CN109708992A - 一种相变沥青混合料融冰雪效果检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相变沥青混合料融冰雪效果检测装置及检测方法，通过设置测试箱主体以及设置于测试箱主体内的称重台，测试箱主体内设有温控装置和造雪装置，造雪装置出雪口设置于测试箱主体内上端位于称重台上方，还包括用于放置待测试件的上端为开口的保温箱体，保温箱体放置于称重台上，利用设置于测试箱主体内的温控装置和造雪装置，能够模拟真实降雪环境，将待测试件放置于保温箱内，能够保证待测试件真实融雪性能，利用称重台记载在特定环境下，在固定时间内得到放置于保温箱体内的待测试件的融雪质量，从而能够得到待测试件融雪质量参数，本装置结构简单，检测方便，能够模拟得到真实的不同温度和降雪环境下，待测试件的融雪性能参数。

Description

一种相变沥青混合料融冰雪效果检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于沥青检测装置，具体涉及一种相变沥青混合料融冰雪效果检测装置及检测方法。

背景技术

进入21世纪，人们对沥青路面的通达性和功能性要求更高，我国部分地区属于冰冻区，有些地方积雪时间长达3～4个月，如何解决冬季路表积雪与“冰冻”问题对确保行车安全至关重要。

目前国内外的道路除冰雪技术主要有路面外部技术和路面内部技术两大类。路面外部技术主要包括:清除法、融雪剂除雪法；路面内部技术主要包括:热力融雪技术、弹性路面除冰雪技术。然而，清除法效率低、费用高、影响交通及行车安全、且不能长时间作业；而利用机械除冰雪时，冰与路面之间的粘结力较大，单独使用机械除雪效果并不好，对冰面清除不彻底，不能从根本上解决路面的抗滑能力；融雪剂除雪法会对道路基础设施产生腐蚀，给周边环境带来极大破坏。以上除雪技术都属于被动除冰雪，具有一定的滞后性。热力融冰雪技术，其路面施工复杂、施工操作过程严格、路面的整体强度不稳定，而且后期维修养护时需要挖开路面，对通行能力影响较大；弹性路面除雪技术在施工时由于路面材料的高弹性，路面不易压实，造成路面耐久性差。

近年，国内开始对相变材料在道路中的使用开始研究，相变材料是利用相变过程中吸收或释放的热量来进行潜热储能的物质，具有在相变过程中将热量以潜热的形式储存于自身或释放给环境的性能，可以进行热能贮存和温度调节控制，从而主动调控沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、变温速率等，有针对性地解决或抑制在不同气温状况下的沥青路面与温度相关的病害产生。与传统的融雪技术相比，掺加相变材料的沥青路面不仅具有主动、高效等优点，而且可以实现连续、持久融雪化冰，避免使用大量融雪剂造成的一系列不良影响。

但现今尚未有对掺入相变材料的沥青混合料融冰雪效果定量的研究，长安大学有对盐化物自溶雪路面的长期、短期融雪性能研究，北京建筑大学有发明一种室内降雪融雪试验仪器及评价方法，但通过碎冰方式模拟降雪效果、环境模拟由上至下的降温效果不真实，路面也应模拟由上至下的降温模式，车辙板侧面应有保温箱控制温度，且相变沥青混合料的融冰雪效果需要较为精确、持续的测定方式。因此，采用真实环境模拟装置及适合的测定法检测相变材料融冰雪效果是有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相变沥青混合料融冰雪效果检测装置及检测方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种相变沥青混合料融冰雪效果检测装置，包括测试箱主体以及设置于测试箱主体内的称重台，测试箱主体内设有温控装置和造雪装置，造雪装置出雪口设置于测试箱主体内上端位于称重台上方，还包括用于放置待测试件的上端为开口的保温箱体，保温箱体放置于称重台上，测试箱主体一侧设有箱门。

进一步的，保温箱体底部面积大于称重台台面面积。

进一步的，保温箱体内底部填充有砂石层，砂石层上端用于放置待测车辙板试件。

进一步的，温控装置包括温度控制器以及设置于测试箱主体内上端的蒸发器以及与蒸发器通过管道连接的压缩机和冷凝器，压缩机和冷凝器连接，冷凝器与蒸发器连接管道上设有膨胀阀；温度控制器用于控制测试箱主体内温度。

