CN213986134U - 一种搅拌气流型沥青短期与长期老化一体化试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种搅拌气流型沥青短期与长期老化一体化试验装置，本发明的试验装置可实现氧气环境下短期与长期老化模拟，同时可开展紫外线环境及紫外线、高温、氧气多种环境耦合效应的沥青老化模拟试验，模拟过程中可根据试验需要调节温度、氧气浓度及紫外线照射强度等，装置独特的结构设置可使得气流在搅拌时与试样更充分地接触，模拟老化效果与沥青生产、制备时的老化过程拟合度更高，解决了现有设备不能在同一台设备上开展短期与长期老化两种试验，目前试验设备模拟环境单一、仿真度有限的技术问题；本申请装置结构简单，易操作且功能丰富，清洗及移动方便；同时解决了现有设备结构复杂、难清洗、功能单一、模拟程度低等问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及沥青指标测试用设备领域，特别涉及一种搅拌气流型沥青短期与长期老化一体化试验装置。
背景技术
铺面工程中使用的沥青发生老化的阶段包括短期老化与长期老化，短期老化主要发生于沥青的高温生产、存储与施工过程，而长期老化发生于沥青铺面的长期服役过程中与外界阳光(紫外线)、氧气、高温等环境接触发生不可逆的物理、化学变化即沥青老化。目前，针对沥青长期老化现象的试验室模拟试验与性能验证、评估的方法及可模拟的试验环境条件相对单一，而且对于试验仪器的材料、试验条件等要求异常严格，且在操作中存在较大的安全风险。
现有的沥青老化试验设备不能在同一台设备上进行短期老化与长期老化两种试验，而且现有的试验设备还存在结构复杂、难清洗、功能单一、试验模拟程度低等问题。
实用新型内容
鉴于上述问题，本申请提出了一种搅拌气流型沥青短期与长期老化一体化试验装置，解决了现有的设备不能在同一台设备上进行短期老化与长期老化两种试验且模拟环境单一、仿真度有限的技术问题；本申请装置结构简单，易操作且功能丰富，清洗及移动方便；解决了现有的试验设备结构复杂及难清洗、功能单一、试验模拟程度低等问题。
一种搅拌气流型沥青短期与长期老化一体化试验装置，包括第一缸体和第二缸体；
所述第一缸体用于产生高温气体；
所述第二缸体内部设置试验舱、紫外线灯和搅拌器；所述第二缸体的外部设置用于驱动搅拌器的电机；所述搅拌器用于将试验舱内部的测试样品进行混匀；
所述试验舱内设置温度传感器；通过温度传感器，可以实时掌握及控制试验舱内部的温度；
所述第一缸体通过第一风机为第二缸体和试验舱之间的空间提供高温气体；这部分高温气体用于维持试验舱的外部环境温度；
所述第一缸体通过第二风机为试验舱内部提供高温气体。这部分的高温气体在试验舱内直接参与测试；
所述试验舱设置有进气管、出气管、进料管和出料管；所述第二风机通过进气管为试验舱内部提供高温气体。
在上述方案的基础上，所述搅拌器包括中空轴和搅拌齿；所述搅拌齿均匀地螺纹连接于所述中空轴的外壁上；所述中空轴内部中空且一端开口一端封闭，封闭端靠近电机；所述搅拌齿内部中空且与中空轴内部联通，所述第一缸体通过第三风机为中空轴内提供高温气体。
在上述方案的基础上，所述搅拌齿的远离中空轴的一端为扁喇叭口状。
在上述方案的基础上，所述搅拌齿的远离中空轴的一端与试验舱的内壁之间的距离为1-2mm。
这种设置可以使高温气体直接作用于试样，在搅拌的同时使高温气体与试样更直接的接触；为了增大高温气体与试样的接触面积，搅拌齿的嘴部设置为扁喇叭口状，这种设置还可以更有效的将试样在试验舱内涂匀；搅拌齿与中空轴螺纹连接，在试验后可以拆卸，方便清洗；
在上述方案的基础上，所述试验舱和搅拌齿的材料为石英玻璃。
在上述方案的基础上，所述试验舱两端开放，分别以可拆卸的方式连接有固定头；所述温度传感器设置于靠近电机一侧的内壁上，这种设计方式可以在试验后取出试验舱和搅拌器，拆卸后方便的清洗试验舱及搅拌器。
在上述方案的基础上，所述出气管连接有冷凝器，冷凝器的作用是为了降低从出气管排出的气体温度，同时将高温气体携带的沥青试样中的挥发物在冷凝器中进行冷凝，通过称量测试前后冷凝器的重量来获得测试试样损失的重量。
在上述方案的基础上，所述第一缸体沿气体流动方向依次设置有风机、第一过滤层、U型加热管和第二过滤层；所述风机固定于第一缸体的壁上。第一过滤层和第二过滤层的设置可以给试验舱提供干净的高温气体。
