一种用于桥面铺装结构的融冰能力评估装置
技术领域
本实用新型涉及铺装结构融冰能力评估技术领域,特别是涉及一种用于桥面铺装结构的融冰能力评估装置。
背景技术
在低温季节时,我国桥面沥青铺装层表面往往会形成冰层,威胁行车安全。为了防止桥面低温结冰,我国传统的方法是在桥面撒布融雪剂,而融雪剂易渗入桥面结构,腐蚀桥面钢筋,威胁桥梁结构安全。而近年来一种新的融冰方法是在桥面铺装结构内部铺设一层导电骨料作为融冰功能层,通过钢筋网格导电和束缚导电骨料,对导电骨料层导电加热从而提高沥青铺装层的温度,达到融冰的效果,但目前,缺乏导电骨料层加热融冰能力的评估。
另外,导电骨料层位于水泥混凝土层和沥青铺装层的之间,加热导电骨料层,热量从导电骨料层传递到其上面的沥青铺装层,使沥青铺装层的温度升高从而达到融冰的效果。而直接测试导电骨料层的导电效果只能间接反映桥面铺装结构的融冰效果,不能全面、直观的评估桥面铺装结构的融冰能力。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于桥面铺装结构的融冰能力评估装置,通过融冰能力评估装置,以测试出沥青铺装层表面温度的方式,直观的表现出热量传递到沥青铺装层表面的效率,进而全面、直观的评估桥面铺装结构的融冰能力。
为实现上述目的,本实用新型提供了如下方案:
一种用于桥面铺装结构的融冰能力评估装置,其特征在于,所述融冰能力评估装置,包括:测试件、加压导电装置、电极、温度传感装置、温度测试装置以及温度控制装置;所述测试件通过所述电极与所述加压导电装置连接,所述测试件通过所述温度传感装置与所述温度测试装置连接;所述温度控制装置包围所述测试件;其中,所述测试件包括:功能层和连接于功能层之间的钢筋网格;所述功能层由下至上依次包括:水泥混凝土层、防水粘结层、导电骨料层以及沥青铺装层;所述电极嵌入在所述导电骨料层中,所述温度传感装置布设在所述沥青铺装层表面多处,使所述沥青铺装层形成具有多个测试点的测试区域。
可选的,所述钢筋网格为三层式长方体结构,下层嵌入所述水泥混凝土层,深度为10mm~15mm,中层依次填充所述防水粘结层和所述导电骨料层,上层填充所述沥青铺装层;所述钢筋网格中的钢筋为直径为1mm~10mm;所述钢筋整体尺寸为180~240mm×180~240mm×35~45mm;所述钢筋网格分为多个小格网;所述沥青铺装层为热拌沥青混合料,厚度为30~40mm;所述防水粘结层为环氧树脂或聚氨酯或高性能乳化沥青等材料,撒布量可为0.2kg/m2~1.8kg/m2;所述导电骨料层中的骨料粒径为4.75mm~13.2mm。
可选的,所述加压导电装置,包括:控温器和变压器,二者放置于同一控制箱内;所述加压导电装置为可调式电压装置,用于在安全电压下可调任意电压。
可选的,所述电极,包括正电极和负电极;所述正电极和所述负电极嵌入在所述导电骨料层中;所述电极的材料为铜质或铁质。
可选的,所述温度传感装置为热电偶装置束,所述温度传感装置的测试温度范围为-40℃~150℃;所述温度传感装置的测试精度小于0.1℃;所述热电偶装置束有15~35个热电偶;每个所述热电偶的间距为20mm~100mm。
可选的,所述的温度测试装置包括计算机控制装置和信号转化装置;所述计算机控制装置用于数据的收集、弃差检验、分析以及计时功能;所述信号转化装置用于对所述温度传感装置输出信号进行转化。
可选的,所述温度控制装置为气冷式温度控制箱,用于控制多个所述测试点上的初始温度。
根据本实用新型提供的具体实施例,本实用新型公开了以下技术效果:
本实用新型提供一种用于桥面铺装结构的融冰能力评估装置及方法,该装置包括测试件、电极、加压导电装置,温度控制装置、温度传感装置,以及温度测试装置;测试件通过电极与加压导电装置连接,测试件通过温度传感装置与温度测试装置连接;温度控制装置包围测试件;首先在测试件中的沥青铺装层上布设多个测试点,然后启动温度控制装置,使多个测试点的初始温度相同;再启动加压导电装置,获取多个测试点达到规定温度时所需时间的试验数据并对试验数据进行弃差处理,根据试验结果,精确直观地评估桥面铺装结构的融冰能力。
本实用新型可以根据实例中不同的桥面结构制作测试件,通过评估装置和评估方法直观的评估不同桥面铺装结构的融冰能力,提高桥面铺装结构融冰能力测试的精确性和可靠性,为桥面导电融冰材料的选择提供了有力的支持。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例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实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例中的用于桥面铺装结构的融冰能力评估装置结构示意图;
