一种乳化沥青混合料试件的自动成型装置及方法与流程

本发明涉及道路工程材料评价与测试装置技术领域，特别是涉及一种乳化沥青混合料试件的自动成型装置及方法。

背景技术：

目前，国内已建成总里程巨大的高等级公路，沥青路面是高等级公路最为主要的结构形式。沥青路面最主要的建设方式是将沥青与石料加热到高温，在高温下拌和并且摊铺。然而，在这个过程中沥青材料易在高温下发生老化，降低沥青材料的弹性，从而导致路面性能的降低。同时，这个过程中会消耗大量能源，产生烟尘和有害气体，造成环境污染。一种有效避免上述情况的方法是采用冷拌冷铺工艺，而乳化沥青是冷拌冷铺工艺中不可或缺的关键环节。因此，乳化沥青的应用和推广是道路工程领域发展的必然趋势。

为了研究乳化沥青混合料的性能，制作乳化沥青混合料试件是必须的，但目前尚缺乏一种高效的乳化沥青混合料试件的制作方法和成型装置。传统的沥青混合料试件制作方法是人工将加热后的沥青和石料经过拌和后倒入模具中使用击实仪击实。这种方法耗时长，步骤多，且需要人工操作，效率十分低下，而且击实质量会影响试件制作的质量，从而导致实验结果不准确。同时，乳化沥青流动性强，因此所形成的沥青混合料流动性强，不需要击实也可成型成为试件。

因此，为了提高乳化沥青混合料试件制作的效率和质量，开发专用的乳化沥青混合料试件自动成型装置，实现乳化沥青混合料试件的便捷制作，是本领域亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种乳化沥青混合料试件的自动成型装置及方法，以提高乳化沥青混合料试件制作的效率和质量。

为实现上述目的，本发明提供了一种乳化沥青混合料试件的自动成型装置，包括：

原料桶，有若干个，所述原料桶的出口处设有电动阀门；

搅拌器，所述搅拌器的入口通过输料管道与所述原料桶的出口相连；

模具，设于所述搅拌器的出口下方，所述模具上设有刮平装置，用于刮平所述模具内的沥青混合料，且去除多余的沥青混合料；

操控箱，分别与所述电动阀门、所述搅拌器和所述刮平装置相连接，用于分别控制所述电动阀门、所述搅拌器和所述刮平装置的工作状态。

可选的，所述输料管道内设有力传感器，所述力传感器与所述操控箱相连接，所述力传感器用于检测所述输料管道内输送的原料质量，并将所述原料质量传输至所述操控箱。

可选的，所述输料管道内还设有中部阀门，所述中部阀门设于所述力传感器与所述搅拌器入口之间或设于所述搅拌器的入口处。

可选的，所述操控箱包括电源按钮、确认按钮、增加按钮、减少按钮和显示屏；所述电源按钮用于保证所述装置的电源供应；所述确认按钮用于控制所述电动阀门、所述搅拌器和所述刮平装置的启动或关闭；所述增加按钮的个数与所述减少按钮的个数相同，且与所述原料桶的个数相同，所述增加按钮和所述减少按钮设定原料所需的质量；所述显示屏的个数与所述原料桶的个数相同，用于显示设定的所述原料所需的质量。

可选的，所述操控箱还包括紧急关闭按钮，用于启动紧急关闭系统。

可选的，所述搅拌器的出口与所述模具之间设有送料管道，所述搅拌器的出口处设有送料阀门，所述送料阀门与所述操控箱相连接，所述搅拌器搅拌完成时所述操控箱控制所述送料阀门打开，所述搅拌器将搅拌好的沥青混合料经由送料管道输送至模具中。

可选的，所述装置还包括废料槽，所述废料槽设于所述模具外围边缘。

可选的，所述刮平装置包括驱动电机、刮板和滑轨，所述滑轨设于所述模具侧面，所述刮板滑动设于所述滑轨内且平行于所述模具上表面，且所述刮板的长度大于所述模具的最大宽度。