一种搅拌气流型沥青短期与长期老化一体化试验方法，具体如下：
(1)打开第一缸体内的U型加热管，制造出的高温气体分别通过第一风机、第二风机和第三风机对第二缸体和试验舱之间的空间、试验舱(3)内以及中空轴内进行高温预热；
(2)设置于试验舱内的温度传感器随时监控内部的温度，当预热均匀后，通过进料管将试样加入到试验舱内，开启搅拌器，进行短期老化状态的模拟；
(3)步骤(2)结束后，将部分试样从取料管内取出用于短期老化实验的测试，剩余的试样在试验舱内继续进行紫外高温长期老化模拟，开启紫外线灯，控制紫外线辐照度、温度、氧气和时间进行紫外高温长期老化模拟，模拟结束后从取料管内取出试样进行测试。
短期老化具体的测试要求可以参考：公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTGE20-2011，在此不再赘述。
本实用新型具有如下优点：本实用新型通过第一缸体作为高温气体的提供来源，通过三个风机来对第二缸体及试验舱提供高温气体，不但可以降低使用的风险而且可以实现高温气体与试样之间更均匀的接触；本装置解决了现有的设备不能在同一台设备上进行短期老化与紫外长期老化两种试验的问题；同时可以提供紫外线条件以及紫外线与高温、氧气多环境下耦合效应模拟沥青老化的仿真试验，除上述优点外，本实用新型的设备在放置试样和取出试样时无需将试验舱打开，更方便与安全。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1：本实用新型的试验装置结构示意图；
图2：本实用新型试验装置中的试验舱的结构示意图；
图3：本实用新型图2中A部分的放大结构示意图；
图4：本实用新型试验装置中搅拌齿的主视视角结构示意图；
图5：本实用新型试验装置中搅拌齿的俯视视角结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1：
如图1和图2所示，
一种搅拌气流型沥青短期与长期老化一体化试验装置，包括第一缸体1和第二缸体2；
所述第一缸体1用于产生高温气体并将高温气体通过风机输送至第二缸体2；
所述第二缸体2内部设置试验舱3、紫外线灯6和搅拌器5；所述第二缸体2的外部设置用于驱动搅拌器5的电机4；所述搅拌器5用于将试验舱3内部的测试样品进行混匀；
所述试验舱3内设置温度传感器23；
所述第一缸体1通过第一风机13为第二缸体2内和试验舱3外的空间提供高温气体；所述第一缸体1通过第二风机14为试验舱3内部提供高温气体。
如图2所示，所述试验舱3设置有进气管31、出气管32、进料管33和出料管34；所述第二风机14通过进气管31为试验舱3内部提供高温气体。
如图3所示，所述搅拌器5包括中空轴51和搅拌齿52；所述搅拌齿52均匀地螺纹连接于所述中空轴51的外壁上；所述中空轴51内部中空且一端开口一端封闭，封闭端靠近电机4；所述搅拌齿52内部中空且与中空轴51内部联通，所述第一缸体1通过第三风机15为中空轴51内提供高温气体。
如图4和图5所示，作为一个优选的方案，所述搅拌齿52的远离中空轴51的一端为扁喇叭口状，且宽边与所述中空轴51的轴线平行，中空轴51转到时，搅拌齿52的宽口可以增大与沥青试样的接触面积，进而增大高温气体与沥青的接触。
优选的，所述搅拌齿52的远离中空轴51的一端与试验舱3的内壁之间的距离为0.5mm-2mm。
优选的，所述试验舱3和搅拌齿52的材料为石英玻璃，中空轴的材料可以是耐腐蚀不锈钢材料或者耐腐蚀陶瓷材料。
优选的，所述试验舱3两端开放，分别以可拆卸的方式连接有固定头35；所述温度传感器23设置于靠近电机4一侧的内壁上。
所述出气管32连接有冷凝器7。冷凝器7的作用是为了降低从出气管32排出的气体温度，同时将高温气体携带的沥青试样中的挥发物在冷凝器7中进行冷凝、截留，模拟结束后通过称量测试前后冷凝器的重量来获得测试试样损失的重量。
第一缸体1作为高温气体的来源，为了提供清洁的高温气体，所述第一缸体1沿气体流动方向依次设置有风机1-1、第一过滤层1-2、U型加热管8和第二过滤层1-3；所述风机1-1固定于第一缸体1的壁上。
第一缸体1和第二缸体2上为了增加其保温效果，可以在其外壁上增加保温层。
实施例2
使用实施例1试验装置测试沥青的短期老化模拟的方法，具体如下：
(1)打开第一缸体1内的U型加热管8，第一缸体制造出的高温气体分别通过第一风机13、第二风机14和第三风机15对第二缸体2和试验舱3之间的空间、试验舱3内以及中空轴51内进行163℃高温预热；
