瀝青材料多因素老化試驗箱的制作方法
【專利摘要】瀝青材料多因素老化試驗箱，本發明涉及一種加速瀝青材料老化試驗的裝置，它為了解決現有瀝青材料的老化裝置模擬因素比較單一的問題。本發明老化試驗箱中包含紫外熒光燈管、噴淋水管、加熱管、轉盤、旋轉電機、鼓風機、水箱、分隔厚板體和電氣控制箱，老化試驗箱通過分隔厚板體分成老化試驗室和控制室，頂蓋上設置有噴淋水管和紫外熒光燈管，轉盤由旋轉電機控制，厚板體為中空結構，在厚板體的下板面開有回流水孔，回流水孔通過水管與水箱和噴淋水管組成水循環系統，在控制室中還設置有電氣控制箱和鼓風機。本發明的老化試驗箱能夠模擬光、熱、水等因素對瀝青材料的綜合作用，實現瀝青材料在多因素耦合狀態下的老化試驗。
【專利說明】
源青材料多因素老化試驗箱
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種加速瀝青材料老化試驗的裝置。
【背景技術】
[0002] 瀝青路面是指在礦質材料中摻入路用瀝青材料鋪筑的各種類型的路面。由于常年 處在自然環境下，自然環境對路面性能、使用性能有著至關重要的影響。其中瀝青老化是影 響瀝青路面使用性能的重要因素。對于瀝青，其"老化"是指瀝青從煉油廠被煉制出來后，在 貯存、運輸、施工及使用過程中，由于長時間地暴露在空氣中，在環境因素如受熱、氧氣、陽 光和水的作用下，發生一系列變化，如揮發、氧化、聚合，乃至瀝青內部結構發生變化，同時 發生性質變化，導致路用性能劣化的過程。
[0003] 瀝青材料在氧、熱等因素下的老化已有較為深刻的認識，使用最為廣泛的就是 SHRP計劃推出的Super-pave技術，采用旋轉薄膜加熱試驗(RTF0T)和薄膜加熱試驗(TF0T) 模擬瀝青在拌合和鋪筑過程中的短期熱氧老化，采用壓力容器老化儀(PAV)模擬瀝青在道 路使用過程中的長期老化。由于PAV老化方式的試驗條件與瀝青路面所處的實際環境相差 較大，而且沒有考慮光和水等因素，因此，其對瀝青材料長期老化的模擬效果還存在一些爭 議。目前，所有瀝青材料老化試驗儀器中，幾乎沒有綜合考慮光、熱、水、氧等多因素作用下 模擬瀝青老化的設備。因此，要想對瀝青材料老化問題進行深入而全面的研究，就迫切的需 要提出一種更有效的模擬道路瀝青長期老化的試驗方法，并在此基礎上進一步研究道路瀝 青抗老化的有效途徑，增強瀝青路面的耐久性，提高瀝青路面的使用品質，延長路面使用壽 命。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是為了解決現有瀝青材料的老化裝置模擬因素比較單一的問題，而 提供一種能夠實現瀝青材料在光、熱、水等多因素耦合狀態下的瀝青材料老化試驗裝置。
[0005] 本發明瀝青材料多因素老化試驗箱中包含紫外熒光燈管、噴淋水管、加熱管、轉 盤、旋轉電機、鼓風機、水箱、分隔厚板體和電氣控制箱，分隔厚板體位于老化試驗箱的中部 并與老化試驗箱的箱底板平行設置，老化試驗箱通過分隔厚板體分成上部的老化試驗室和 下部的控制室，老化試驗箱的頂蓋內設置有一個噴淋水管和多個平行間隔排列的紫外熒光 燈管，在噴淋水管上設置有多個噴淋頭，位于老化試驗室中部的轉盤通過轉軸與旋轉電機 相連，在老化試驗室的左箱壁和右箱壁中均設置有加熱管，分隔厚板體為中空結構，在分隔 厚板體的上板面開有風孔和多個水口，在分隔厚板體的下板面開有一個回流水孔，回流水 孔通過進水管與位于控制室中的水箱的進水孔相連，水箱的出水孔通過出水管與噴淋水管 相連，在出水管中設置有水栗，而分隔厚板體上板面的風孔則通過風管與位于控制室中的 鼓風機相連通，在控制室前箱板上安裝有控制面板，控制面板通過電線與電氣控制箱相連， 電氣控制箱后部通過電線連接有電源插頭，電源插頭延伸至老化試驗箱的外部。
