热的两块沥青混合料试件同时放入至两保温桶6中的载物箱3内，通过测温系统7记录两侧温度读数，连续读取一段时间；两块沥青混合料试件的质量为m，这里m选用600g。读取的时间区域设定为15min。
S13：将读取的两侧温度绘制温度时间变化曲线，如图6所示，并计算t时刻的温度差最大值，即△T；这里需要指出的是t指的是温差最大的时刻。
S14：根据微波炉参数计算输入热量Q1、吸收热量Q2，其中Q1=微波炉的输入功率×加热时间；Q2=C1*M+C2*m*△T，C1为水的比热容，C2为沥青混合料的比热容，加热效率η=Q2/Q1*100=C1*M+C2*m*△T/ Q1*100，其中，m为沥青混合料试件的质量。具体地，查阅微波炉输入功率和加热时间，计算输入热量Q1=700*5*60=240kJ，沥青混合料吸收热量Q2=（C1*M+C2*m）*△T，C1=4.2kJ/(kg•℃)，C2=3.0kJ/(kg•℃)，加热效率η= Q2/Q1*100=（C1*M+C2*m）*△T/ Q1*100=（4.2*3+3.0*0.6）*11/210*100=75.4。
作为上述实施例的优选，本发明所采用的方法，还可以测定不同种类的材料的加热效率，例如吸波材料的混合料和普通沥青混合料。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种微波加热沥青路面效率测试装置，其特征在于，包括：底座（1）、保温桶（6）、测温探头（4）和测温系统（7）；
所述保温桶（6）固定于所述底座（1）上，且所述保温桶（6）设置有至少两个，所述保温桶（6）用于放置热交换液体和沥青混合料试件；
所述测温探头（4）一端固定于所述保温桶（6）内，另一端与所述测温系统（7）连接，所述测温系统（7）用于记录所述测温探头（4）的测量数据；
所述底座（1）上所述保温桶（6）内设置有转轴（11），所述转轴（11）沿轴向依次固定有搅拌叶片（10）和载物箱（3），所述载物箱（3）的各侧面上均布有孔洞；
所述载物箱（3）用于放置沥青混合料试件，所述搅拌叶片（10）用于搅拌所述保温桶（6）内的液体；
所述底座（1）上还设置有驱动电机（8）和传动杆（9）；
所述驱动电机（8）与所述传动杆（9）连接，所述传动杆（9）与所述转轴（11）连接；
其中，两所述保温桶（6）一个用于测试未加热的沥青混合料试件的温度变化，另一个用于测试微波加热后的沥青混合料试件的温度变化，通过二者的温度变化时的最大差值，计算沥青混合料试件吸收的热量，最终计算出加热效率。
2.根据权利要求1所述的微波加热沥青路面效率测试装置，其特征在于，所述测温探头（4）在所述保温桶（6）内设置有至少两个探测点，所述探测点至少设置于所述保温桶（6）的中上部和中下部。
3.根据权利要求1所述的微波加热沥青路面效率测试装置，其特征在于，所述保温桶（6）上设置有保温桶盖（5）。
4.根据权利要求1所述的微波加热沥青路面效率测试装置，其特征在于，所述底座（1）上还设置有称量装置（2），所述称量装置（2）设置于所述保温桶（6）下方。
5.一种微波加热沥青路面效率测试方法，应用如权利要求1至4任一项所述的微波加热沥青路面效率测试装置，其特征在于，包括以下步骤：
加入等质量M的热交换液体至保温桶（6）内，且热交换液体的高度不低于载物箱（3）；
启动驱动电机（8），观察并记录两侧温度读数，保证一段时间内两侧温度温差不超过限值；
将沥青混合料试件，切割为等质量的两块，其中一块进行微波加热，然后将加热后的和未加热的两块沥青混合料试件同时放入至两保温桶（6）中的载物箱（3）内，通过测温系统（7）记录两侧温度读数，连续读取一段时间；
将读取的两侧温度绘制温度时间变化曲线，并计算t时刻的温度差最大值，即△T；
根据微波炉参数计算输入热量Q1、吸收热量Q2，其中Q1=微波炉的输入功率×加热时间；Q2=（C1*M+C2*m）*△T，C1为水的比热容，C2为沥青混合料的比热容，加热效率η= Q2/Q1*100=（C1*M+C2*m）*△T/ Q1*100，其中，m为沥青混合料试件的质量。
6.根据权利要求5所述的微波加热沥青路面效率测试方法，其特征在于，该方法还用于测试不同材料的沥青混合料。
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