CN202814900U - 一种沥青混合料热物性参数绝热量热法测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种沥青混合料物性参数绝热量热法测试装置，包括杜瓦瓶，及设置在杜瓦瓶腔体内的真空室，所述真空室内设置有由内绝热屏和外绝热屏构成的绝热腔室，该绝热腔室通过上尼龙钓丝连接于真空室内；所述绝热腔室内通过一下尼龙吊丝连接一由量热器套接的试样，所述试样外表面缠绕有加热丝，加热丝通过导线连接设置在真空室上方的接线片，接线片再通过导线连接延伸出瓶颈至输出引线，输出引线分别与测试系统的电能测量、温度测量和温度控制系统相连。该装置解决了现有技术中存在的问题，其利用绝热量热法测试装置测试沥青混合料的物性参数，其测试数据精确，装置使用方便。

Description

一种沥青混合料热物性参数绝热量热法测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种道路沥青混合料的比热容测试，特别是一种沥青混合料热物性参数绝热量热法测试装置。

技术背景

沥青路面的温度研究，离不开道路材料热物性参数测试，尤其是沥青及沥青混合料热物性参数测试。

沥青混合料是由集料、沥青胶结料、空气、水等组成的多相体，其均匀性较差，结构复杂。对于沥青混合料的比热容测试，由于没有相关的标准试验方法，目前的测试多为探索性试验，并没有形成完善的体系，大多借鉴固体材料的比热容测试方法。常用的比热测试方法有混合法（将已知热容和温度的介质与待测固体混合的方法）、比较法（将待测固体与已知比热容的参考物在相同的测量条件下比较的方法）、等温水量热法（使固体与不同温度水进行热交换测试温度变化）等。这些方法均是针对纯净的单一物质，测试方法不对待测物质结构组成产生影响。沥青混合料因其组成特殊性，加热状态下，与传热介质接处时易引起混合料沥青脱落，孔隙堵塞等不良现象，使混合料结构特性发生变化，影响测试结果准确性。同时，沥青混合料的不均匀性使其在传热过程中，整体温度趋于一致耗时较长，因而对传热系统的密封绝热性要求极高。对测试结果的误差修正也存在困难，难以保证数据的可信度。

实用新型内容

针对上述沥青混合料比热容测试因其组成特殊性受测试方法限制的不足，本实用新型提供了一种沥青混合料物性参数绝热量热法的测试装置。该装置采用精密的电能加热控制系统对沥青混合料进行合理传热；同时利用温度控制及测量系统对混合料内部温度变化进行测试；整个传热体系严格密封在绝热系统中，配置机械泵和真空机组进行绝热控制。该装置适合沥青混合料在工作温度下的比热容系数测试，解决了现有技术中存在的问题。

本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现的。

一种沥青混合料物性参数绝热量热法测试装置，包括杜瓦瓶，及设置在杜瓦瓶腔体内的真空室，所述真空室内设置有由内绝热屏和外绝热屏构成的绝热腔室，该绝热腔室通过上尼龙钓丝连接于真空室内；所述绝热腔室内通过一下尼龙吊丝连接一由量热器套接的试样，所述试样外表面缠绕有加热丝，加热丝通过导线连接设置在真空室上方的接线片，接线片再通过导线连接延伸出瓶颈至输出引线，输出引线分别与测试系统的电能测量系统、温度测量系统和温度控制系统相连。