[0006] 本發明瀝青材料多因素老化試驗箱能夠模擬自然環境中光、熱、水等因素對瀝青 材料的綜合作用，實現瀝青材料在光、熱、水等多因素耦合狀態下的老化，通過控制光照強 度、箱內溫度、自動噴淋、通風環境來模擬全氣候條件，為瀝青材料或瀝青混合料的耐候性 提供環境模擬和加速試驗。
【附圖說明】
[0007] 圖1是本發明瀝青材料多因素老化試驗箱的整體結構示意圖；
[0008] 圖2為瀝青材料多因素老化試驗箱省略頂蓋的結構示意圖；
[0009] 圖3為控制室內水循環的結構不意圖；
[0010] 圖4為控制室內鼓風機的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011]
【具體實施方式】一：本實施方式瀝青材料多因素老化試驗箱中包含紫外熒光燈管 (1)、噴淋水管(2)、加熱管(3)、轉盤(4)、旋轉電機(5)、鼓風機(6)、水箱(7)、分隔厚板體(8) 和電氣控制箱(9)，分隔厚板體(8)位于老化試驗箱的中部并與老化試驗箱的箱底板平行設 置，老化試驗箱通過分隔厚板體(8)分成上部的老化試驗室和下部的控制室，老化試驗箱的 頂蓋內設置有一個噴淋水管(2)和多個平行間隔排列的紫外熒光燈管（1)，在噴淋水管(2) 上設置有多個噴淋頭(2-1)，位于老化試驗室中部的轉盤(4)通過轉軸與旋轉電機(5)相連， 在老化試驗室的左箱壁和右箱壁中均設置有加熱管（3)，分隔厚板體(8)為中空結構，在分 隔厚板體(8)的上板面開有風孔(8-1)和多個水口（8-2)，在分隔厚板體(8)的下板面開有一 個回流水孔，回流水孔通過進水管（13)與位于控制室中的水箱(7)的進水孔相連，水箱(7) 的出水孔通過出水管（12)與噴淋水管(2)相連，在出水管（12)中設置有水栗（11)，而分隔厚 板體(8)上板面的風孔(8-1)則通過風管與位于控制室中的鼓風機(6)相連通，在控制室前 箱板上安裝有控制面板(9-1)，控制面板(9-1)通過電線與電氣控制箱(9)相連，電氣控制箱 (9)后部通過電線連接有電源插頭(9-2)，電源插頭(9-2)延伸至老化試驗箱的外部。
[0012] 本實施方式通過電氣控制箱對紫外熒光燈管、噴淋水栗、加熱管、旋轉電機和鼓風 機進行自動化控制，利用前壁板上的控制面板進行參數數字化顯示。通過分隔厚板體將多 因素老化試驗箱分隔成上部的老化試驗室和下部的控制室，旋轉電機通過轉軸控制轉盤旋 轉，轉盤與箱底平行設置，轉軸貫穿于分隔厚板體。
[0013] 本實施方式模擬瀝青材料老化試驗條件，實現瀝青在光、熱、水等單因素或多因素 耦合作用下的老化試驗，以便更加深入的研究和分析瀝青材料老化性能。
【具體實施方式】 [0014] 二:本實施方式與一不同的是風孔8-1位于分隔厚板 體8上板面的中部。