本发明的另一目的在于提供一种乳化沥青混合料试件的自动成型方法，利用上述的乳化沥青混合料试件的自动成型装置制作乳化沥青混合料试件，所述方法包括：

确定制作乳化沥青混合料试件所需的各种原料的质量；

开启电动阀门和力传感器；

获取所述力传感器检测的各个原料的质量；

判断所述检测的各个原料的质量是否等于所述制作乳化沥青混合料试件所需的各种原料的质量，若是，则关闭所述电动阀门，执行以下步骤；若否，返回获取所述力传感器检测的各个原料的质量的步骤；

开启搅拌器的入口，使各个原料进入所述搅拌器；

启动所述搅拌器，按照预设时间搅拌；

判断搅拌时间是否达到所述预设时间，若是，则打开所述搅拌器出口处的送料阀门，使沥青混合料进入模具；若否，返回判断搅拌时间是否达到所述预设时间的步骤；

启动刮平装置，刮平所述模具中的沥青混合料，去除多余的沥青混合料；

静置乳化所述模具中的沥青混合料。

可选的，所述启动刮平装置，具体包括：

启动所述刮平装置的驱动电机，所述驱动电机带动所述刮平装置的刮板沿所述刮平装置的滑轨运动；所述滑轨设于所述模具侧面，所述刮板滑动设于所述滑轨内且平行于所述模具上表面，且所述刮板的长度大于所述模具的最大宽度；被刮落的沥青混合料落入设于所述模具周围的废料槽内。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明将乳化沥青混合料试件的制作设备与实现自动控制的操控箱相结合，提供一种高效且操作方便的用于乳化沥青混合料试件制作的自动成型装置。该自动成型装置能够将乳化沥青混合料所需原料按设定值自动添加，精确控制试件原料用量，从而能制作质量更加优秀的乳化沥青混合料试件，进一步能更方便地进行乳化沥青混合料性能的评价试验。

本发明中的各个阀门和操控箱能够自动控制整个乳化沥青混合料试件成型的过程，不需要人工操作，能够提高乳化沥青混合料试件制作的效率，节省人工。

进一步地，本发明通过设置在与原料桶连接的管道的中部的力传感器能实时反映各个原料进料的程度，力传感器检测到管道内的原料长时间达不到装置本身设定值时，即原料桶的沥青混合料所需材料用完时，操控箱的紧急关闭按钮会自动闭合，也可以进行手动闭合，此时整个装置均断电关闭停止工作，从而避免装置长时间停留在进料阶段空转，或出现一些故障影响本发明装置的使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的乳化沥青混合料试件的自动成型装置的结构示意图；

图2为本发明提供的乳化沥青混合料试件的自动成型方法的流程图。

其中，原料桶-1、电动阀门-11、力传感器-12、输料管道-13、中部阀门-14、搅拌器-2、送料管道-21、送料阀门-22、模具-3、操控箱-4、电源按钮-41、确认按钮-42、紧急关闭按钮-43、增加按钮-44、减少按钮-45、显示屏-46、刮平装置-5、刮板-51、滑轨-52、废料槽-6。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种乳化沥青混合料试件的自动成型装置及方法，以提高乳化沥青混合料试件制作的效率和质量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，该乳化沥青混合料试件的自动成型装置包括原料桶1、搅拌器2、模具3和操控箱4。

其中，该原料桶1有若干个，可以根据沥青混合料所需的原料种类数量确定原料桶1的个数，在原料桶1的入口处可以设有桶盖，以保证每种原料不被外界环境污染或影响原料性能；在原料桶1的出口处设有电动阀门11，电动阀门11控制各种原料是否输送至下一工序。

该搅拌器2的入口通过输料管道13与原料桶1的出口相连，搅拌桶用于各种原料。

该模具3设于搅拌器2的出口下方，模具3上设有刮平装置5，用于刮平模具3内的沥青混合料，且去除多余的沥青混合料。

该操控箱4分别与电动阀门11、搅拌器2和刮平装置5相连接，用于分别控制电动阀门11、搅拌器2和刮平装置5的工作状态。

本实施例中，将原料桶1和搅拌器2这种拌和设备与操控箱4这种自动控制系统相结合，利用乳化沥青流动性强的特点，使乳化沥青混合料试件的成型无需击实，即可制作出质量优良的乳化沥青混合料试件。自动化的控制制作，加快了制作效率，同时也避免了人为误差的产生，进一步提高了乳化沥青混合料试件的制作质量。

