沥青材料多因素老化试验箱的制作方法
【专利摘要】沥青材料多因素老化试验箱，本发明涉及一种加速沥青材料老化试验的装置，它为了解决现有沥青材料的老化装置模拟因素比较单一的问题。本发明老化试验箱中包含紫外荧光灯管、喷淋水管、加热管、转盘、旋转电机、鼓风机、水箱、分隔厚板体和电气控制箱，老化试验箱通过分隔厚板体分成老化试验室和控制室，顶盖上设置有喷淋水管和紫外荧光灯管，转盘由旋转电机控制，厚板体为中空结构，在厚板体的下板面开有回流水孔，回流水孔通过水管与水箱和喷淋水管组成水循环系统，在控制室中还设置有电气控制箱和鼓风机。本发明的老化试验箱能够模拟光、热、水等因素对沥青材料的综合作用，实现沥青材料在多因素耦合状态下的老化试验。
【专利说明】
源青材料多因素老化试验箱
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种加速沥青材料老化试验的装置。
【背景技术】
[0002] 沥青路面是指在矿质材料中掺入路用沥青材料铺筑的各种类型的路面。由于常年 处在自然环境下，自然环境对路面性能、使用性能有着至关重要的影响。其中沥青老化是影 响沥青路面使用性能的重要因素。对于沥青，其"老化"是指沥青从炼油厂被炼制出来后，在 贮存、运输、施工及使用过程中，由于长时间地暴露在空气中，在环境因素如受热、氧气、阳 光和水的作用下，发生一系列变化，如挥发、氧化、聚合，乃至沥青内部结构发生变化，同时 发生性质变化，导致路用性能劣化的过程。
[0003] 沥青材料在氧、热等因素下的老化已有较为深刻的认识，使用最为广泛的就是 SHRP计划推出的Super-pave技术，采用旋转薄膜加热试验(RTF0T)和薄膜加热试验(TF0T) 模拟沥青在拌合和铺筑过程中的短期热氧老化，采用压力容器老化仪(PAV)模拟沥青在道 路使用过程中的长期老化。由于PAV老化方式的试验条件与沥青路面所处的实际环境相差 较大，而且没有考虑光和水等因素，因此，其对沥青材料长期老化的模拟效果还存在一些争 议。目前，所有沥青材料老化试验仪器中，几乎没有综合考虑光、热、水、氧等多因素作用下 模拟沥青老化的设备。因此，要想对沥青材料老化问题进行深入而全面的研究，就迫切的需 要提出一种更有效的模拟道路沥青长期老化的试验方法，并在此基础上进一步研究道路沥 青抗老化的有效途径，增强沥青路面的耐久性，提高沥青路面的使用品质，延长路面使用寿 命。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了解决现有沥青材料的老化装置模拟因素比较单一的问题，而 提供一种能够实现沥青材料在光、热、水等多因素耦合状态下的沥青材料老化试验装置。
[0005] 本发明沥青材料多因素老化试验箱中包含紫外荧光灯管、喷淋水管、加热管、转 盘、旋转电机、鼓风机、水箱、分隔厚板体和电气控制箱，分隔厚板体位于老化试验箱的中部 并与老化试验箱的箱底板平行设置，老化试验箱通过分隔厚板体分成上部的老化试验室和 下部的控制室，老化试验箱的顶盖内设置有一个喷淋水管和多个平行间隔排列的紫外荧光 灯管，在喷淋水管上设置有多个喷淋头，位于老化试验室中部的转盘通过转轴与旋转电机 相连，在老化试验室的左箱壁和右箱壁中均设置有加热管，分隔厚板体为中空结构，在分隔 厚板体的上板面开有风孔和多个水口，在分隔厚板体的下板面开有一个回流水孔，回流水 孔通过进水管与位于控制室中的水箱的进水孔相连，水箱的出水孔通过出水管与喷淋水管 相连，在出水管中设置有水栗，而分隔厚板体上板面的风孔则通过风管与位于控制室中的 鼓风机相连通，在控制室前箱板上安装有控制面板，控制面板通过电线与电气控制箱相连， 电气控制箱后部通过电线连接有电源插头，电源插头延伸至老化试验箱的外部。
[0006] 本发明沥青材料多因素老化试验箱能够模拟自然环境中光、热、水等因素对沥青 材料的综合作用，实现沥青材料在光、热、水等多因素耦合状态下的老化，通过控制光照强 度、箱内温度、自动喷淋、通风环境来模拟全气候条件，为沥青材料或沥青混合料的耐候性 提供环境模拟和加速试验。
【附图说明】
[0007] 图1是本发明沥青材料多因素老化试验箱的整体结构示意图；
[0008] 图2为沥青材料多因素老化试验箱省略顶盖的结构示意图；
[0009] 图3为控制室内水循环的结构不意图；