所述温度测量系统通过导线连接一铂电阻温度计，置于试样中。

所述内绝热屏中设置有内温控示差热电堆；所述内绝热屏与外绝热屏之间设置有外温控示差热电堆。

所述真空室由一延伸进杜瓦瓶腔体中的管体连接一圆柱型腔体构成，所述真空室的内管体与圆柱型腔体的管口处设置有锥形挡热器；所述锥形挡热器上方设置有挡热片。

所述真空室的外管体侧壁设置有抽真空嘴；所述真空室外管体管口处设置有真空密封插头。

所述杜瓦瓶瓶口处设置有减压降温口。

与现有的结构相比，本实用新型具有以下技术效果：

1）该装置适合沥青混合料的多相体特殊性，具有严密的绝热体系，以及合理的电能加热测试系统、温度测试控制系统，保障测试结果的准确性。

2）该装置基于绝热量热法测试比热容系数，测试原理简单易懂，试验操作方便实施，测试结果相对准确。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图中，1、杜瓦瓶；2、真空室；3、外绝热屏；4、内绝热屏；5、加热丝；6、试样；7、量热器；8、铂电阻温度计；9、下尼龙钓丝；10、上尼龙钓丝；11、接线片；12、锥形挡热器；13、挡热片；14、抽真空嘴；15、真空密封插头；16、输出引线；17、减压降温口；18、导线；19、外温控示差热电堆；20、内温控示差热电堆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做具体说明如下：

如图1所示，一种沥青混合料物性参数绝热量热法测试装置，包括杜瓦瓶1，及设置在杜瓦瓶1腔体内的真空室2，真空室2内设置有由内绝热屏4和外绝热屏3构成的绝热腔室，该绝热腔室通过上尼龙钓丝10连接于真空室2内；其中：绝热腔室内通过一下尼龙吊丝9连接一由量热器7套接的试样6，试样6外表面缠绕有加热丝5，加热丝5通过导线18连接设置在真空室2上方的接线片11，接线片11再通过导线18连接延伸出瓶颈至输出引线16，输出引线16分别与测试系统的电能测量系统、温度测量系统和温度控制系统相连。

本装置中，温度测量系统通过导线18连接一铂电阻温度计8，置于试样6中测试温度。内绝热屏4中设置有内温控示差热电堆20；所述内绝热屏4与外绝热屏5之间设置有外温控示差热电堆19。

本装置的真空室2由一延伸进杜瓦瓶1腔体中的管体连接一圆柱型腔体构成，真空室2的内管体与圆柱型腔体的管口处设置有锥形挡热器12；锥形挡热器12上方设置有挡热片13。真空室2的外管体侧壁设置有抽真空嘴14；真空室2外管体管口处设置有真空密封插头15。并且，在杜瓦瓶1瓶口处设置有减压降温口17。

测试时，将试样6置于测试装置中的绝热腔室内，加热丝5通过温度控制系统设置一定的温度缠绕在试样6上，铂电阻温度计8置于试样6中由温度测量系统控制测量试样温度，并将设置有内温控示差热电堆20；内绝热屏4与外绝热屏5处设置的外温控示差热电堆19和内温控示差热电堆20同样通过导线18连接温度控制系统对试样6进行加热温度的控制，试样6的测试结果通过导线18连接测试系统的电能测量、温度测量系统得到。

1、测试要求：

1）绝热系统：由真空部分和温度控制部分组成。真空室压力不高于2×10^-3Pa。温度控制部分由内、外绝热屏，示差热电堆及其它辅助仪器组成，量热器与内绝热屏之间，内绝热屏与外绝热屏之间的温差应控制在0.1℃以下。

2）电能测量系统：提供并测试试样的加热温度，测试电压电流分辨力应分别优于0.1mV和0.01mA，测试时间分辨力应优于0.1s。

3）温度测量仪表：用于读取测试温度值，分辨力应优于0.1℃。

4）制冷系统：根据试样所需求的测温范围，采用干冰及冰水等制冷。

2、方法原理

将质量为m的试样装入量热器7，并使其处在绝热环境中，当量热器7稳定到所需时间温度后，通入直流电流加热量热体系，使之升高至一定的温度。通过测量通入量热体系的电能Q和由此引起的温升ΔT，求出试样的比热容。

3、试样制备

按沥青及沥青混合料试验规程成型马歇尔试件圆柱体，或在实际路面钻取圆柱体芯样，将其切割为直径50mm、高30mm的试样，保持试样清洁干燥，沿圆柱体轴钻通较铂电阻温度计圆周尺寸略大孔洞，以便温度计放入。

4、测试步骤

称量热器的质量，精确至0.01g。把试样紧实地装入量热器7中，称取量热器和试样的总质量，精确至0.1g。计算试样的质量。

按图1装好量热器、示差热电堆、绝热屏和接线。应确保电绝缘、无断电、密封性强。

接通真空系统，抽真空，使压力小至5Pa，停止后冲入制冷剂。当量热计达到所需测试温度时，接通真空系统，再次抽真空，使压力小于2×10^-3Pa,同时接通绝热控制系统。

