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原文传递沥青混合料积聚型水气运动参数检测装置及方法

专利名称：	沥青混合料积聚型水气运动参数检测装置及方法
摘要：	本发明公开了一种沥青混合料积聚型水气运动参数检测装置，包括密闭腔体、磁悬浮天平、样品桶、恒温循环浴A、蒸气供应系统和真空泵；所述磁悬浮天平和样品桶均设于密闭腔体内，且样品桶悬挂于磁悬浮天平下方的挂钩上；所述恒温循环浴A设于密闭腔体的外围，用于控制密闭空腔内的温度；所述密封空腔设有气体出入口，气体出入口通过第一管道分别与蒸气供应系统、真空泵和回压管道连通。本发明还公开了一种沥青混合料水气运动参数检测方法，能准确快速确定沥青混合料内水气运动参数。本发明的有益效果为：可准确、快速地量化沥青路面在实际服役环境下的“透气”、“保水”能力，无论从测试方法的合理性、试验精度还是试验时间上较现有试验方法具有显著的进步。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	武汉理工大学
发明人：	黄婷婷;罗蓉;涂崇志
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910758428.5
公开号：	CN110455665A
代理机构：	湖北武汉永嘉专利代理有限公司
代理人：	周舒蒙
分类号：	G01N5/02(2006.01);G;G01;G01N;G01N5
申请人地址：	430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号
主权项：	1.一种沥青混合料积聚型水气运动参数检测装置，其特征在于，包括密闭腔体、磁悬浮天平、样品桶、恒温循环浴A、蒸气供应系统和真空泵，所述密闭腔体内设温度探头；所述磁悬浮天平和样品桶均设于密闭腔体内，且样品桶悬挂于磁悬浮天平下方的挂钩上；所述恒温循环浴A设于密闭腔体的外围，用于控制密闭空腔内的温度；所述密封空腔设有气体出入口，气体出入口通过第一管道分别与蒸气供应系统、真空泵和回压管道连通，回压管道连通氮气供应设备。 2.如权利要求1所述的沥青混合料积聚型水气运动参数检测装置，其特征在于，所述蒸气供应系统包括内装有蒸馏水的试剂小瓶和用于为试剂小瓶加热使蒸馏水汽化的恒温循环浴B，所述试剂小瓶的顶部设有蒸气出口，蒸气出口与第一管道连通。 3.如权利要求2所述的沥青混合料积聚型水气运动参数检测装置，其特征在于，各管道上均配置有用于通断的阀门，各管道以及对应配置的阀门均设于保温区域内。 4.如权利要求1所述的沥青混合料积聚型水气运动参数检测装置，其特征在于，所述磁悬浮天平为非直接接触式天平。 5.一种沥青混合料积聚型水气运动参数检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、提供权利要求1～4中任意一项所述检测装置；步骤二、提供圆柱形的沥青混合料待测样品，测得尺寸参数后放入所述检测装置的样品桶内干燥处理，待样品相对湿度RH1为0时记录样品初始质量M0；步骤三、设计并实施不同设定温度下的多种相对湿度梯度水气运动试验，得到设定多种试验温度，以及各试验温度时不同相对湿度梯度下样品的水气吸附量随时间变化的数据，并绘制关系图；所述水气吸附量为吸附水气后样品的质量Mt与步骤二中所得样品初始质量M0之差；步骤四、根据各相对湿度梯度下样品的水气吸附总量随时间变化的关系图形，并结合沥青混合料水气运动模型进行拟合，得到纯水气压环境各相对湿度梯度下沥青混合料的水气运动参数，即水气扩散系数D和保水度θ；并运用转换公式换算成标准大气、相同水气压条件下对应的水气运动参数： (1)、沥青混合料水气运动模型为：式(1)中：M(t)为置于相对湿度RH2中的沥青混合料样品吸收的水气质量，g；M(∞)为相对湿度RH2下沥青混合料样品能够吸收的最大水气质量，g；a为圆柱体沥青混合料样品的半径，mm；H为沥青混合料样品高度，mm；D为沥青混合料内部水气扩散系数，mm2/s；t为时间，s；m、k＝1、2、3…； (2)、为了更好地进行不同样品之间的横向对比，定义保水度θ，即单位质量沥青混合料样品能够吸收的最大水气质量： θ＝M(∞)/M0 (2) (3)、转换后得到的水气扩散系数方程为：式(3)中：Datm为标准大气、相同水气压P条件下的水气扩散系数，mm2/s；D为试验得到的纯水气压P下的水气扩散系数，mm2/s；P为水气压，mbar；σw为水分子直径，m；σa为干燥空气分子平均直径，m；Patm为标准大气压，mbar；Mw为水分子摩尔质量，g/mol；Ma为干燥空气分子平均摩尔质量，g/mol；θatm为标准大气、相同水气压P条件下的保水度，‰；θ为试验得到的纯水气压P下的保水度，‰；K为转换系数，常数，无量纲。 6.如权利要求5所述的沥青混合料积聚型水气运动参数检测方法，其特征在于，步骤三的具体方法为： (1)、设定试验温度及相对湿度梯度，根据水蒸气在该设定试验温度下的饱和蒸气压psat，计算得到反应腔体内需要达到的蒸气压p，并利用所述检测装置的蒸气供应系统向密闭腔体内通入设定压力的蒸气；利用恒温循环浴保证试验温度，高精度的磁悬浮天平以时间T为间隔称量处于相对湿度RH2中沥青混合料样品的质量Mt并记录数据； (2)、测试样品在设定试验温度和相对湿度梯度下的水气吸附量随时间的变化量，并记录数据；所述水气吸附量为吸附水气后样品的质量Mt与步骤二中所得样品初始质量M0之差； (3)、将不同试验温度及相对湿度梯度样品的水气吸附量随时间的变化量数据汇总并绘制关系图形。 7.如权利要求5所述的沥青混合料积聚型水气运动参数检测方法，其特征在于，对密闭腔体进行抽真空预处理，具体方法为：通过回压管道向密闭腔体内缓慢通入1个标准大气压的高纯氮气回压，结束后升起磁悬浮天平，将加热烘干的沥青混合料试验样品置于样品桶中，调节磁悬浮天平平衡后再次放入密闭腔体内；设定温度为40℃，同时对密闭腔体持续抽真空，以除去密闭腔体内以及可能吸附在样品表面及内部的杂质分子，并对样品进行干燥处理，使得其内部相对湿度RH1为0；通过磁悬浮天平记录的样品质量随时间的变化，当样品质量变化量在半小时内稳定在磁悬浮天平称量精度范围内时可认为预处理充分，可结束该步。 8.如权利要求5所述的沥青混合料积聚型水气运动参数检测方法，其特征在于，对所述检测装置的试剂小瓶进行中冷冻抽真空处理，具体方法为：采用洁净注射器向磁悬浮重量平衡系统的试剂小瓶中注入约10ml的蒸馏水，然后采用液氮将试剂小瓶温度降至蒸馏水凝固点以下，使用真空泵对试剂小瓶抽真空除去其内部可能存在的空气杂质。
所属类别：	发明专利