[0010] 图4为控制室内鼓风机的结构示意图。
【具体实施方式】
[0011]
【具体实施方式】一：本实施方式沥青材料多因素老化试验箱中包含紫外荧光灯管 (1)、喷淋水管(2)、加热管(3)、转盘(4)、旋转电机(5)、鼓风机(6)、水箱(7)、分隔厚板体(8) 和电气控制箱(9)，分隔厚板体(8)位于老化试验箱的中部并与老化试验箱的箱底板平行设 置，老化试验箱通过分隔厚板体(8)分成上部的老化试验室和下部的控制室，老化试验箱的 顶盖内设置有一个喷淋水管(2)和多个平行间隔排列的紫外荧光灯管（1)，在喷淋水管(2) 上设置有多个喷淋头(2-1)，位于老化试验室中部的转盘(4)通过转轴与旋转电机(5)相连， 在老化试验室的左箱壁和右箱壁中均设置有加热管（3)，分隔厚板体(8)为中空结构，在分 隔厚板体(8)的上板面开有风孔(8-1)和多个水口（8-2)，在分隔厚板体(8)的下板面开有一 个回流水孔，回流水孔通过进水管（13)与位于控制室中的水箱(7)的进水孔相连，水箱(7) 的出水孔通过出水管（12)与喷淋水管(2)相连，在出水管（12)中设置有水栗（11)，而分隔厚 板体(8)上板面的风孔(8-1)则通过风管与位于控制室中的鼓风机(6)相连通，在控制室前 箱板上安装有控制面板(9-1)，控制面板(9-1)通过电线与电气控制箱(9)相连，电气控制箱 (9)后部通过电线连接有电源插头(9-2)，电源插头(9-2)延伸至老化试验箱的外部。
[0012] 本实施方式通过电气控制箱对紫外荧光灯管、喷淋水栗、加热管、旋转电机和鼓风 机进行自动化控制，利用前壁板上的控制面板进行参数数字化显示。通过分隔厚板体将多 因素老化试验箱分隔成上部的老化试验室和下部的控制室，旋转电机通过转轴控制转盘旋 转，转盘与箱底平行设置，转轴贯穿于分隔厚板体。
[0013] 本实施方式模拟沥青材料老化试验条件，实现沥青在光、热、水等单因素或多因素 耦合作用下的老化试验，以便更加深入的研究和分析沥青材料老化性能。
【具体实施方式】 [0014] 二:本实施方式与一不同的是风孔8-1位于分隔厚板 体8上板面的中部。
【具体实施方式】 [0015] 三:本实施方式与一或二不同的是老化试验箱的顶盖 内设置有6个平行间隔的紫外荧光灯管1，额定功率为60w。
[0016] 太阳光谱是一种连续光谱，当通过大气层被部分吸收后到达地球表面的紫外光谱 波长主要分布在290~400nm范围内。据分析研究，沥青光老化的主要诱因是紫外光引起的。 因此，本实施方式采用飞利浦UVA-340系列灯管作为光源，它是目前与太阳紫外光谱最为拟 合的一款光源，能更好的模拟太阳紫外光谱分布。选择飞利浦UV系列额定功率为60w的紫外 荧光灯管作为光源。
【具体实施方式】 [0017] 四：本实施方式与一至三之一不同的是喷淋头2-1采 用口径为0.8_的雾化喷头。
[0018] 雨水也是沥青路面破坏最主要的因素之一。水在沥青材料老化的过程中起到至关 重要的作用，水的冲刷和侵蚀使沥青老化的表层成分不断被弱化，使沥青的老化不断深入， 加速了沥青的老化，使沥青材料使用性能逐渐降低。
[0019] 本实施方式采用口径为0.8mm的雾化喷头作为喷淋装置，以45°的倾斜角度分布在 内箱室的顶部。
[0020] 喷淋装置和降雨量换算：
[0021] 降雨量是指在一定时间内降落在地面上的某一点或某一单位面积上的水层深度， 以毫米计算。本实施方式箱室中共设置6个喷头，每个喷头每分钟喷淋量为480mL。根据降雨 量定义，在喷头全开的情况下，一分钟时间内降雨深度Η计算如下：
[0023]正常情况下，通常说的小雨、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；中雨日降雨量为10~24.9毫米;大雨降雨量为25~49.9毫米;暴 雨降雨量为50~99.9毫米;大暴雨降雨量为100~250毫米;特大暴雨降雨量在250毫米以 上。因此，沥青老化试验箱喷淋时间换算为同等降雨水平对应关系如下。
[0024] 表2喷头喷淋时间对应降雨水平
[0025]
[0026] 本实施方式喷洒的水分通过老化箱室下部的回流装置回收入控制室内的水箱，达 到循环使用的目的。
【具体实施方式】 [0027] 五:本实施方式与一至四之一不同的是加热管3采用U 型钛合金加温电热管。