进一步的，造雪装置包括造雪机以及设置于测试箱主体内顶部的造雪***喷头，造雪***喷头通过造雪***管道连接于造雪机。

进一步的，测试箱主体一侧设有观测窗，测试箱主体内设有照明***。

进一步的，测试箱主体内底部固定有多个独立的称重台。

进一步的，保温箱体一侧壁设有可拆卸挡板。

进一步的，还包括固定于测试箱主体上的主控面板，主控面板连接于温控装置、造雪装置和称重台。

一种相变沥青混合料融冰雪效果检测方法，包括以下步骤：

步骤1)、将待测车辙板试件放入保温箱体内，连通保温箱体放入测试箱主体内的称重台上；

步骤2)、初始化称重台，设定待测温度，通过温度控制***保持测试箱主体内温度恒定；

步骤3)、利用造雪装置造雪，实时记录称重台质量变化曲线；

步骤4)、待造雪完成后，保持测试箱主体内温度恒定，利用称重台记录称重台上保温箱体的质量变化曲线，根据以下公式计算融雪速率：

m_i表示i时刻称重台上保温箱体上总质量。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种相变沥青混合料融冰雪效果检测装置，通过设置测试箱主体以及设置于测试箱主体内的称重台，测试箱主体内设有温控装置和造雪装置，造雪装置出雪口设置于测试箱主体内上端位于称重台上方，还包括用于放置待测试件的上端为开口的保温箱体，保温箱体放置于称重台上，测试箱主体一侧设有箱门，利用设置于测试箱主体内的温控装置和造雪装置，能够模拟真实降雪环境，将待测试件放置于保温箱内，能够保证待测试件真实融雪性能，利用称重台记载在特定环境下，在固定时间内得到放置于保温箱体内的待测试件的融雪质量，从而能够得到待测试件融雪质量参数，本装置结构简单，检测方便，能够模拟得到真实的不同温度和降雪环境下，待测试件的融雪性能参数。

进一步的，保温箱体底部面积大于称重台台面面积，防止称重台上落雪，对待测试件融雪质量造成影响，保证称重台上的质量变化是待测试件融雪质量变化值，确保测量数据准确性。

进一步的，保温箱体内底部填充有砂石层，且车辙板侧面受保温控制，较为真实的模拟了路面结构温度变化梯度。

进一步的，温度控制***的蒸发器能较真实的模拟温度由上至下变化的变化方向，且测定时能自主设定温度，及温度变化的速度模拟不同温度变化下的环境，造雪***的造雪机有不同的造雪功率，模拟不同的降雪规模，且其喷头管道部分内设轴流风机，能制造出真实的雪。

进一步的，测试箱主体内底部固定有多个独立的称重台，能够同时进行多组待测试件的测量，保证数据的准确性。

一种相变沥青混合料融冰雪效果检测方法，通过在密封的测试箱主体内内模拟降温和降雪环境，利用在模拟真实环境温度降雪条件下，待测试件在特定时间内的融雪质量，从而得到待测试件的融雪效率曲线，得到待测试件的融雪性能参数。方法简单快捷，准确率高。

附图说明

图1为本发明检测装置轴侧示意图。

图2为本发明检测装置前端示意图。

图3为本发明检测装置后端示意图。

其中：1—造雪机；2—冷凝器；3—膨胀阀；4—压缩机；5—箱门；6—保温箱体；7—称重台；9—主控面板；11—挡板；12-观测窗；13—蒸发器；14—照明灯；15—造雪***管道；16—造雪***喷头；17—车辙板试件；18—测试箱主体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1至图3所示，一种相变沥青混合料融冰雪效果检测装置，包括测试箱主体18以及设置于测试箱主体18内的称重台7，测试箱主体18内设有温控装置和造雪装置，造雪装置出雪口设置于测试箱主体18内上端位于称重台7上方，还包括用于放置待测试件的上端为开口的保温箱体6，测试箱主体18一侧设有箱门5；

保温箱体6底部面积大于称重台7台面面积；

保温箱体6内底部填充有砂石层，砂石层上端设有车辙板试件17；

温控装置包括温度控制器以及设置于测试箱主体18内上端的蒸发器13以及与蒸发器13通过管道连接的压缩机4和冷凝器2，压缩机4和冷凝器2连接，冷凝器2与蒸发器13连接管道上设有膨胀阀3；温度控制器用于控制测试箱主体18内温度；

造雪装置包括造雪机1以及设置于测试箱主体18内顶部的造雪***喷头16，造雪***喷头16通过造雪***管道15连接于造雪机1；

测试箱主体18一侧设有观测窗12，观测窗12采用钢化透明玻璃，测试箱主体18内设有照明***，照明***采用照明灯进行照明，便于观察测试箱主体18内实验状况；

测试箱主体18内底部固定有多个称重台7，本实施例采用四个均匀设置的称重台7，

保温箱体6一侧壁设有可拆卸挡板11；

还包括固定于测试箱主体18上的主控面板，主控面板9连接于温控装置、造雪装置和称重台；

下面结合附图，通过实施例对本发明所述的相变沥青混合料融冰雪效果检测装置的操作方法进行详细说明，本发明保护范围不局限于所述实施例。

相变沥青混合料融冰雪效果测定方法包括如下步骤：

(1)相变沥青混合料车辙板试件成型及放置

考虑实际铺筑相变沥青路面，相变材料主要掺入在表面层，表面层厚度一般在4cm左右，为了相变沥青混合料试件尽可能真实反应路面表面层的融冰雪能力，本发明采用室内轮碾成型的板式试件作为试验对象，根据设计要求，制作4个相同相变材料掺量的沥青混合料车辙板，尺寸为50mm×300mm×300mm，在常温下存放至少24h后脱模，获得相变沥青混合料板式试件，将车辙板分别放入下层已填入砂石的4个保温箱中，将保温箱分别放入测试箱主体内的四个称重台上；

