CN201945506U - 一种智能控温全自动马歇尔稳定度试验仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能控温全自动马歇尔稳定度试验仪，包括一台自动马歇尔试验仪，它包括加荷装置、测力装置和流值测量装置，还包括马歇尔试验仪控制装置和自动控温装置；自动控温装置包括低温金属电热膜、加热电路和温度传感器；低温金属电热膜用粘贴的方法固定在上下压头的表面；低温金属电热膜通过加热电路与自动马歇尔试验仪控制装置相连接；温度传感器通过温度传感器连线与自动马歇尔试验仪控制装置相连接；本实用新型可实现对沥青混合料马歇尔稳定度的测定，而且通过自动控温电路使压头和试件温度始终能够保持在规程规定的范围内，克服温度对测量结果的影响。增加对试件的恒温控制，不仅使测量结果更为准确，而且大大简化了试验操作，使试验效率得到大幅度提高。

Description

一种智能控温全自动马歇尔稳定度试验仪

技术领域

本实用新型涉及一种马歇尔稳定度试验仪，具体涉及一种智能控温全自动马歇尔稳定度试验仪。

背景技术

马歇尔稳定度试验（Marshall stability test）是对沥青混合料制作的标准圆柱体和大型圆柱体试件在60℃温度条件下用规定的加载速度进行破坏性试验的一种试验方法。它常被运用于公路沥青混合料的配合比设计或沥青路面施工质量的检验。浸水马歇尔稳定度试验能检验沥青混合料受水损害时抵抗剥落的能力,测试其水稳定性检验配合比设计的可行性,因此试验数据的真实性和准确性非常重要。在马歇尔稳定度试验规程中有对于试验温度的规定,即进行马歇尔稳定度试验的试件必须在试验前置于恒温水槽中保温,而压头(试验时与试件紧密接触的部分)也必须置于恒温水槽或烘箱中以达到与试件相同的温度。该项规定是为了确保试验在一定的温度下进行,以排除温度变化对测量结果的影响。因为在高温条件下,温度的变化对沥青混合料稳定度的影响较大,且不同成分的沥青混合料,其变化程度也不同。

《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)中的《沥青混合料马歇尔稳定度试验》(T0709-2000)规定,在马歇尔试验进行之前,必须将压头置于恒温水槽或烘箱中达到与试件相同的温度,目的是为了减少压头与试件温度差异所产生的热传导及其所导致的被测试件温度变化,即防止对测试结果的准确度产生影响。

目前,马歇尔稳定度试验仪用于采集试验数据的传感器均固定在压头上,因此即使试验前对压头进行温度控制,而之后在将压头安装回试验箱以及将传感器安装到压头上并对其进行校准的这段时间内,压头温度仍将受外界环境影响。如果马歇尔稳定度试验仪没有控温装置,周围大气温度对压头的热传导作用就不可忽视。压头的制作材料一般采用钢材(各向同性材料)。大气温度与压头的热传导可认为是非稳态导热中的瞬态问题。热传导作用会使压头的温度随着时间的推移逐渐接近周围的大气温度,且时间经历的越长就越接近。

实际操作中,为了保持传感器的测量位置从而保证测量数据的准确性,一般不将压头从试验箱上取下,因此不对压头进行恒温控制,即试验在压头和外界环境温度一致的情况下进行。根据导热基本定律,该温度状态的压头与恒温过的试件之间的温度差异会导致热传导,并且周围常温环境的大气与相对温度较高的试件也会发生热传导,热量从高温的试件传递到低温的压头以及周围环境。试件热量的损失导致试件温度的下降,当热传导作用使试件温度低于规程规定的温度时,测量结果就不够准确。一旦克服温度对测量结果的影响,增加对试件的恒温控制,无疑会使测量结果更为准确。我们在设计马歇尔稳定度试验仪时增加了自动控温电路,使试验温度保持在规程规定的范围内。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本实用新型的目的是提供一种智能控温全自动马歇尔稳定度试验仪，通过此装置能够实现将马歇尔稳定度试验温度通过自动控温电路保持在规程规定的范围内，克服温度对测量结果的影响，增加对试件的恒温控制，使测量结果更为准确。

为了达到以上目的，本实用新型采用如下的技术解决方案：

一种智能控温全自动马歇尔稳定度试验仪，包括一台自动马歇尔稳定度试验仪，所述自动马歇尔稳定度试验仪包括加荷装置、测力装置和流值测量装置，其特征在于，还包括自动控温装置和控制装置；

所述加荷装置由吊栓、横梁、立柱、托盘、变速箱、上压头和下压头组成；所述变速箱位于所述托盘和立柱的下方，所述横梁通过立柱的支撑与变速箱相连接；所述上压头和下压头通过托盘的支撑与变速箱相连接；所述上压头和下压头位于所述横梁的下方；

