CN202814901U - 一种沥青材料热物性参数差式扫描量热法测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种沥青材料物性参数差式扫描量热法的测试装置，包括至少一台测试仪，及设置在测试仪中的试样，所述测试仪中分别设置有传感器和加热片，所述传感器与温差检测线路相连接，所述加热片和温差检测线路分别与温度控制器相连，温度控制器连接计算机，计算机连接打印机。该装置解决了现有技术中存在的问题，采取差式扫描量热法的测试装置测试沥青混合料物性参数，其测试数据精确，装置使用方便。

Description

一种沥青材料热物性参数差式扫描量热法测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种道路沥青材料的比热容测试，特别是一种沥青材料物性参数差式扫描量热法的测试装置。

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。

沥青作为一种特殊的道路材料，有着较强的温度敏感性，低温时硬化表现为固态性质，高温时软化则呈现流体性质。对于沥青材料的比热容系数测试，按其所处的物态可以分别借鉴液体材料的比热容测试及非金属固体材料的比热容测试。液体材料常用的比热容测试方法有：混合法（将已知热容和温度的固体与待测液体混合的方法）、比较法（将待测液体与已知比热容的纯水在相同的测量条件下比较的方法）、电脉冲加热法（通过电流量热器加热测量试样升温及吸收热量）等。非金属固体材料的比热容测试方法有绝热量热法（绝热环境下对固体加热测试升温及吸收热量）、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。由于沥青是粘性物质，易于粘附在各种测试仪器及固体传热介质表面，造成操作不便，难于清洗的困扰。沥青本身属于易燃物质，加热传热方式的选取不当反而有不良后果。试验时，传热过程中沥青材料的物态变化，对测试方法及测试结果的影响不易计算。

现有的沥青比热容测试，都是在较窄的温度范围，借助以上方法的尝试性试验，试验结果可信度欠缺，参考性较低。

实用新型内容

针对上述沥青材料按不同物态选取不同测试方法，且沥青材料的特殊性对测试方法的限制等不足，本实用新型提供了一种沥青材料物性参数差式扫描量热法的测试装置。该装置为高精度辐射加热，加热温度可精密控制；所测试样取量很少，置于清洁玻璃皿中，适用于固体及粘稠性液体材料；采用比较法同时测试试样及参考样，降低测试误差，增加数据可信度。该装置适合于沥青材料的比热容测试，能很好解决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差式扫描量热法的测试装置，包括至少一台测试仪，及设置在测试仪中的试样，所述测试仪中分别设置有传感器和加热片，所述传感器与温差检测线路相连接，所述加热片和温差检测线路分别与温度控制器相连，温度控制器连接计算机，计算机连接打印机。

进一步的，所述测试仪设置有两个测试控制室，分别放置试样和参考样。

与现有的结构相比，本实用新型具有以下技术效果：

1）试验装置的测试仪采用插式扫描量热仪，属于高精度仪器，要求测试试样不超多5mg，且置于特制玻璃皿中，方便操作，易于清洗，同时适用于固体及液体试样，测试原理不受物态限制，因而适合于沥青材料测试。

2）该装置通过温度控制器，实现精密加热控制，保证测试过程中的试样的安全性。同时借住温差检测线路实现同条件下的参考样测试，使试样与参考样对比，提高测试精度，数据的可靠度。

3）试验原理简单易懂，实验装置借助计算机软件记录数据并进行计算，操作方便。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图中，1、测试仪；2、传感器；3、加热片；4、温度控制器；5、温差检测线路；6、计算机；7、打印机。

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，一种沥青材料物性参数差式扫描量热法的测试装置，包括至少一台测试仪1，及设置在测试仪1中的试样，其中：测试仪1中分别设置有传感器2和加热片3，传感器2与温差检测线路5相连接，加热片3和温差检测线路5分别与温度控制器4相连，温度控制器4连接计算机6，计算机6连接打印机7。

本装置中，测试仪1设置有两个测试控制室，分别放置试样和参考样。

测试时，将试样和参考样分别置于测试仪1中，将装置中温度控制器4分别与计算机6、加热片3、温差检测线路5连接好，开启加热片3，通过温度控制器4控制温度，进行测试。

1、测试要求

测试仪采取差式扫描量热仪(DSC)：依据测量方法的不同，又分为功率补偿型DSC和热流型DSC（区别在于前者试样和参考物分别位于两个控制室中，由两个不同的电热片加热；后者则将试样和参考物置于同一控制室，由一块电热片加热），按照功率补偿型差式扫描量热仪，配置计算机及相关软件使用。