初期：主要测量量热器初温T_c。当量热器的温度已稳定或者变化很小时，每分钟测量并记录量热器的温度一次，连续记录5个读数。

主期：测量通入量热器的电能。在初期结束的同时，给加热器通电加热，记录通电加热时间，并每分钟交替测量加热器两端电压。当达到设定的加热时间（约600s）时，主期结束，末期开始。

末期：测量量热器末温T_n。当量热器的温度已稳定或者变化很小时，每分钟测量并记录量热器的温度一次，连续记录5个读数。试件吸收热能按下式计算：

Q_e=I·U·t    （1）

式中：Q_e——通入量热器的热能，J；

I——通入量热器电流平均值，A；

U——通入量热器电压平均值，V；

t——通电时间，s。

温度计算：根据试验初期和末期温度读数，求出各自平均值T_c和T_n，量热器的升温则为：

△T=T_n-T_c    （2）

比热容测试结果所对应的平均实测温度以下公式计算：

$\stackrel{\‾}{T}=\frac{T_c+T_n}{2}---\left(3\right)$

量热器热容量计算：量热器热容量是在空载情况下，按所述的测试步骤进行试验，并按公式（1）、（2）计算

ΔT⁰，得到量热器热容值为：

$C=\frac{{Q_e}^0}{\mathrm{\Δ}{T}^0}---\left(4\right)$

绘制C-T平滑曲线或者拟合曲线，由平均测试温度，在曲线上求得相应温度下量热器的热容量值。

试样的比热容则为：

$C_p=(\frac{Q_e}{\mathrm{\ΔT}}-C)/m---\left(5\right)$

式中：C_p——试样的比热容值，J/(kg·K);

m——试样的质量，kg；

C——量热器的比热容，J/(kg·K)。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变形，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围因由权利要求限定。

Claims (6)

1.一种沥青混合料物性参数绝热量热法测试装置，包括杜瓦瓶（1），及设置在杜瓦瓶（1）腔体内的真空室（2），所述真空室（2）内设置有由内绝热屏（4）和外绝热屏（3）构成的绝热腔室，该绝热腔室通过上尼龙钓丝（10）连接于真空室（2）内；其特征在于：所述绝热腔室内通过一下尼龙吊丝（9）连接一由量热器（7）套接的试样（6），所述试样（6）外表面缠绕有加热丝（5），加热丝（5）通过导线（18）连接设置在真空室（2）上方的接线片（11），接线片（11）再通过导线（18）连接延伸出瓶颈至输出引线（16），输出引线（16）分别与测试系统的电能测量系统、温度测量系统和温度控制系统相连。

2.根据权利要求1所述的沥青混合料物性参数绝热量热法测试装置，其特征在于：所述温度测量系统通过导线（18）连接一铂电阻温度计（8），置于试样（6）中。

3.根据权利要求1所述的沥青混合料物性参数绝热量热法测试装置，其特征在于：所述内绝热屏（4）中设置有内温控示差热电堆（20）；所述内绝热屏（4）与外绝热屏（5）之间设置有外温控示差热电堆（19）。

4.根据权利要求1所述的沥青混合料物性参数绝热量热法测试装置，其特征在于：所述真空室（2）由一延伸进杜瓦瓶（1）腔体中的管体连接一圆柱型腔体构成，所述真空室（2）的内管体与圆柱型腔体的管口处设置有锥形挡热器（12）；所述锥形挡热器（12）上方设置有挡热片（13）。

5.根据权利要求4所述的沥青混合料物性参数绝热量热法测试装置，其特征在于：所述真空室（2）的外管体侧壁设置有抽真空嘴（14）；所述真空室（2）外管体管口处设置有真空密封插头（15）。

6.根据权利要求1所述的沥青混合料物性参数绝热量热法测试装置，其特征在于：所述杜瓦瓶（1）瓶口处设置有减压降温口（17）。

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