(2)设置于试验舱3内的温度传感器23随时监控内部的温度，当预热均匀后，通过进料管33将试样加入到试验舱3内，之后关闭进料管33；开启搅拌器5进行短期老化状态的模拟。具体的温度、时间设定参考：公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTG E20-2011，在此不再赘述。
测试时使用的气体可以是空气，也可以是氧气，优选纯氧气。
实施例3
使用实施例1试验装置测试沥青的紫外线长期老化实验的方法，具体如下：
(1)在实施例2的短期老化实验结束后，将试样从取料管34内取出部分用于短期老化实验的测试，剩余的试样在试验舱5内继续进行紫外高温长期老化模拟；
(2)开启紫外线灯6，保持紫外线照射到沥青表面的平均强度约1200μW/cm2，紫外线试验箱中沥青在60℃下接受紫外线照射9-14天；具体的紫外线辐照度、温度、氧气和时间也可以根据实际需要情况进行调节；
(3)模拟结束后试样从取料管34内取出进行后续沥青紫外线长期老化的残渣技术指标测试与抗老化性能评估工作。
本实用新型的一种搅拌气流型沥青短期与长期老化一体化试验装置可以提供氧气环境下短期老化和长期老化模拟条件；同时可以提供紫外线条件以及紫外与高温、氧气多环境下耦合模拟仿真试验条件；模拟过程中可以根据模拟条件的需要调节温度、氧气浓度以及紫外线照射强度等因素，本装置独特的结构设置可使得气流在搅拌时与试样更充分的接触。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种搅拌气流型沥青短期与长期老化一体化试验装置，其特征在于：包括第一缸体(1)和第二缸体(2)；
所述第一缸体(1)用于产生高温气体；
所述第二缸体(2)内部设置试验舱(3)、紫外线灯(6)和搅拌器(5)；所述第二缸体(2)的外部设置用于驱动搅拌器(5)的电机(4)；所述搅拌器(5)用于将试验舱(3)内部的测试样品进行混匀；
所述试验舱(3)内设置温度传感器(23)；
所述第一缸体(1)通过第一风机(13)为第二缸体(2)内和试验舱(3)外的空间提供高温气体；所述第一缸体(1)通过第二风机(14)为试验舱(3)内部提供高温气体。
2.根据权利要求1所述的搅拌气流型沥青短期与长期老化一体化试验装置，其特征在于：所述试验舱(3)设置有进气管(31)、出气管(32)、进料管(33)和出料管(34)；所述第二风机(14)通过进气管(31)为试验舱(3)内部提供高温气体。
3.根据权利要求2所述的搅拌气流型沥青短期与长期老化一体化试验装置，其特征在于：所述搅拌器(5)包括中空轴(51)和搅拌齿(52)；所述搅拌齿(52)均匀地螺纹连接于所述中空轴(51)的外壁上；所述中空轴(51)内部中空且一端开口一端封闭，封闭端靠近电机(4)；所述搅拌齿(52)内部中空且与中空轴(51)内部联通，所述第一缸体(1)通过第三风机(15)为中空轴(51)内提供高温气体。
4.根据权利要求3所述的搅拌气流型沥青短期与长期老化一体化试验装置，其特征在于：所述搅拌齿(52)的远离中空轴(51)的一端为扁喇叭口状，且宽边与所述中空轴(51)的轴线平行。
5.根据权利要求3所述的搅拌气流型沥青短期与长期老化一体化试验装置，其特征在于：所述搅拌齿(52)的远离中空轴(51)的一端与试验舱(3)的内壁之间的距离为1-2mm。
6.根据权利要求3所述的搅拌气流型沥青短期与长期老化一体化试验装置，其特征在于，所述试验舱(3)和搅拌齿(52)的材料为石英玻璃。
7.根据权利要求2所述的搅拌气流型沥青短期与长期老化一体化试验装置，其特征在于：所述试验舱(3)两端开放，分别以可拆卸的方式连接有固定头(35)；所述温度传感器(23)设置于靠近电机(4)一侧的内壁上。
8.根据权利要求2所述的搅拌气流型沥青短期与长期老化一体化试验装置，其特征在于：所述出气管(32)连接有冷凝器(7)。
9.根据权利要求1所述的搅拌气流型沥青短期与长期老化一体化试验装置，其特征在于：所述第一缸体(1)沿气体流动方向依次设置有风机(1-1)、第一过滤层(1-2)、U型加热管(8)和第二过滤层(1-3)；所述风机(1-1)固定于第一缸体(1)的壁上。
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