【具體實施方式】 [0015] 三:本實施方式與一或二不同的是老化試驗箱的頂蓋 內設置有6個平行間隔的紫外熒光燈管1，額定功率為60w。
[0016] 太陽光譜是一種連續光譜，當通過大氣層被部分吸收后到達地球表面的紫外光譜 波長主要分布在290~400nm范圍內。據分析研究，瀝青光老化的主要誘因是紫外光引起的。 因此，本實施方式采用飛利浦UVA-340系列燈管作為光源，它是目前與太陽紫外光譜最為擬 合的一款光源，能更好的模擬太陽紫外光譜分布。選擇飛利浦UV系列額定功率為60w的紫外 熒光燈管作為光源。
【具體實施方式】 [0017] 四：本實施方式與一至三之一不同的是噴淋頭2-1采 用口徑為0.8_的霧化噴頭。
[0018] 雨水也是瀝青路面破壞最主要的因素之一。水在瀝青材料老化的過程中起到至關 重要的作用，水的沖刷和侵蝕使瀝青老化的表層成分不斷被弱化，使瀝青的老化不斷深入， 加速了瀝青的老化，使瀝青材料使用性能逐漸降低。
[0019] 本實施方式采用口徑為0.8mm的霧化噴頭作為噴淋裝置，以45°的傾斜角度分布在 內箱室的頂部。
[0020] 噴淋裝置和降雨量換算：
[0021] 降雨量是指在一定時間內降落在地面上的某一點或某一單位面積上的水層深度， 以毫米計算。本實施方式箱室中共設置6個噴頭，每個噴頭每分鐘噴淋量為480mL。根據降雨 量定義，在噴頭全開的情況下，一分鐘時間內降雨深度Η計算如下：
[0023]正常情況下，通常說的小雨、中雨、大雨、暴雨等，一般以日降雨量衡量。其中小雨 指日降雨量在10毫米以下；中雨日降雨量為10~24.9毫米;大雨降雨量為25~49.9毫米;暴 雨降雨量為50~99.9毫米;大暴雨降雨量為100~250毫米;特大暴雨降雨量在250毫米以 上。因此，瀝青老化試驗箱噴淋時間換算為同等降雨水平對應關系如下。
[0024] 表2噴頭噴淋時間對應降雨水平
[0025]
[0026] 本實施方式噴灑的水分通過老化箱室下部的回流裝置回收入控制室內的水箱，達 到循環使用的目的。
【具體實施方式】 [0027] 五:本實施方式與一至四之一不同的是加熱管3采用U 型鈦合金加溫電熱管。
[0028]本實施方式電熱管的溫度調節范圍為20~80°C。
【具體實施方式】 [0029] 六:本實施方式與一至五之一不同的是在老化試驗室 內還設置有2個溫度傳感器，其中一個溫度傳感器位于間隔的紫外熒光燈管之間，另一個溫 度傳感器位于箱體的側箱壁上。
[0030] 本實施方式所述的2個溫度傳感器，一個主要監測老化箱內空氣溫度，另一個靠近 紫外熒光燈管，主要監測燈管的溫度，防止燈管溫度過高產生爆裂。此外老化箱設置超高溫 保護系統，如箱室內溫度超過95°C，箱體便自動斷電，以防止發生危險。試驗過程中，采用70 °C作為試驗溫度，這是與瀝青路面夏季路表最高溫相近的溫度。
【具體實施方式】 [0031] 七:本實施方式與一至六之一不同的是在老化試驗室 內設置有兩個并行排列的轉盤4。
【具體實施方式】 [0032] 八:本實施方式與一至八之一不同的是旋轉電機5具 有檔位調節器，控制轉盤的轉速為1~60轉/分鐘。
【具體實施方式】 [0033] 九:本實施方式與一至八之一不同的是電氣控制箱9 設置在控制室內的左側，水箱7設置在控制室內的右側。
