CN113237915A

CN113237915A - 一种铺路用沥青软化点的检测系统

Info

Publication number: CN113237915A
Application number: CN202110501426.5A
Authority: CN
Inventors: 吴海涛; 杨彦荣
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-05-08
Filing date: 2021-05-08
Publication date: 2021-08-10

Abstract

本发明涉及一种铺路用沥青软化点的检测系统，包括工作台、控制面板和控温箱，所述控温箱内设有检测杯，所述检测杯接有顶盖，所述顶盖通过立柱与检测机构连接，所述检测杯的底部设有出液孔，所述顶盖上设有蒸汽孔，所述控温箱内设有微波加热组件，所述检测机构包括支撑板和设于支撑板底部的导向筒，所述支撑板上设有贯穿支撑板设置的固定环，所述固定环底部连接导向筒，所述固定环顶部连接肩环，所述导向筒内设有第一温度传感器、第一光电传感器和第二光电传感器；本发明提供的检测系统，在检测过程中以介质的蒸汽相代替介质的液相，通过微波降低沥青流化的粘度，降低钢球下降的阻力，提高检测的精度。

Description

一种铺路用沥青软化点的检测系统

技术领域

本发明属于沥青检测设备技术领域，具体涉及一种铺路用沥青软化点的检测系统。

背景技术

沥青软化点是指沥青试件受热软化而下垂时的温度，试验有一定的设备和程序，不同沥青有不同的软化点，工程用沥青软化点不能太低或太高，否则夏季融化，冬季脆裂且不易施工，反映沥青黏度和高温稳定性及感温性。

目前测量软化点比较通用的方法为环球法，具体操作方法为将沥青熔化试样倒入两个金属环中成型，用刀片切平突出的部分，将肩环放在金属板支架上置于流体中加热，根据软化点的高低采用水或者甘油作为加热介质，将钢球放在试样中心，当钢球贯穿试样接触底板时的温度，即为软化点，在介质的阻力作用和沥青熔化后的粘度作用下，会延缓沥青升温流化后钢球下降速度，造成软化点检测出现偏差。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中所提出的问题，而提供一种铺路用沥青软化点的检测系统，在检测过程中以介质的蒸汽相代替介质的液相，通过微波降低沥青流化的粘度，降低钢球下降的阻力，提高检测的精度。

本发明的目的是这样实现的：

一种铺路用沥青软化点的检测系统，包括工作台和设于工作台上的控制面板，所述工作台的一侧设有控温箱，所述控温箱内设有用于放置检测用的检测杯的放置槽，所述检测杯的顶端过盈连接有与检测杯上端开口适配的顶盖，所述检测杯的底部设有检测机构，所述顶盖通过立柱与检测机构连接；

所述检测杯的底部设有与检测杯内部连通的出液孔，所述顶盖上设有贯穿顶盖与检测杯内部连通的蒸汽孔；

所述控温箱内设有用于加热的多个均匀排布的微波加热组件，所述微波加热组件包括与控温箱侧壁连接的磁控管，所述磁控管通过金属波导管连接有辐射加热腔，所述辐射加热腔朝向检测杯的方向设置；

所述检测机构包括支撑板和设于支撑板底部的导向筒，所述支撑板上设有沿中心周向均匀排布的至少一个贯穿支撑板设置的固定环，所述支撑板上的固定环朝向检测杯底部的一侧与导向筒配合连接，所述固定环朝向顶盖的一侧配合连接有用于放置沥青试样的肩环；

所述导向筒的底部通过支脚立设于检测杯内部的底面上，所述导向筒的内侧壁上设有与控制面板连接的第一温度传感器，所述导向筒的内部顶端和底端分别设有与控制面板连接的第一光电传感器和第二光电传感器。

优选的，所述控温箱为一面具有透明观察窗的金属箱装结构，所述控温箱的内侧壁上设有一层金属屏蔽网。

优选的，所述磁控管固定设于控温箱的内侧壁上，所述磁控管的一侧设有用于磁控管散热的风扇，所述风扇朝向控温箱的外部设置，所述辐射加热腔呈喇叭状，所述辐射加热腔的喇叭状的大开口端朝向检测杯的方向。