作为一种可选的实施方式，与上述实施例不同的是，输料管道13内还设有力传感器12，力传感器12与操控箱4相连接，力传感器12用于检测输料管道13内输送的原料质量，并将原料质量传输至操控箱4。输料管道13内还设有中部阀门14，中部阀门14可以设于力传感器12与搅拌器2入口之间，也可以设于搅拌器2的入口处。力传感器12能实时反映乳化沥青混合料所用原料入料的程度。本自动成型装置可以通过操控箱4设定制作乳化沥青混合料试件所需的各种原料的质量，当力传感器12检测到管道中原料的质量长时间低于设定值，即表示原料桶1内的原料已经用完时，操控箱4可以自动作出相关的紧急处理，当然操控箱4也可以进行提示报警，操作人员可以根据提示报警信号作出相关的紧急处理措施。如关闭电源，使电动阀门11、搅拌器2和刮平装置5均断电关闭，整个装置停止工作等。

力传感器12实时检测原料的输送量，能够精确控制试件原料用量，使本自动成型装置能够将乳化沥青混合料所需原料按设定值自动添加，从而保证制作质量，进一步地，能够使乳化沥青混合料性能的评价试验的试验结果更接近实际。

作为一种可选的实施方式，与上述实施例不同的是，操控箱4包括电源按钮41、确认按钮42、增加按钮44、减少按钮45和显示屏46。电源按钮41用于保证该自动成型装置的电源供应；确认按钮42用于控制电动阀门11、搅拌器2和刮平装置5的启动或关闭；增加按钮44的个数与减少按钮45的个数相同，且与原料桶1的个数相同，增加按钮44和减少按钮45设定原料所需的质量；显示屏46的个数与原料桶1的个数相同，用于显示设定的原料所需的质量。

正常工作状态下，电源按钮41需一直闭合着，保证电源的供应，当确认按钮42闭合时，电动阀门11、搅拌器2和刮平装置5接通电源；当确认按钮42断开时，电动阀门11、搅拌器2和刮平装置5断电，停止工作。

当需要制作乳化沥青混合料试件时，闭合电源按钮41，使得自动成型装置与电源连通；接着，使用增加按钮44和减少按钮45设置好制备乳化沥青混合料试件所需的各个原料的质量，闭合确认按钮42，使得电动阀门11、搅拌器2和刮平装置5均接通电源，原料从原料桶1中进入输料管道13，经过力传感器12检测原料用量并由操控箱4控制原料用量进入搅拌器2；各种原来经过搅拌器2拌和后进入模具3中，经过刮平装置5刮平，静置等待破乳，完成制作成型工作。

在本实施例中，操控箱4还可以包括紧急关闭按钮43，用于启动紧急关闭系统。

当力传感器12检测到管道中原料的质量长时间低于设定值，即原料已经用完时，操控箱4的紧急关闭按钮43会自动闭合，也可以进行手动闭合，此时电动阀门11、搅拌器2和刮平装置5均断电关闭，整个装置停止工作。或者，当本自动成型装置中的部件出现故障时，操作人员可以通过手动关闭紧急关闭按钮43来切断整个装置的工作，以防止更大故障的产生。

作为一种可选的实施方式，与上述实施例不同的是，搅拌器2的出口与模具3之间设有送料管道21，搅拌器2的出口处设有送料阀门22，送料阀门22与操控箱4相连接，搅拌器2搅拌完成时操控箱4控制送料阀门22打开，搅拌器2将搅拌好的沥青混合料经由送料管道21输送至模具3中。