【具體實施方式】 [0034] 十:本實施方式與一至九之一不同的是在老化試驗室 的前箱壁上開有艙門10。
[0035] 本實施方式通過艙門的設置便于瀝青材料試樣的取放。
[0036] 實施例一:本實施例瀝青材料多因素老化試驗箱中包含紫外熒光燈管1、噴淋水管 2、加熱管3、轉盤4、旋轉電機5、鼓風機6、水箱7、分隔厚板體8和電氣控制箱9，分隔厚板體8 位于老化試驗箱的中部并與老化試驗箱的箱底板平行設置，老化試驗箱通過分隔厚板體8 分成上部的老化試驗室和下部的控制室，老化試驗箱的頂蓋內設置有一個噴淋水管2和多 個平行間隔排列的紫外熒光燈管1，在噴淋水管2上設置有多個噴淋頭2-1，位于老化試驗室 中部的兩個轉盤4通過轉軸與旋轉電機5相連，兩個轉盤4并行排列，在老化試驗室的左箱壁 和右箱壁中均設置有加熱管3,分隔厚板體8為中空結構，在分隔厚板體8的上板面開有風孔 8-1和多個水口 8-2，在分隔厚板體8的下板面開有一個回流水孔，回流水孔通過進水管13與 位于控制室中的水箱7的進水孔相連，水箱7的出水孔通過出水管12與噴淋水管2相連，在出 水管12中設置有水栗11，而分隔厚板體8上板面的風孔8-1則通過風管與位于控制室中的鼓 風機6相連通，在控制室前箱板上安裝有控制面板9-1，控制面板9-1通過電線與電氣控制箱 9相連，電氣控制箱9后部通過電線連接有電源插頭9-2,電源插頭9-2延伸至老化試驗箱的 外部，在老化試驗室的前箱壁上開有艙門10,在老化試驗箱的4個箱底角處設置有滾輪。 [0037] 本實施例所述瀝青材料多因素老化試驗箱的長X寬X高為1400mmX650mmX 1200mm，轉盤的直徑為500mm，轉盤與燈管之間的距離為0~400mm可調。U型鈦合金加溫電熱 管的高度h為500臟。6根燈管平行分布在箱室上方，燈管長為1200mm，間距為70mm，輻照度范 圍為0~50w/m 2,通過控制開關調節電路中電壓以控制光照強度，并可通過紫外輻照計測試 和調節光強。工作電壓為220V交流。鼓風機通過箱體底部吸進外界空氣，（預熱后)吹入老化 試驗室的內部，并從艙門與箱體之間的縫隙中流出。其中水循環系統是通過水栗將水箱中 的水抽出，通過噴淋水管上的噴淋頭噴灑在瀝青材料樣品表面，然后從分隔厚板體上板面 的水口落入厚板體內部，從下板面的回流水孔流回水箱中，其中一部分水管從老化試驗箱 的左側壁內穿過。本實施例分隔厚板體的上板面開有兩個風孔，控制室中的風管呈"U"形， 旋轉電機位于分隔厚板體中。
[0038] 本實施例應用瀝青材料多因素老化試驗箱記性多因素老化的試驗方法如下：
[0039] -、采用專用的試模，澆注入試驗用的瀝青材料樣品，將瀝青材料樣品放入箱體內 的轉盤上，檢查老化裝置的水箱，根據需要補充水；
[0040] 二、接通電源，開啟溫度控制，設置老化箱內的溫度，根據實驗的目標要求，開啟或 關閉紫外熒光照明/降雨模擬系統(噴淋頭），如果開啟紫外照明或降雨模擬系統，在控制面 板上調節紫外照明強度等級、輻照時間以及雨淋系統工作時間，以模擬特定地區的紫外輻 射強度和降雨等級；
[0041] 三、打開老化箱前側壁的艙門，調節轉盤與紫外熒光燈管之間的高度，采用紫外輻 射計測試轉盤上各樣品位置的輻射強度，使之與設計的輻射強度值一致，關閉艙門，開啟旋 轉電機，根據要求設置旋轉速度；
