CN214251951U - 一种多因素耦合沥青老化试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种多因素耦合沥青老化试验装置，包括老化试验箱和控制系统，还包括多环境因素耦合系统和盛样系统；所述多环境因素耦合系统包括设置在老化试验箱底部的恒温水箱、设置在老化试验箱内的紫外灯光、多翼式离心风扇以及电热式加湿器；所述盛样系统包括设置在老化试验箱底部的转盘；所述恒温水箱与老化试验箱的顶部通过水泵及管道连通，所述管道顶部通过三通水阀连接至安装于老化试验箱顶部两侧的第一喷头和第二喷头；所述恒温水箱、电热式加湿器、水泵、多翼式离心风扇以及转盘分别与控制系统通信连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种多因素耦合沥青老化试验装置，属于沥青材料试验装置领域。
背景技术
在我国，沥青路面目前在已经建成的高速公路和其它中高等级公路中占了很大一部分的比重，原因是沥青路面具有优越的行车性能和良好的使用性能。但是沥青路面在服役的过程中，不可避免的伴随着沥青材料的老化，使得沥青混合料的性能下降，从而造成路面的各种性能指标下滑，导致其耐久性降低、预期寿命变短。
大多数高等级路面中都用沥青路面，但是由于沥青材料的老化衰退，导致路面整体的使用性能和耐久性能逐步下降却是一个十分重要的问题，这也被道路界的学者们非常看重。沥青老化是沥青物理化学性质发生劣化的过程。沥青生产出来后，被氧、阳光(紫外线)、水、热等环境因素影响作用下产生物理化学作用，使得沥青材料内部的化学基本组分和分子结构发生改变，从而发生沥青劣化。由于沥青老化，使得沥青混合料的材料物理力学性能随着时间的推移逐年衰退，进而影响行车舒适性和使用耐久性。因此，研究各种因素下沥青老化方式和影响因素，对提高沥青抗老化性能、增加沥青混凝土路面的使用寿命有着积极而深远的作用和意义。
目前对沥青进行室内老化模拟一般采用薄膜烘箱、压力老化仪、紫外线老化仪等试验装置和方法，因此只能模拟在单一环境介质(温度、氧气或紫外线)作用条件下的沥青老化，而真实沥青一般受到氧、阳光(紫外线)、水、热等多因素耦合影响。因此，在进行沥青老化时，需要建立一种可以模拟多因素耦合作用的室内老化试验装置。
实用新型内容
实用新型目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本实用新型提供一种操作简单，可在多因素耦合影响下的多功能沥青老化实验装置。
技术方案：一种多因素耦合沥青老化试验装置，包括老化试验箱和控制系统，其特征在于：还包括多环境因素耦合系统和盛样系统；所述多环境因素耦合系统包括设置在老化试验箱底部的恒温水箱、设置在老化试验箱内的紫外灯光、多翼式离心风扇以及电热式加湿器；所述盛样系统包括设置在老化试验箱底部的转盘；
所述恒温水箱与老化试验箱的顶部通过水泵及管道连通，所述管道顶部通过三通水阀连接至安装于老化试验箱顶部两侧的第一喷头和第二喷头；
所述恒温水箱、电热式加湿器、水泵、多翼式离心风扇以及转盘分别与控制系统通信连接。
本实用新型进一步限定的技术方案为：所述老化试验箱包括底座、箱体及盖体组件，所述底座上设有一组地漏，所述地漏与恒温水箱连通；所述紫外灯光设置在所述盖体组件的下方，所述多翼式离心风扇设置在盖体组件的侧方。
进一步的，在所述老化试验箱顶部侧面还设有热风出口。
进一步的，所述控制系统位于所述老化试验箱体的外部，所述转盘设置在所述底座的中间。
进一步的，所述恒温水箱设置有进水口和出水口，所述出水口位于所述进水口的下方。
进一步的，所述老化试验箱内还设有温度传感器、湿度传感器。
进一步的，所述控制系统包括控制显示屏，所述控制显示屏上方设有温、湿度显示器。