优选的，所述立柱的一端与顶盖螺栓固定连接，所述立柱的另一端与支撑板螺栓固定连接，所述顶盖上还连接有靠近支撑板设置的温探棒，所述温探棒朝向支撑板的底部连接有第二温度传感器，所述第二温度传感器连接至控制面板。

优选的，所述检测杯的底部设有由控制面板控制的超声波震荡器。

优选的，所述肩环的上方连接有用于对钢球进行限位的定位架，所述定位架与肩环的上端面对应，所述定位架内设有朝中心轴方向延伸的三个限位杆，所述的三个限位杆沿定位架均匀分布，所述的三个限位杆的自由端与钢球接触。

优选的，所述蒸汽孔和出液孔均通过单向阀管道连接至检测杯的外部，所述检测杯的底部设有用于感应检测杯内液位的液位传感器，所述液位传感器连接至控制面板。

优选的，所述导向筒为两端开口的、内径大于钢球直径的筒状结构。

优选的，在微波作用下，沥青试样吸收的能量P和沥青试样的升温速率之间满足：

P=2πfεE²，

其中f为微波的频率，ε为沥青的介电损耗因子，E为交变电场的强度；

沥青试样在微波加热的作用下，当微波加热频率固定时，沥青试样吸收的微波能量与介电损耗因子ε成正比，则有沥青试样在微波作用下的升温速率dT/dt满足：

dT/dt=Kε₀Ptanα/2περC，其中K为常数，ε₀为沥青试样的介电常数，ρ为沥青试样的密度，C为沥青试样的热容。

优选的，沥青试样内接收微波作用的深度为：

d=kPε₀/ E²，用微波加热的方式加热沥青试样可通过控制微波频率来实现微波作用的深度，实现加热温度的可控性。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明提供的一种铺路用沥青软化点的检测系统，在肩环内放入检测试样和钢球后，将支撑板放入检测杯内，并在检测杯内注入适量的加热介质，盖上顶盖，检测杯的蒸汽孔和出液孔均接入管道，打开微波加热组件，同时通过蒸汽孔向检测杯内注入加热介质的蒸汽相，通过温度传感器可实时监测到检测杯内部的温度上升情况，沥青开始随着温度的升高熔融，当检测杯内的温度上升至快接近试样的软化点时，通过出液孔将检测杯内的加热介质放出，钢球在重力的作用下下降，记录第一光电传感器和第二光电传感器分别检测到钢球下落的时间及相应的温度差，分析并判断此次试验测试结果的有效性。

2、本发明提供的一种铺路用沥青软化点的检测系统，通过微波进行对传热介质的加热，微波被物质吸收的深度较深，微波可进行选择性加热，使处于微波场中的目标物迅速升高到发生变化所需的温度，微波加热的效率更高、所需时间短且无污染，具有热效应和非热效应的双重作用效果，沥青属于多孔物质，微波可将沥青中的大分子结构打断，使芳香烃和饱和烃增加，降低沥青软化后的粘度，避免钢球因沥青粘度延缓下降之间，提高沥青软化点检测的精度。

3、本发明提供的一种铺路用沥青软化点的检测系统，在检测过程中以介质的蒸汽代替液体的介质，在保证检测杯内介质湿度和含量前提下，将检测杯内的液体介质放出，避免钢球在沥青试样流化后，在自身重力作用下降时，受到液体介质阻力而延缓下降时间，降低检测的时间和温度误差。