[0042] 四、按照設計要求，在指定的溫度、紫外輻射與降雨強度下進行模擬老化試驗，最 后關閉電源，打開老化箱艙門，取出瀝青試樣進行物理和力學性質的檢驗。
【主權項】
1. 瀝青材料多因素老化試驗箱，其特征在于該瀝青材料多因素老化試驗箱中包含紫外 焚光燈管（1)、噴淋水管(2)、加熱管(3)、轉盤(4)、旋轉電機(5)、鼓風機(6)、水箱(7)、分隔 厚板體(8)和電氣控制箱(9)，分隔厚板體(8)位于老化試驗箱的中部并與老化試驗箱的箱 底板平行設置，老化試驗箱通過分隔厚板體(8)分成上部的老化試驗室和下部的控制室，老 化試驗箱的頂蓋內設置有一個噴淋水管(2)和多個平行間隔排列的紫外熒光燈管（1)，在噴 淋水管(2)上設置有多個噴淋頭(2-1)，位于老化試驗室中部的轉盤(4)通過轉軸與旋轉電 機(5)相連，在老化試驗室的左箱壁和右箱壁中均設置有加熱管(3)，分隔厚板體(8)為中空 結構，在分隔厚板體(8)的上板面開有風孔(8-1)和多個水口（8-2)，在分隔厚板體(8)的下 板面開有一個回流水孔，回流水孔通過進水管（13)與位于控制室中的水箱(7)的進水孔相 連，水箱（7)的出水孔通過出水管（12)與噴淋水管（2)相連，在出水管（12)中設置有水栗 (11)，而分隔厚板體(8)上板面的風孔(8-1)則通過風管與位于控制室中的鼓風機(6)相連 通，在控制室前箱板上安裝有控制面板(9-1)，控制面板(9-1)通過電線與電氣控制箱(9)相 連，電氣控制箱(9)后部通過電線連接有電源插頭(9-2)，電源插頭(9-2)延伸至老化試驗箱 的外部。2. 根據權利要求1所述的瀝青材料多因素老化試驗箱，其特征在于風孔(8-1)位于分隔 厚板體(8)上板面的中部。3. 根據權利要求1所述的瀝青材料多因素老化試驗箱，其特征在于老化試驗箱的頂蓋 內設置有6個平行間隔的紫外熒光燈管（1 )，額定功率為60w。4. 根據權利要求1所述的瀝青材料多因素老化試驗箱，其特征在于噴淋頭(2-1)采用口 徑為0.8mm的霧化噴頭。5. 根據權利要求1所述的瀝青材料多因素老化試驗箱，其特征在于加熱管（3)采用U型 鈦合金加溫電熱管。6. 根據權利要求1所述的瀝青材料多因素老化試驗箱，其特征在于在老化試驗室內還 設置有2個溫度傳感器，其中一個溫度傳感器位于間隔的紫外熒光燈管之間，另一個溫度傳 感器位于箱體的側箱壁上。7. 根據權利要求1所述的瀝青材料多因素老化試驗箱，其特征在于在老化試驗室內設 置有兩個并行排列的轉盤(4)。8. 根據權利要求1所述的瀝青材料多因素老化試驗箱，其特征在于旋轉電機(5)具有檔 位調節器，控制轉盤的轉速為1~60轉/分鐘。9. 根據權利要求1所述的瀝青材料多因素老化試驗箱，其特征在于電氣控制箱(9)設置 在控制室內的左側，水箱(7)設置在控制室內的右側。10. 根據權利要求1所述的瀝青材料多因素老化試驗箱，其特征在于在老化試驗室的前 箱壁上開有艙門（10)。
【文檔編號】G01N17/00GK106092866SQ201610363560
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月27日
【發明人】易軍艷, 裴忠實, 解賽楠, 許勐, 馮德成, 王潮海, 陳志國
【申請人】哈爾濱工業大學