2、方法原理

功率补偿型DSC，是通过程序控温，使放置试样和参考物的两个控制室升温或降温，另一个控制室用于补偿试样和参考物之间所产生的温差，在保证试样和参考物温度相同的前提下，测量每单位时间输给两者的热能功率差与温度的关系，以热流率dH/dt结合质量计算比热容。

3、试样要求及制备

1）试样要求

DSC属高精密仪器，要求试样质量不宜超过5mg，需采用高精度（万分之一克）天平进行试样称取。为保证称量准确性，取样过程需用镊子夹取，不能直接用手，防止手上的汗液或杂质粘附于试样表面。

2）试样制备

首先将少量沥青加热至熔融状态，用镊子尖蘸取微量沥青，待沥青冷却凝固后，用小刀将镊子尖上的沥青刮下，并使其呈圆团状，然后利用万分之一克天平称取其质量，精确至0.1mg。试样称取完毕后，将试样置于试样皿中成型。

试样皿是DSC配套的专用试样皿，包括试样皿盒和试样皿盖两部分。成型时，将样品放于试样皿盒中间，然后用镊子盖上试样皿盖，并移至DSC试样皿专用密封成型仪上，用力按下成型杆，随后取出试样皿，试样制备完毕。

3）试验步骤

根据实验目的选取相应温度范围，测试该温度范围内沥青试样的比热。根据实验原理将扫描程序分为三段：初期恒温、中间升温、末期恒温。在初期恒温保持2min；中间升温扫描即从初期恒温升至末期恒温，扫描速率为10℃/min；末期恒温保持2min，整个扫描试验过程一般历时25min。具体试验步骤如下：

启动DSC，待加热稳定后即可开始扫描。扫描前需先设置DSC炉子温度，一般设置炉温应接近室温，以免炉温与外界温度温差过大，进行试样取放时产生水汽而损坏仪器。

基线扫描：将炉温设置好后，把新压制好的两个空皿分别放入试样炉和参比炉中，按初期恒温、中间升温、末期恒温的温度扫描程序进行基线扫描。

样品扫描：在炉子达到设置温度时，将左边试样炉中的空皿取出，将待测样品皿放入左炉中，将右边试样炉中的空皿取出，将参比物（如蓝宝石）样品皿放入右炉中，按与基线扫描程序相同的程序进行扫描。

样品质量：由于物质吸热量大小与质量密切相关。在DSC试验中，虽要求每个试样质量在1~5mg，但成型时每个试样质量还是有差异的，为了消除试样质量不同引起的热流差异，在进行热流分析时，仪器会将试样热流数据换算成单位质量的热流，以使不同试验数据间具有横向、纵向可比性。

数据保存：每个扫描过程中，计算机将以文件形式将给出热流率随温度变化曲线，保存文件，需要时，借助打印机打印曲线图。

从文件中读出空皿、试样及参比物的热流率值分别为y₀、y₁及y₂，并结合参比物的比热容值和两者质量，通过下式计算试样的比热容值：

$C_{p1}=\frac{m_2(y_2-y_0)}{m_1(y_1-y_0)}{C}_{p2}$

式中：C_p2——参比物的比热容值，J/g·K。

m₁——试样的质量，g。

m₂——参比物的质量，g。

y₀——空皿的热流率值，0.001W。

y₁——试样的热流率值，0.001W。

y₂——参比物的热流率值，0.001W。

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 (2)

1.一种沥青材料热物性参数差式扫描量热法的测试装置，包括至少一台测试仪（1），及设置在测试仪（1）中的试样，其特征在于：所述测试仪（1）中分别设置有传感器（2）和加热片（3），所述传感器（2）与温差检测线路（5）相连接，所述加热片（3）和温差检测线路（5）分别与温度控制器（4）相连，温度控制器（4）连接计算机（6），计算机（6）连接打印机（7）。

2.根据权利要求1所述的沥青混合料物性参数差式扫描量热法的测试装置，其特征在于：所述测试仪（1）设置有两个测试控制室，分别放置试样和参考样。

Images