进一步的，所述盛样系统还包括电动机及传动轴，所述电动机设置在恒温水箱底部，所述电动机通过传动轴与转盘动力传动。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型可实现不同温度降雨环境下与有紫外光、温度、湿度等多种条件组合下沥青的老化试验，其可以通过控制界面调节恒温水箱电热丝、紫外灯光、多翼式离心风扇、电热式加湿器得以实现。与现有单一功能实验装置相比，优化了功能和提高了实验效率，且该设备安全可靠、操作简便，所以能更全面真实模拟室外沥青老化环境，更加准确反映沥青老化性能，为更好的开展沥青老化研究提供保障。
附图说明
图1为多因素耦合沥青老化试验装置示意图；
图中：1.老化实验箱；2.水管；3.恒温水箱；4.进水口；5.出水口；6.地漏；7.转盘；8.电热式加湿器；9.装置操作界面；10.湿温度显示器；11.热风出口；12.第一喷头；13.紫外灯光；14.多翼式离心风扇；15.三通水阀；16.第二喷头；17.水泵。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型。
如图1所示：本实施例提供一种多因素耦合沥青老化试验装置，包括老化试验箱1、控制系统、多环境因素耦合系统和盛样系统；其中：
多环境因素耦合系统包括设置在老化试验箱底部1的恒温水箱3、设置在老化试验箱内的紫外灯光13、多翼式离心风扇14以及电热式加湿器8；
恒温水箱3与老化试验箱1的顶部通过水泵17及水管2连通，水管顶部通过三通水阀15连接至安装于老化试验箱顶部两侧的第一喷头12和第二喷头16；恒温水箱设置有进水口4和出水口5，出水口位于进水口的下方。
老化试验箱为封闭式结构，包括底座、箱体及盖体组件，底座上设有一组地漏6，地漏与恒温水箱3连通；将试验箱内的水再次引导入恒温水箱，实现水的循环利用。老化试验箱为外形尺寸(深×宽×高)700mm×1200mm×1200mm的长方体箱体，其采用铁皮制成。
紫外灯光13设置在盖体组件的下方，多翼式离心风扇设置在盖体组件的侧方。
盛样系统包括设置在恒温水箱下方的电动机和设置在老化试验箱底部中间的转盘7，电动机与转盘通过传动轴传动连接。
恒温水箱3、电热式加湿器8、水泵17、多翼式离心风扇14以及转盘7分别与控制系统通信连接。
控制系统位于老化试验箱体的外部，本实施例中的控制系统为触控屏，其装置操作界面9包括试验仓控制界面、恒温水箱控制界面、盛样系统控制界面与水泵控制界面。控制显示屏上方设有温、湿度显示器10。
作为优选，在老化试验箱顶部侧面与多翼式离心风扇对侧设有热风出口11。
作为优选，老化试验箱内还设有温度传感器、湿度传感器。
本实施例中的恒温水箱可调节水温，并通过水泵将水输送至第一、第二喷头，模拟不同温度条件下的降雨过程；电热式加湿器可调节试验箱内湿度条件，可调节相对湿度最大可达95％；试验箱周围设有电热丝，可加热恒温箱内空气最高至220℃；多翼式离心风扇可循环空气提供氧老化条件，多翼式离心风扇采用耐高温长轴马达驱动，迫使空气迅速循环，从而使温度和湿度均匀分布；紫外灯光可以全方位照射模拟紫外线老化；紫外线灯包括两根100W的UVA-340灯管和两根100W的UVB-313灯管，灯管采用耐高温的纳米防雾玻璃保护外壳。四根不同波长的紫外线灯管布置在试验箱顶部内壁上，灯管平行等距布置，相邻灯管中心间距110mm，以保证紫外线照射均匀。不同波长灯管相互交错，模拟不同紫外光强度照射；第一、第二喷头可实现降雨的均匀性；湿温度显示器可显示空气温度和湿度数据，检测恒温箱内部湿温环境。
本实例采用的材料和仪器包括：沥青试样；沥青盛样器皿；烘箱一台；多因素耦合沥青老化试验装置；天平一架。
具体操作步骤如下：
步骤一、用汽油或三氯乙烯将模具洗净后，置105℃±0.5℃烘箱中烘干，并在干燥器中冷却后编号称其质量，准确至0.1g。再将沥青放入烘箱进行加热，然后按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》《JTG E20-2011》T 0602-2011制备试验所需六个沥青试样，分别注入已称质量模具中，其质量为50g±0.5g，冷却至室温。