附图说明

图1是本发明一种铺路用沥青软化点的检测系统结构示意图。

图2是本发明一种铺路用沥青软化点的检测系统的控温箱示意图。

图3是本发明一种铺路用沥青软化点的检测系统的微波加热组件示意图。

图4是本发明一种铺路用沥青软化点的检测系统的检测杯示意图。

图5是本发明一种铺路用沥青软化点的检测系统的支撑板示意图。

图6是本发明一种铺路用沥青软化点的检测系统的导向筒示意图。

图7是本发明一种铺路用沥青软化点的检测系统的肩环示意图。

图中：1、工作台；2、控制面板；3、控温箱；4、放置槽；5、检测杯；6、微波加热组件；61、磁控管；62、金属波导管；63、加热腔；64、风扇；7、顶盖；8、立柱；9、温探棒；10、第二温度传感器；11、支撑板；12、出液孔；13、超声波震荡器；14、液位传感器；15、蒸汽孔；16、导向筒；17、支脚；18、固定环；19、肩环；20、定位架；21、限位杆；22、第一温度传感器；23、第一光电传感器；24、第二光电传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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做出创造性劳动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。

实施例1

结合图1，一种铺路用沥青软化点的检测系统，包括工作台1和设于工作台1上的控制面板2，所述工作台1的一侧设有控温箱3，所述控温箱3内设有用于放置检测用的检测杯5的放置槽4，控制面板2以单片机为核心，负责数据的采集，处理和整个系统的协调工作，温度传感器把检测杯5中的介质温度传送到A/D转换器，转换后送到单片机进行数据处理，光电传感器把被检测的沥青试样受热后下坠达到24.5mm的信息通过整形电路送入单片机，以便确定沥青软化点，控制面板2的显示部分把系统运行和操作过程中的信息显示给操作人员，使其能及时了解软化点检测装置的运行情况。

结合图2和图3，所述控温箱3内设有用于加热的多个均匀排布的微波加热组件6，所述微波加热组件6包括与控温箱3侧壁连接的磁控管61，所述磁控管61通过金属波导管62连接有辐射加热腔63，所述辐射加热腔63朝向检测杯5的方向设置，所述磁控管61固定设于控温箱3的内侧壁上，所述磁控管61的一侧设有用于磁控管61散热的风扇64，所述风扇64朝向控温箱3的外部设置，所述辐射加热腔63呈喇叭状，所述辐射加热腔63的喇叭状的大开口端朝向检测杯5的方向，在加热过程中，利用变压器进行升压，使电源能够驱动磁控管61工作，进而产生高频微波场，微波通过矩形金属波导62进行传输，将微波传送到角锥喇叭辐射加热腔63内进行放大，为防止磁控管产生的微波发生泄漏，利用金属屏蔽网将整个微波加热组件6包裹起来形成一个封闭的微波辐射区域，将微波能传输到沥青试样内部进行加热。

在高温状态下微波可以为整个反应提供更多的能量，在长时间的辐射下沥青内部的局部热点温度达到热裂解温度，使内能增加，加速分子之间的碰撞，打断沥青中结合较弱的C-S化学键，增加芳香烃和饱和烃的含量，从而降低沥青的粘度，使得沥青在高温熔化后降低对钢球的粘度。

实施例2

在实施例1的基础上，结合图4-7，所述检测杯5的顶端过盈连接有与检测杯5上端开口适配的顶盖7，所述检测杯5的底部设有与检测杯5内部连通的出液孔12，所述顶盖7上设有贯穿顶盖7与检测杯5内部连通的蒸汽孔15，所述蒸汽孔15和出液孔12均通过单向阀管道连接至检测杯5的外部，所述检测杯5的内部设有检测机构，所述顶盖7通过立柱8与检测机构连接，所述立柱8的一端与顶盖7螺栓固定连接，所述立柱8的另一端与支撑板11螺栓固定连接，所述顶盖7上还连接有靠近支撑板11设置的温探棒9，所述温探棒9朝向支撑板11的底部连接有第二温度传感器10，所述第二温度传感器10连接至控制面板2，通过立柱8将支撑板11和顶盖7连接，顶盖7与检测杯过盈连接，使得检测杯5内形成封闭空间，降低检测杯5内温度场的散失率，提高检测精度。

所述检测杯5的底部设有由控制面板2控制的超声波震荡器13，在检测杯5内升温的过程中，启动超声波震荡器13，使得检测杯5内的介质均匀受热，避免使用搅拌结构带来的钢珠移位。

