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原文传递一种沥青胶结料耦合老化试验装置及方法

专利名称：	一种沥青胶结料耦合老化试验装置及方法
摘要：	本发明公开了一种沥青胶结料耦合老化试验装置，涉及沥青性能测试技术领域。其中的沥青胶结料耦合老化试验装置包括控制系统、多环境介质模拟系统和盛样系统。本发明公开了一种沥青胶结料耦合老化试验方法，通过控制系统选择老化模式、监测老化条件，控制多环境介质模拟箱内超声波动水浴箱、电热式加湿器、多翼式离心风扇、紫外线模拟灯、电热丝和温湿度控制器协同运作，同时模拟自然界中温度、紫外线、氧气、动水、静水等环境因素对沥青胶结料老化行为的影响，使沥青胶结料室内老化模拟结果更符合实际沥青路面的服役状况。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京林业大学
发明人：	李强;孟元鹏;罗桑;李国芬;赵康
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201910648021.7
公开号：	CN110243753A
分类号：	G01N17/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N17
申请人地址：	210037 江苏省南京市玄武区龙蟠路159号
主权项：	1.一种沥青胶结料耦合老化试验装置，其特征在于，包括控制系统、多环境介质模拟系统和盛样系统，试验装置为外形尺寸(深×宽×高)700mm×1120mm×1200mm的长方体箱体。 2.根据权利要求1所述的沥青胶结料耦合老化试验装置，其特征在于，所述控制系统包括显示器(1)和操作台(2)。显示器(1)为LED液晶显示器，设置值与实际值双数显示，操作台(2)中按钮采用防水防漏电按钮，包括电源按钮、短期老化模式按钮、长期老化模式按钮、紧急停止按钮和试验参数调节及选择按钮。 3.根据权利要求1所述的沥青胶结料耦合老化试验装置，其特征在于，所述多环境介质模拟系统包括多环境介质模拟箱(3)、超声波动水浴箱(4)、电热式加湿器(5)、多翼式离心风扇(6)、电热丝(7)、紫外线灯(8)和温湿度控制器(9)。多环境介质模拟箱(3)采用三层复合结构。外壁采用优质A3#冷钢板并覆盖环保漆；内壁采用不锈钢板，钣金折弯，氩弧焊接而成；中间采用玻璃纤维隔热夹层。内部工作室尺寸为(深×宽×高)500mm×750mm×950mm。通过超声波动水浴箱(4)模拟动水冲刷老化条件；通过电热式加湿器(5)模拟静水湿润老化条件；通过电热丝(7)加热模拟高温老化条件；通过多翼式离心风扇(6)循环空气提供氧老化条件并且调节多环境介质模拟箱(3)内的温度和湿度条件；通过紫外线灯(8)全方位照射模拟紫外线老化条件；通过温湿度控制器(9)采集空气温度和湿度数据，并通过计算机程序自动控制电热式加湿器(5)、多翼式离心风扇(6)和电热丝(7)的运作。 4.根据权利要求1所述的沥青胶结料耦合老化试验装置，其特征在于，所述盛样系统包括电动机(10)、传动轴(11)和盛样台(12)。电动机(10)设置在多环境介质模拟箱(3)顶部，通过电动机(10)带动传动轴(11)和盛样台(12)进行旋转和升降。盛样台(12)为直径315mm的圆形多孔钢板，台上可固定八个直径53mm的上部开口模具。盛样台(12)旋转速率为5.5r/min，升降速率为15mm/s，升降幅度为距超声波动水浴箱(4)底部70mm-170mm，每次升降到顶端和底端各停顿10s。 5.根据权利要求2所述的沥青胶结料耦合老化试验装置，其特征在于，所述老化模式包括短期老化模式和长期老化模式。在选择短期老化模式时，通过电热丝(7)加热并保持空气温度至短期老化所设定温度水平，通过多翼式离心风扇(6)进行空气循环，盛样台(12)同时进行旋转。在选择长期老化模式时，先进行短期老化，然后电热丝(7)停止运转，降低多环境介质模拟箱(3)中空气温度至长期老化所设定温度水平；在超声波动水浴箱(4)中注水至150mm刻度线并加热至长期老化所设定水温水平；电热式加湿器(5)进行运转，保持相对湿度达到设定湿度水平；按所选择波长进行紫外线灯(8)照射；盛样台(12)同时进行旋转和升降。 6.根据权利要求3所述的沥青胶结料耦合老化试验装置，其特征在于，所述超声波动水浴箱(4)位于多环境介质模拟箱(3)底部，包括超声波发生器(13)、超声波换能器(14)和恒温水浴箱(15)。超声波发生器(13)通过航空插头连接超声波换能器(14)，超声波换能器(14)紧贴在恒温水浴箱(15)的底面。超声波发生器(13)把市电转换成与超声波换能器(14)相匹配的高频交流电信号，驱动超声波换能器(14)工作。