所述测力装置由测力传感器和测力控制电路组成；所述测力传感器通过所述吊栓固定在所述横梁的下表面且位于上压头的上方；

所述流值测量装置由位移传感器、流值托架体和位移控制电路组成；流值托架体固定在上压头上，位移传感器固定在流值托架体的上方；

所述自动控温装置包括低温金属电热膜和温度传感器；所述低温金属电热膜粘结在上压头和下压头的表面；所述温度传感器固定在下压头的侧面；

所述控制装置包括电源、单片机、LED数码显示电路、LED显示屏、数据采集电路、打印机、加热电路和电机驱动电路；所述LED显示屏通过LED数码显示电路与单片机相连；所述打印机通过数据采集电路与单片机相连；所述单片机通过电机驱动电路与变速箱相连，驱动变速箱实现对自动马歇尔稳定度试验仪的升降控制；所述测力传感器通过测力控制电路与单片机相连接；所述位移传感器通过位移控制电路与单片机相连接；所述低温金属电热膜通过加热电路与单片机相连接；所述温度传感器通过温度传感器连线与单片机相连接。

本实用新型还包括如下其它技术特征：

所述单片机采用AT89C55单片机。

所述LED数码显示电路采用动态扫描方式驱动。

所述低温金属电热膜（8）采用面状发热材料，其厚度为0.3mm。

本实用新型的有益效果：

⑴ 通过自动控温电路使上下压头和试件温度始终能够保持在规程规定的范围内，克服温度对测量结果的影响。增加对试件的恒温控制，不仅使测量结果更为准确，而且大大简化了试验操作，使试验效率得到大幅度提高。

⑵ 采用了传感技术及微机处理技术，具有参数设置、计量校正、自动试验控制、数据自动采集、实时时钟等功能。

⑶操作简便，测试数据准确，性能稳定可靠。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是控制装置的结构及连接示意图。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的解释说明。

具体实施方式

本实用新型的一种智能控温全自动马歇尔稳定度试验仪，包括一台自动马歇尔稳定度试验仪，所述自动马歇尔稳定度试验仪包括加荷装置、测力装置和流值测量装置、自动控温装置和控制装置11；

所述加荷装置由吊栓1、横梁2、立柱14、托盘7、变速箱9、上压头6和下压头24组成；变速箱9位于托盘7和立柱14的下方，横梁2通过立柱14的支撑与变速箱9相连接；上压头6和下压头24通过托盘7的支撑与变速箱9相连接；上压头6和下压头24位于横梁2的下方；

测力装置由测力传感器3和测力控制电路16组成；所述测力传感器3通过所述吊栓1固定在所述横梁2的下表面且位于上压头6的上方；

流值测量装置由位移传感器4、流值托架体18和位移控制电路15组成；流值托架体18固定在上压头6上，位移传感器4固定在流值托架体18的上方；

自动控温装置包括低温金属电热膜8和温度传感器13；低温金属电热膜8粘结在上压头6和下压头24的表面；温度传感器13固定在下压头24的侧面；

控制装置11包括电源、单片机19、LED数码显示电路20、LED显示屏21、数据采集电路22、打印机23、加热电路10和电机驱动电路25；LED显示屏21通过LED数码显示电路20与单片机19相连；打印机23通过数据采集电路22与相连；所述单片机19通过电机驱动电路25与变速箱9相连，驱动变速箱9实现对自动马歇尔稳定度试验仪的升降控制；单片机19采用AT89C55单片机，其带有20k字节可编程的FLASH内部存储器，可用于实现试验仪的全部控制功能。

测力传感器3通过测力控制电路16与单片机19相连接；位移传感器4通过位移控制电路15与单片机19相连接；低温金属电热膜8通过加热电路10与单片机19相连接；温度传感器13通过温度传感器连线17与单片机19相连接。

LED数码显示电路20采用动态扫描方式驱动LED显示屏21，用于显示稳定度和流值。

低温金属电热膜8采用面状发热材料，其厚度为0.3mm，使用温度≤100℃，低温金属电热膜8能与上压头6和下压头24形成最大限度的导热面，其与加热电路10、温度传感器13和温度传感器连线17组合在一起可实现对压头温度的智能控制。

使用本实用新型的工作过程如下：

一、准备工作

按T0702标准击实法成型马歇尔试件，标准马歇尔尺寸应符合直径101.6mm±0.2mm、高63.5±1.3mm的要求。对大型马歇尔试件，尺寸应符合直径152.4±0.2mm，高95.3mm±2.5mm的要求。一组试件的数量最少不得少于4个，并符合T0702的规定。

量测试件的直径及高度：用卡尺测量试件中部的直径，用马歇尔时间高度测定器或用卡尺在十字对称的4个方向量测离试件边缘10mm处的高度，准确至0.1mm，并以其平均作为试件4的高度。如试件高度不符合63.5±1.3mm或95.3mm±2.5mm要求或两侧高度大于2mm时，此试件应作废。