所述检测机构包括支撑板11和设于支撑板11底部的导向筒16，所述支撑板11上设有沿中心周向均匀排布的至少一个贯穿支撑板11设置的固定环18，所述支撑板11上的固定环18朝向检测杯5底部的一侧与导向筒16配合连接，所述固定环18朝向顶盖7的一侧配合连接有用于放置沥青试样的肩环19，所述肩环19的上方连接有用于对钢球进行限位的定位架20，所述定位架20与肩环19的上端面对应，所述定位架20内设有朝中心轴方向延伸的三个限位杆21，所述的三个限位杆21沿定位架20均匀分布，所述的三个限位杆21的自由端与钢球接触，固定环18可设多个，增加通次检测样品的数量，便于进行数据对比和处理，将沥青试样熔化后在肩环中成型，将肩环旋拧在固定环18内，在检测杯5中加入没过沥青试样的介质液。

所述导向筒16的底部通过支脚17立设于检测杯5内部的底面上，所述导向筒16的内侧壁上设有与控制面板2连接的第一温度传感器22，所述导向筒16的内部顶端和底端分别设有与控制面板2连接的第一光电传感器23和第二光电传感器24，将钢球放在沥青试样的上方、定位架20内的三个限位杆21中，当钢球贯穿试样接触导向筒12底部时的温度，即为软化点。

实施例3

沥青的软化点是试样在规定检测条件下因受热而下坠到24.5mm时的温度，对烧杯内的水或甘油加热温度应该保持每分钟上升5±0.5℃因此需要采用恒功率控制加热器，沥青软化点不高于80℃的试样用水作为加热媒体，高于80℃的试样用甘油作为加热媒体，因此需要对两种加热媒体的加热情况进行区分，加热前，水温需要保持在5±0.5℃或甘油温度保持在32±1℃，且恒温15分钟，为自动检测试样受热下坠达到24.5mm，需要采用光电技术检测沥青软化点，以消除人眼观测误差。

在实施例2的基础上，使用本发明提供的检测系统检测铺路用沥青的检测方法，包括如下步骤：

S1、选取铺路用沥青作为试样，对沥青试样进行搅拌加热使其充分融化，用滤筛进行过滤处理；

S2、向肩环内灌入融化后的沥青试样，沥青试样高于肩环的上端面，待沥青试样成型后用热平直刮刀将高于肩环上端面的试样刮去，并记录钢球的物理数据，将对钢球限位的定位架固定在肩环的上端面；

S3、将肩环固定入检测机构的支撑板上的固定环内，在检测杯内注入刚没过沥青试样的加热介质，检测机构置入检测杯内，将顶盖扣合在检测杯的顶端开口上，关闭控温箱；

S4、打开控温箱内的微波加热组件，同时向检测杯内注入加热介质的蒸汽相，通过第一温度传感器监测到检测杯内的温度将要上升至预估软化点值时，将检测杯内的加热介质放出，当钢球贯穿试样通过支撑部底部的导向筒时，记录第一光电传感器和第二光电传感器分别检测到钢球下落的时间及相应的温度，判断沥青试样的软化点。

可将第二光电传感器安放在距离钢球24.5mm处，根据钢球自身的重量和温度传感器及光电传感器记录到的钢球下落至相应位置的时间、温度和高度，结合时间差、温度差和高度差，确定沥青试样的软化点。

实施例4

在实施例1的基础上，在微波作用下，沥青试样吸收的能量P和沥青试样的升温速率之间满足：P=2πfεE²，其中f为微波的频率，ε为沥青的介电损耗因子，E为交变电场的强度。

由上可知，沥青试样在微波加热的作用下，当微波加热频率固定时，沥青试样吸收的微波能量与介电损耗因子ε成正比，试样自身的介电损耗因子越大，则试样吸收能量的能力越强。

则有沥青试样在微波作用下的升温速率dT/dt满足：

dT/dt=Kε₀Ptanα/2περC，其中K为常数，ε₀为沥青试样的介电常数，ρ为沥青试样的密度，C为沥青试样的热容，在微波加热作用下，当加热频率固定时，试样内部的升温速度仅与自身有关。