(2)检测主箱的环境准备工作

通过主控制板将4个称重台均去皮处理，此时质量显示均为0g，点开照明灯，选择降温模式，设定初始温度t℃，设定降温的速率；待到箱体温度显示降至设定温度时，选择降雪功率，通过观测窗观测车辙板的降雪量选择性关闭造雪机，此时操作面板称重***显示有4个不同质量；

(3)融雪效果的测定

关闭造雪机后，开始计时，60min后打开检测主箱一号门，记下操作面板称重***Ⅰ号质量为m₁，再60min后，记下操作面板称重***Ⅱ号质量为m₂，同理记下其余称重台上的质量m₃、m₄；

(4)试验结果分析

绘制融雪质量—时间曲线，以融雪速率为指标，反应相变沥青混合料融冰雪的速度；以平均融雪速率为指标，反应相变沥青混合料融冰雪能力的大小；在设定变化温度t℃下，V(t)值越大说明试件在i—i-1段时间内能放出大量热，是主要融冰雪时间段，值越大说明试件在i—i_max段时间内融冰雪能力越强。

Claims (10)

1.一种相变沥青混合料融冰雪效果检测装置，其特征在于，包括测试箱主体(18)以及设置于测试箱主体(18)内的称重台(7)，测试箱主体(18)内设有温控装置和造雪装置，造雪装置出雪口设置于测试箱主体(18)内上端位于称重台(7)上方，还包括用于放置待测试件的上端为开口的保温箱体(6)，保温箱体(6)放置于称重台(7)上，测试箱主体(18)一侧设有箱门(5)。

2.根据权利要求1所述的一种相变沥青混合料融冰雪效果检测装置，其特征在于，保温箱体(6)底部面积大于称重台(7)台面面积。

3.根据权利要求1所述的一种相变沥青混合料融冰雪效果检测装置，其特征在于，保温箱体(6)内底部填充有砂石层，砂石层上端用于放置待测车辙板试件(17)。

4.根据权利要求1所述的一种相变沥青混合料融冰雪效果检测装置，其特征在于，温控装置包括温度控制器以及设置于测试箱主体(18)内上端的蒸发器(13)以及与蒸发器(13)通过管道连接的压缩机(4)和冷凝器(2)，压缩机(4)和冷凝器(2)连接，冷凝器(2)与蒸发器(13)连接管道上设有膨胀阀(3)；温度控制器用于控制测试箱主体(18)内温度。

5.根据权利要求1所述的一种相变沥青混合料融冰雪效果检测装置，其特征在于，造雪装置包括造雪机(1)以及设置于测试箱主体(18)内顶部的造雪***喷头(16)，造雪***喷头(16)通过造雪***管道(15)连接于造雪机(1)。

6.根据权利要求1所述的一种相变沥青混合料融冰雪效果检测装置，其特征在于，测试箱主体(18)一侧设有观测窗，测试箱主体(18)内设有照明***。

7.根据权利要求1所述的一种相变沥青混合料融冰雪效果检测装置，其特征在于，测试箱主体(18)内底部固定有多个独立的称重台(7)。

8.根据权利要求1所述的一种相变沥青混合料融冰雪效果检测装置，其特征在于，保温箱体(6)一侧壁设有可拆卸挡板(11)。

9.根据权利要求1所述的一种相变沥青混合料融冰雪效果检测装置，其特征在于，还包括固定于测试箱主体(18)上的主控面板，主控面板(9)连接于温控装置、造雪装置和称重台。

10.一种基于权利要求1所述检测装置的相变沥青混合料融冰雪效果检测方法，包括以下步骤：

步骤1)、将待测车辙板试件放入保温箱体内，连通保温箱体放入测试箱主体内的称重台上；

步骤2)、初始化称重台，设定待测温度，通过温度控制***保持测试箱主体内温度恒定；

步骤3)、利用造雪装置造雪，实时记录称重台质量变化曲线；

步骤4)、待造雪完成后，保持测试箱主体内温度恒定，利用称重台记录称重台上保温箱体的质量变化曲线，根据以下公式计算融雪速率：

m_i表示i时刻称重台上保温箱体上总质量。