作为一种可选的实施方式，与上述实施例不同的是，本自动成型装置还包括废料槽6，废料槽6设于模具3外围边缘。废料槽6收集多余的沥青混合料，以避免污染环境。

作为一种可选的实施方式，与上述实施例不同的是，所述刮平装置5包括驱动电机、刮板51和滑轨52，滑轨52设于模具3侧面，刮板51滑动设于滑轨52内且平行于模具3上表面，且刮板51的长度大于模具3的最大宽度。操控箱4控制驱动电机运转，驱动电机带动刮板51沿滑轨52滑动，刮除模具3上多余的沥青混合料。

与上述实施例对应的，本发明还公开了一种乳化沥青混合料试件的自动成型方法，即利用上述的乳化沥青混合料试件的自动成型装置制作乳化沥青混合料试件，如图2所示，该方法包括：

步骤201：读取制作乳化沥青混合料试件所需的各种原料的质量；

具体的，在步骤201之前，操作人员先向原料桶1中放入乳化沥青和各种不同粒径的石料，闭合操控箱4的电源按钮41，再通过操控箱4上的增加按钮44、减少按钮45和显示屏46设定各个原料成分所需的质量，显示屏46采用液晶显示屏46，可以显示设定的原来质量数值，操控箱4根据设定的原料的质量进行自动控制工作。

步骤202：开启电动阀门11和力传感器12；

具体的，在操控箱4开启电动阀门11和力传感器12之前，操作人员闭合操控箱4的确认按钮42，使电动阀门11、搅拌器2、力传感器12和刮平装置5均接通电源，由操控箱4控制电动阀门11、搅拌器2、力传感器12和刮平装置5的启动和关闭。

步骤203：获取力传感器12检测的各个原料的质量；

步骤204：判断检测的各个原料的质量是否等于制作乳化沥青混合料试件所需的各种原料的质量，若是，则关闭电动阀门11，执行以下步骤；若否，返回步骤203；

具体的，当力传感器12检测到输料管道13中原料的质量长时间低于设定值，即原料桶1中的原料已经用完时，操控箱4的紧急关闭按钮43会自动闭合，也可以进行手动闭合，此时电动阀门11、搅拌器2和刮平装置5均断电关闭，整个装置停止工作。从而避免装置长时间停留在进料阶段空转，或出现一些故障影响本发明装置的使用。

步骤205：开启搅拌器2的入口，使各个原料进入搅拌器2；

具体的，在关闭电动阀门11 10秒后，再开启搅拌器2的入口。可选的，在搅拌器2的入口与力传感器12之间的输料管道13内设置中部阀门14，或者在搅拌器2的入口设置中部阀门14，该中部阀门14与操控箱4相连接，开启搅拌器2的入口实际是开启中部阀门14，开启中部阀门14 20秒后再关闭中部阀门14，完成进料。

步骤206：启动搅拌器2，按照预设时间搅拌；

具体的，待中部阀门14关闭后计时10秒后，再开启搅拌器2。

步骤207：判断搅拌时间是否达到预设时间，本实施例中，预设时间为60秒；若是，则打开搅拌器2出口处的送料阀门22，使沥青混合料进入模具3；若否，返回步骤207；

具体的，送料阀门22的打开时间为30秒，30秒后关闭送料阀门22。

步骤208：启动刮平装置5，刮平模具3中的沥青混合料，去除多余的沥青混合料；

步骤209：静置乳化模具3中的沥青混合料。

作为一种可选的实施方式，在本实施例中，所述启动刮平装置5的步骤具体包括：

启动所述刮平装置5的驱动电机，所述驱动电机带动所述刮平装置5的刮板51沿所述刮平装置5的滑轨52运动；所述滑轨52设于所述模具3侧面，所述刮板51滑动设于所述滑轨52内且平行于所述模具3上表面，且所述刮板51的长度大于所述模具3的最大宽度；

被刮落的沥青混合料落入设于模具3周围的废料槽6内。

本发明的自动成型方法的全程由操控箱4发出指令控制进料、搅拌、装模和刮平，不需要人工操作，能够提高乳化沥青混合料试件制作的效率，节省人工。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。