图2为本实用新型实施例中的测试件沥青铺装层表面测点布设图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型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实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。
为了解决直接测试导电骨料层的导电效果只能间接反映桥面铺装结构的融冰效果,不能全面、直观的评估桥面铺装结构的融冰能力的技术问题。
本实用新型提供一种用于桥面铺装结构的融冰能力评估装置,通过融冰能力评估装置,以测试出沥青铺装层表面温度的方式,全面、直观的对桥面铺装结构的融冰能力的评估。
实施例一
本实施例提供一种用于桥面铺装结构的融冰能力评估装置,通过融冰能力评估装置,测试出沥青铺装层表面温度的方式,直观的表现出热量传递到沥青铺装层表面的效率,进而全面、直观的对桥面铺装结构的融冰能力的评估。
图1为用于桥面铺装结构的融冰能力评估装置结构示意图,如图1所示,所述融冰能力评估装置包括:测试件1、加压导电装置2、电极3、温度控制装置4、温度测试装置(5-6)以及温度传感装置7;测试件1通过电极3与加压导电装置4连接,测试件1通过温度传感装置7与温度测试装置(5-6)连接;温度控制装置4包围测试件1;其中,测试件1包括:功能层和连接于功能层之间的钢筋网格9;功能层由下至上依次包括:水泥混凝土层8、防水粘结层10、导电骨料层11以及沥青铺装层12;电极3嵌入在导电骨料层11中;温度传感装置7布设在沥青铺装层12表面多处,使测试件1形成具有多个测试点的测试区域、。
其中,测试件1为测试件为实体桥面铺装的模拟结构,其测试件1制作过程,具体包括:
步骤1:制作规定尺寸和规定钢筋规格的钢筋网格9;其中钢筋网格9为三层式长方体结构,下层嵌入水泥混凝土层,深度为10mm~15mm,中层依次填充防水粘结层和导电骨料层,上层填充沥青铺装层;钢筋网格中的钢筋为直径为1mm~10mm;钢筋整体尺寸为180~240mm×180~240mm×35~45mm;钢筋网格分为多个小网格,上层与中层网格间距为10mm~15mm,中层与下层网格间距为10mm~20mm;沥青铺装层12为热拌沥青混合料,厚度为30~40mm;防水粘结层10为环氧树脂或聚氨酯或高性能乳化沥青等材料,撒布量可为0.2kg/m2~1.8kg/m2;导电骨料层11的骨料粒径为4.75mm~13.2mm;
步骤2:用快固化绝缘漆涂塑处理钢筋网格9,涂塑材料可为聚乙烯树脂或环氧树脂,并且通过万能表检验钢筋网格9的导电性。
步骤3:根据设计的配合比拌合水泥混凝土并且将混凝土拌合物装入车辙板模具中,将涂塑钢筋网格9插入水泥拌合物中,插入深度为5mm~10mm,在温度为20±2℃、湿度95%的标准养护室养护7天,形成带涂塑钢筋网格的水泥混凝土试件模型;
步骤4:在带涂塑钢筋网格的水泥混凝土试件模型内填充防水粘结层10、导电骨料层11,将2个电极3(正电极和负电极)嵌入在导电骨料层11侧面一端;
步骤5:根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)拌合沥青混合料,装上试模框架,迅速将拌和好的沥青混合料均匀地由边至中装入半成品测试件模型中,中部略高于四周,碾压成型;将温度传感装置7黏贴于沥青铺装层12表面,形成多个测试点在常温下养护48h后脱模,形成初步测试件;其中,边缘测试点与测试件边缘间距为20mm~100mm。
步骤6:将初步测试件1放置于温度控制装置4进行控温养护的时间为4h~8h,养护温度为-25℃~-2℃,制作成测试件1。
加压导电装置2与电极3通过导线相连接;加压导电装置2包括:控温器和变压器,二者放置于同一控制箱内;加压导电装置2为可调式电压装置,用于在安全电压下可调任意电压。
电极3,包括正电极和负电极,且都嵌入所述导电骨料层11中;电极3的材料为铜质或铁质;电极3通过导线与加压导电装置2连接。
温度传感装置7为热电偶装置束,测试温度范围为-40℃~150℃,测试精度精度小于0.1℃;热电偶装置输有15~35个热电偶;每个热电偶的间距为20mm~100mm。