沥青试样内接收微波作用的深度为：d=kPε₀/ E²，用微波加热的方式加热沥青试样可通过控制微波频率来实现微波作用的深度，实现加热温度的可控性。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的保护范围内所做的任何修改，等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种铺路用沥青软化点的检测系统，其特征在于：包括工作台（1）和设于工作台（1）上的控制面板（2），所述工作台（1）的一侧设有控温箱（3），所述控温箱（3）内设有用于放置检测用的检测杯（5）的放置槽（4），所述检测杯（5）的顶端过盈连接有与检测杯（5）上端开口适配的顶盖（7），所述检测杯（5）的内部设有检测机构，所述顶盖（7）通过立柱（8）与检测机构连接；

所述检测杯（5）的底部设有与检测杯（5）内部连通的出液孔（12），所述顶盖（7）上设有贯穿顶盖（7）与检测杯（5）内部连通的蒸汽孔（15）；

所述控温箱（3）内设有用于加热的多个均匀排布的微波加热组件（6），所述微波加热组件（6）包括与控温箱（3）侧壁连接的磁控管（61），所述磁控管（61）通过金属波导管（62）连接有辐射加热腔（63），所述辐射加热腔（63）朝向检测杯（5）的方向设置；

所述检测机构包括支撑板（11）和设于支撑板（11）底部的导向筒（16），所述支撑板（11）上设有沿中心周向均匀排布的至少一个贯穿支撑板（11）设置的固定环（18），所述支撑板（11）上的固定环（18）朝向检测杯（5）底部的一侧与导向筒（16）配合连接，所述固定环（18）朝向顶盖（7）的一侧配合连接有用于放置沥青试样的肩环（19）；

所述导向筒（16）的底部通过支脚（17）立设于检测杯（5）内部的底面上，所述导向筒（16）的内侧壁上设有与控制面板（2）连接的第一温度传感器（22），所述导向筒（16）的内部顶端和底端分别设有与控制面板（2）连接的第一光电传感器（23）和第二光电传感器（24）。

2.根据权利要求1所述的一种铺路用沥青软化点的检测系统，其特征在于：所述控温箱（3）为一面具有透明观察窗的金属箱装结构，所述控温箱（3）的内侧壁上设有一层金属屏蔽网。

3.根据权利要求2所述的一种铺路用沥青软化点的检测系统，其特征在于：所述磁控管（61）固定设于控温箱（3）的内侧壁上，所述磁控管（61）的一侧设有用于磁控管（61）散热的风扇（64），所述风扇（64）朝向控温箱（3）的外部设置，所述辐射加热腔（63）呈喇叭状，所述辐射加热腔（63）的喇叭状的大开口端朝向检测杯（5）的方向。

4.根据权利要求1所述的一种铺路用沥青软化点的检测系统，其特征在于：所述立柱（8）的一端与顶盖（7）螺栓固定连接，所述立柱（8）的另一端与支撑板（11）螺栓固定连接，所述顶盖（7）上还连接有靠近支撑板（11）设置的温探棒（9），所述温探棒（9）朝向支撑板（11）的底部连接有第二温度传感器（10），所述第二温度传感器（10）连接至控制面板（2）。

5.根据权利要求1所述的一种铺路用沥青软化点的检测系统，其特征在于：所述检测杯（5）的底部设有由控制面板（2）控制的超声波震荡器（13）。

6.根据权利要求1所述的一种铺路用沥青软化点的检测系统，其特征在于：所述肩环（19）的上方连接有用于对钢球进行限位的定位架（20），所述定位架（20）与肩环（19）的上端面对应，所述定位架（20）内设有朝中心轴方向延伸的三个限位杆（21），所述的三个限位杆（21）沿定位架（20）均匀分布，所述的三个限位杆（21）的自由端与钢球接触。

7.根据权利要求1所述的一种铺路用沥青软化点的检测系统，其特征在于：所述蒸汽孔（15）和出液孔（12）均通过单向阀管道连接至检测杯（5）的外部，所述检测杯（5）的底部设有用于感应检测杯（5）内液位的液位传感器（14），所述液位传感器（14）连接至控制面板（2）。