步骤二、关闭出水口，在恒温水箱中注水至设定的刻度线要求，一般水面高于水泵出水口以及低于恒温水箱进水口即可。
步骤三、打开装置操作界面的开关，同时设定恒温箱温度为163℃，恒温水箱温度为指定的需要的温度、空气相对湿度93％和打开UVB-313紫外灯光，电热丝开始加热并保持空气温度至163℃±0.5℃，以此确定试验所需的老化温度、降雨时的水温、相对湿度以及紫外线波长；打开多翼式离心风扇进行空气循环，迫使空气迅速循环，从而使温度和湿度均匀分布；老化箱体开始加热，同时打开并观察湿温度显示器，看到其是否达到短期老化温度水平，且预热不少于2h，使箱体内空气温度加热均匀，达到要求好，将全部沥青试样放到转盘上。
步骤四、关闭老化试验箱仓门，当恒温箱温度，恒温水箱温度、空气相对湿度和紫外灯光强度达到要求时，在装置操作界面开启转盘按钮，使转盘开始旋转运动，同时注意观察，避免沥青洒出，沥青老化时间为5h；同时可根据试验需要是否开启水泵来模拟水对老化的影响。
步骤五、当老化完成后，关闭装置操作界面的开关，取出六个沥青试样，用三氯乙烯清洗模具，整理试验器材。
本实施例的老化模式包括热老化模式，湿热老化模式，水热老化模式、光热老化模式、水热光老化模式。开启不同组件的对应不同的老化模式，其中高温老化工作模块：电热丝+盛样系统+风扇；湿热老化工作模块：电热丝+电热式加湿器+盛样系统+风扇；水热老化工作模块：恒温水箱+水泵+电热式加湿器+盛样系统+风扇；水热光老化工作模块：恒温水箱+水泵+紫外灯+盛样系统+风扇；光热老化工作模块：电热丝+紫外灯+盛样系统+风扇。
与现有技术相比，本实施例实验装置增加了湿度、不同波长紫外线、等一系列环境介质的影响，更加符合沥青老化实际状况，可以更科学和全面地模拟沥青老化行为。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种多因素耦合沥青老化试验装置，包括老化试验箱和控制系统，其特征在于：还包括多环境因素耦合系统和盛样系统；所述多环境因素耦合系统包括设置在老化试验箱底部的恒温水箱、设置在老化试验箱内的紫外灯光、多翼式离心风扇以及电热式加湿器；所述盛样系统包括设置在老化试验箱底部的转盘；
所述恒温水箱与老化试验箱的顶部通过水泵及管道连通，所述管道顶部通过三通水阀连接至安装于老化试验箱顶部两侧的第一喷头和第二喷头；
所述恒温水箱、电热式加湿器、水泵、多翼式离心风扇以及转盘分别与控制系统通信连接。
2.根据权利要求1所述的多因素耦合沥青老化试验装置，其特征在于：所述老化试验箱包括底座、箱体及盖体组件，所述底座上设有一组地漏，所述地漏与恒温水箱连通；所述紫外灯光设置在所述盖体组件的下方，所述多翼式离心风扇设置在盖体组件的侧方。
3.根据权利要求2所述的多因素耦合沥青老化试验装置，其特征在于：在所述老化试验箱顶部侧面还设有热风出口。
4.根据权利要求3所述的多因素耦合沥青老化试验装置，其特征在于：所述控制系统位于所述老化试验箱体的外部，所述转盘设置在所述底座的中间。
5.根据权利要求4所述的多因素耦合沥青老化试验装置，其特征在于：所述恒温水箱设置有进水口和出水口，所述出水口位于所述进水口的下方。
6.根据权利要求5所述的多因素耦合沥青老化试验装置，其特征在于：所述老化试验箱内还设有温度传感器、湿度传感器。
7.根据权利要求6所述的多因素耦合沥青老化试验装置，其特征在于：所述控制系统包括控制显示屏，所述控制显示屏上方设有温、湿度显示器。
8.根据权利要求7所述的多因素耦合沥青老化试验装置，其特征在于：所述盛样系统还包括电动机及传动轴，所述电动机设置在恒温水箱底部，所述电动机通过传动轴与转盘动力传动。
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