温度测试装置(5-6)包括计算机控制装置5和信号转化装置6;计算机控制装置5用于数据的收集、弃差检验、分析以及计时功能;其中,弃差标准为:当一次试验某个测试点的试验值与平均值之差大于标准差K倍时,该测试点试验数据应予以舍弃,同时保证一次试验有效测试点不少于总测试点的80%。K取值范围为1.5~3.5,测试点数为15~35;如当测试点数为15时,K取1.5,当测试点数为35时,K取3.5,即当测试点数为16~34时,按线性差值的方法取K值;信号转化装置6用于对所述温度传感装置输出的信号进行转化处理。
温度控制装置4为气冷式温度控制箱,用于控制所述多个测试点的初始温度;温度控制装置4通过垂直方向循环输入一定温度的气流以达到控制温度的目的,控温精度小于0.1℃,控温范围为-30℃~60℃。
其中,规定沥青铺装层表面融冰温度为1℃~4℃,规定沥青铺装层表面的初始温度在0度以下。
本实施例提供一种以完整的桥面融冰铺装结构作为测试件,对导电骨料层进行加压导电,测试出沥青铺装层表面温度,精确直观的测试出桥面铺装结构的融冰能力,且本实施例试验结果真实和可靠。
本实用新型可以根据实例中不同的桥面结构制作测试件,通过该测试装置直观的评估不同桥面铺装结构的融冰能力,提高桥面铺装结构融冰能力测试的精确性和可靠性,为桥面导电融冰材料的选择提供了有力的支持。
实施例二
本实施例提供一种有具体参数的用于桥面铺装结构的融冰能力评估装置,通过融冰能力评估装置,测试出沥青铺装层表面温度的方式,全面、直观的对桥面铺装结构的融冰能力的评估。
本实用新型公开了一种用于桥面融冰功能铺装结构的融冰能力测试装置,包括测试件1、加压导电装置2、温度测试装置(5-6)、温度控制装置4、电极装置3和连接于测试件1与温度测试装置(5-6)的温度传感装置7,所述温度测试装置(5-6)包括计算机控制装置5和信号转化装置6。
测试件1包括钢筋网格9、水泥混凝土层8、防水粘结层10、导电骨料层11和沥青铺装层12;钢筋网格9为三层式长方体结构,下层嵌入水泥混凝土层中,深度为15mm,中层填充防水粘结层10和导电骨料层11,上层填充沥青铺装层12;钢筋的直径为6mm,钢筋整体尺寸为240mm×240mm×45mm,其分为36个小格网,每个小格网的尺寸约40mm×40mm×45mm,上层与中层网格间距为15mm,中层与上层网格间距为15mm;沥青铺装层12为OGFC-10沥青混合料,厚度为40mm;防水粘结层10为环氧树脂,撒布量为0.8kg/m2;导电骨料层11的骨料粒径为9.6mm;水泥凝土层8为C40水泥混凝土;其中,有关如何制作测试件的相关步骤在本实用新型实施例一中已经阐述,在此不再说明。
加压导电装置2采用24伏加压;
电极3为铁质电极,设置有2个,嵌入导电骨料层11中分别作为正、负极;
温度传感装置7为K型热电偶束,每束有25个热电偶装置,热电偶装置的间距为e=50mm,各边缘测点与测试件边缘间距为d=50mm,形成具有25个测点的测试区域,如图2所示;
温度测试装置(5-6)包括计算机控制装置5和信号转化装置6;计算机控制装置用于数据的收集、弃差检验和分析以及计时功能;其中,弃差标准为:当一次试验某个测试点的试验值与平均值之差大于标准差K倍时,该测点试验数据应予以舍弃,同时保证一次试验有效测试点不少于总测试点的80%。K取值范围为1.5~3.5,测点数为15~35。当测点数为15时,K取1.5,当测点数为35时,K取3.5,当测点数为16~34时,按线性差值的方法取K值;信号转化装置6用于对温度传感装置7输出的信号进行转化。
本实施例首先在测试件1中的沥青铺装层11上布设25个测试点,然后启动温度控制装置4,使多个所述测试点的初始温度相同;其中,所述初始温度控制在0度以下;通过启动加压导电装置2对导电骨料层11加热,可实现对完整的桥面铺装结构测试件1进行可控的加压导电,热量经过沥青铺装层12传递至其表面;通过温度传感装置7采集沥青铺装层12表面上测试点的温度信号并经过信号转化装置6,将温度信号转化为电信号,进入计算机控制装置5,计算机控制装置5对电信号进行弃差检验功能和分析功能,获取试验结果,根据试验结果,全面、直观的对桥面铺装结构的融冰能力的评估。
本实用新型可以根据实例中不同的桥面结构制作测试件,通过该测试装置直观的评估不同桥面铺装结构的融冰能力,提高桥面铺装结构融冰能力测试的精确性和可靠性,为桥面导电融冰材料的选择提供了有力的支持。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本实用新型的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。