二、试验步骤

① 将试件5置于已达规定温度的恒温水槽中保温，保温时间对标准马歇尔试件需30min～40min，对大型马歇尔试件需45min～60min。试件之间应有间隔，底下应垫起，离恒温水槽底部不小于5cm。

② 接通控制装置11的电源，控制装置11内部的AT89C55单片机控制加热电路10开始工作，温度传感器13开始测量上压头6、下压头24的温度，当温度的模拟量经A/D转换器采样转换后，成为数字量反馈给AT89C55进行处理分析，当测出的上压头6、下压头24的温度未达到60℃的试验条件时，AT89C55控制接通继电器，使加热电路10处于工作状态，低温金属电热膜8开始进行加热。当通过温度传感器13测得上压头6、下压头24的温度达到60℃试验条件时，AT89C55单片机控制断开继电器，使加热电路10处于断开状态，低温金属电热膜8自动停止加热，同理，当温度再次低于60℃的试验温度时，AT89C55单片机控制接通继电器，加热电路10又开始工作，通过控制装置11、加热电路10和温度传感器连线17的组合，即可实现对上压头6和下压头24温度的智能控制。

③ 当上压头6、下压头24的温度达到试验规定条件60℃且实现智能控温后，把按规程要求养护好的试件5放入上压头6和下压头24之间。

④ 按“试验”键，试验开始，单片机19通过电机驱动电路25与变速箱9相连，驱动变速箱9工作，变速箱9内的齿轮带动与立柱相连的链条，实现对试验仪的上升加载控制，当加载至试件破碎时，仪器自动停止加载，此时，控制装置11通过测力控制电路16和位移控制电路15自动记录下此试件的最大压力（即稳定度）及其对应的流值，在LED数码显示屏21上显示出试验结果，同时，打印机23打印出此试件的试验结果。打印完毕，单片机19通过电机驱动电路25与变速箱9相连，使变速箱9内的齿轮带动与立柱14相连的链条，使试验仪下降至一定高度，方便更换试件。

Claims (4)

1.一种智能控温全自动马歇尔稳定度试验仪，包括一台自动马歇尔稳定度试验仪，所述自动马歇尔稳定度试验仪包括加荷装置、测力装置和流值测量装置，其特征在于，还包括自动控温装置和控制装置（11）；

所述加荷装置由吊栓（1）、横梁（2）、立柱（14）、托盘（7）、变速箱（9）、上压头（6）和下压头（24）组成；所述变速箱（9）位于所述托盘（7）和立柱（14）的下方，所述横梁（2）通过立柱（14）的支撑与变速箱（9）相连接；所述上压头（6）和下压头（24）通过托盘（7）的支撑与变速箱（9）相连接；所述上压头（6）和下压头（24）位于所述横梁（2）的下方；

所述测力装置由测力传感器（3）和测力控制电路（16）组成；所述测力传感器（3）通过所述吊栓（1）固定在所述横梁（2）的下表面且位于上压头（6）的上方；

所述流值测量装置由位移传感器（4）、流值托架体（18）和位移控制电路（15）组成；流值托架体（18）固定在上压头（6）上，位移传感器（4）固定在流值托架体（18）的上方；

所述自动控温装置包括低温金属电热膜（8）和温度传感器（13）；所述低温金属电热膜（8）粘结在上压头（6）和下压头（24）的表面；所述温度传感器（13）固定在下压头（24）的侧面；

所述控制装置（11）包括电源、单片机（19）、LED数码显示电路（20）、LED显示屏（21）、数据采集电路（22）、打印机（23）、加热电路（10）和电机驱动电路（25）；所述LED显示屏（21）通过LED数码显示电路（20）与单片机（19）相连；所述打印机（23）通过数据采集电路（22）与单片机（19）相连；所述单片机（19）通过电机驱动电路（25）与变速箱（9）相连，驱动变速箱（9）实现对自动马歇尔稳定度试验仪的升降控制； 

所述测力传感器（3）通过测力控制电路（16）与单片机（19）相连接；所述位移传感器（4）通过位移控制电路（15）与单片机（19）相连接；所述低温金属电热膜（8）通过加热电路（10）与单片机（19）相连接；所述温度传感器（13）通过温度传感器连线（17）与单片机（19）相连接。

2.如权利要求1所述的试验仪，其特征在于，所述单片机（19）采用AT89C55单片机。

3.如权利要求3所述的试验仪，其特征在于，所述LED数码显示电路（20）采用动态扫描方式驱动。

4.如权利要求1所述的试验仪，其特征在于，所述低温金属电热膜（8）采用面状发热材料，其厚度为0.3mm。

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