超声波换能器(14)把输入的电功率转换成超声波带动恒温水浴箱(15)内水体振动，超声波频率最高可达40kHz。恒温水浴箱(15)尺寸为(深×宽×高)400mm×400mm×200mm，最大可蓄水32L；内设加热丝(16)和温度感应器(17)，以控制水温达到设定水平。 7.根据权利要求3所述的沥青胶结料耦合老化试验装置，其特征在于：所述电热式加湿器(5)和多翼式离心风扇(6)均位于多环境介质模拟箱(3)底部，对称布置在超声波动水浴箱(4)左右侧，分别距左、右侧内壁各20mm。电热式加湿器(5)可调节相对湿度最大可达95％。多翼式离心风扇(6)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，风量最大可达5.70m3/min。电热丝(7)位于多环境介质模拟箱(3)右侧内壁，可加热多环境介质模拟箱(3)内空气最高至220℃。通过温湿度控制器(9)内的温度和湿度传感器分别进行多环境介质模拟箱(3)内空气温度和湿度数据采集；通过Jess语言编辑程序，设定逻辑关系，对采集到的空气温度和湿度数据与设定的控制目标进行比较判断；根据判断结果通过温湿度控制器(9)中的输出继电器实现对电热式加湿器(5)、多翼式离心风扇(6)和电热丝(7)的自动化控制，从而保证多环境介质模拟箱(3)内部的空气温度和湿度始终保持在设定目标允许误差范围内。 8.根据权利要求3所述的沥青胶结料耦合老化试验装置，其特征在于，所述紫外线灯(8)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。共四根不同波长的紫外线灯管布置在多环境介质模拟箱(3)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，可通过控制系统选择。 9.一种沥青胶结料耦合老化试验方法，其特征在于，基于权利要求1所述的一种沥青胶结料耦合老化试验装置，包括以下步骤：步骤1、根据沥青种类确定短期老化温度；根据地区气象资料，包括温度、年平均降雨量、空气相对湿度和紫外线强度，确定试验所需的长期老化温度、超声波频率、相对湿度、紫外线波长。步骤2、按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》《JTG E20-2011》T 0602-2011试验方法制备八个沥青试样，每个试样为3.2mm均匀厚度的沥青薄膜，质量为50g±0.5g。步骤3、分别按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》《JTG E20-2011》T 0604-2011、T 0606-2011和T 0605-2011测定沥青胶结料老化试验前的针入度、软化点和延度。步骤4、将全部模具固定到盛样台(12)上，在操作台(2)设定短期老化温度、长期老化温度、超声波频率、相对湿度、紫外线灯波长。点击短期老化模式按钮，启动温湿度控制器(9)，电热丝(7)开始加热并保持空气温度至短期老化温度水平。多翼式离心风扇(6)进行空气循环，盛样台(12)同时进行5.5r/min的旋转运动，沥青试样持续老化85min。短期老化完成后，盛样台(12)停止转动。间隔取出八个模具中的四个，刮入一洁净的容器内混匀。步骤5、在超声波动水浴箱(4)中注水至150mm刻度线。点击长期老化模式按钮，电热丝(7)、多翼式离心风扇(6)和恒温水浴箱(15)开始调节并保持空气和水温至长期老化温度水平，电热式加湿器(5)调节并保持空气至相对湿度水平，紫外线灯(8)进行照射。盛样台(12)同时进行5.5r/min的旋转和15mm/s的升降，沥青试样持续老化到设定时间。长期老化完成后，所有装置停止工作。取出剩余四个模具，将试样刮入一洁净的容器内混匀。步骤6、分别按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》《JTG E20-2011》T 0604-2011、T 0606-2011和T 0605-2011依次测定沥青胶结料短期和长期老化试验后的针入度、软化点和延度。按下式计算短期老化和长期老化后沥青胶结料的残留针入度比、残留软化点比和残留延度比。 KP——沥青胶结料老化试验后残留物针入度比(％)； P1——沥青胶结料老化试验前原试样的针入度(0.1mm)； P2——沥青胶结料老化试验后残留物的针入度(0.1mm)。 KT——沥青胶结料老化试验后残留物软化点比(％)； T1——沥青胶结料老化试验前原试样的软化点(℃)； T2——沥青胶结料老化试验后残留物的软化点(℃)。 KD——沥青胶结料老化试验后残留物延度比(％)； D1——沥青胶结料老化试验前原试样的延度(cm)； D2——沥青胶结料老化试验后残留物的延度(cm)。
所属类别：	发明专利