[0028]本实施方式电热管的温度调节范围为20~80°C。
【具体实施方式】 [0029] 六:本实施方式与一至五之一不同的是在老化试验室 内还设置有2个温度传感器，其中一个温度传感器位于间隔的紫外荧光灯管之间，另一个温 度传感器位于箱体的侧箱壁上。
[0030] 本实施方式所述的2个温度传感器，一个主要监测老化箱内空气温度，另一个靠近 紫外荧光灯管，主要监测灯管的温度，防止灯管温度过高产生爆裂。此外老化箱设置超高温 保护系统，如箱室内温度超过95°C，箱体便自动断电，以防止发生危险。试验过程中，采用70 °C作为试验温度，这是与沥青路面夏季路表最高温相近的温度。
【具体实施方式】 [0031] 七:本实施方式与一至六之一不同的是在老化试验室 内设置有两个并行排列的转盘4。
【具体实施方式】 [0032] 八:本实施方式与一至八之一不同的是旋转电机5具 有档位调节器，控制转盘的转速为1~60转/分钟。
【具体实施方式】 [0033] 九:本实施方式与一至八之一不同的是电气控制箱9 设置在控制室内的左侧，水箱7设置在控制室内的右侧。
【具体实施方式】 [0034] 十:本实施方式与一至九之一不同的是在老化试验室 的前箱壁上开有舱门10。
[0035] 本实施方式通过舱门的设置便于沥青材料试样的取放。
[0036] 实施例一:本实施例沥青材料多因素老化试验箱中包含紫外荧光灯管1、喷淋水管 2、加热管3、转盘4、旋转电机5、鼓风机6、水箱7、分隔厚板体8和电气控制箱9，分隔厚板体8 位于老化试验箱的中部并与老化试验箱的箱底板平行设置，老化试验箱通过分隔厚板体8 分成上部的老化试验室和下部的控制室，老化试验箱的顶盖内设置有一个喷淋水管2和多 个平行间隔排列的紫外荧光灯管1，在喷淋水管2上设置有多个喷淋头2-1，位于老化试验室 中部的两个转盘4通过转轴与旋转电机5相连，两个转盘4并行排列，在老化试验室的左箱壁 和右箱壁中均设置有加热管3,分隔厚板体8为中空结构，在分隔厚板体8的上板面开有风孔 8-1和多个水口 8-2，在分隔厚板体8的下板面开有一个回流水孔，回流水孔通过进水管13与 位于控制室中的水箱7的进水孔相连，水箱7的出水孔通过出水管12与喷淋水管2相连，在出 水管12中设置有水栗11，而分隔厚板体8上板面的风孔8-1则通过风管与位于控制室中的鼓 风机6相连通，在控制室前箱板上安装有控制面板9-1，控制面板9-1通过电线与电气控制箱 9相连，电气控制箱9后部通过电线连接有电源插头9-2,电源插头9-2延伸至老化试验箱的 外部，在老化试验室的前箱壁上开有舱门10,在老化试验箱的4个箱底角处设置有滚轮。 [0037] 本实施例所述沥青材料多因素老化试验箱的长X宽X高为1400mmX650mmX 1200mm，转盘的直径为500mm，转盘与灯管之间的距离为0~400mm可调。U型钛合金加温电热 管的高度h为500臟。6根灯管平行分布在箱室上方，灯管长为1200mm，间距为70mm，辐照度范 围为0~50w/m 2,通过控制开关调节电路中电压以控制光照强度，并可通过紫外辐照计测试 和调节光强。工作电压为220V交流。鼓风机通过箱体底部吸进外界空气，（预热后)吹入老化 试验室的内部，并从舱门与箱体之间的缝隙中流出。其中水循环系统是通过水栗将水箱中 的水抽出，通过喷淋水管上的喷淋头喷洒在沥青材料样品表面，然后从分隔厚板体上板面 的水口落入厚板体内部，从下板面的回流水孔流回水箱中，其中一部分水管从老化试验箱 的左侧壁内穿过。本实施例分隔厚板体的上板面开有两个风孔，控制室中的风管呈"U"形， 旋转电机位于分隔厚板体中。
[0038] 本实施例应用沥青材料多因素老化试验箱记性多因素老化的试验方法如下：
[0039] -、采用专用的试模，浇注入试验用的沥青材料样品，将沥青材料样品放入箱体内 的转盘上，检查老化装置的水箱，根据需要补充水；
[0040] 二、接通电源，开启温度控制，设置老化箱内的温度，根据实验的目标要求，开启或 关闭紫外荧光照明/降雨模拟系统(喷淋头），如果开启紫外照明或降雨模拟系统，在控制面 板上调节紫外照明强度等级、辐照时间以及雨淋系统工作时间，以模拟特定地区的紫外辐 射强度和降雨等级；
[0041] 三、打开老化箱前侧壁的舱门，调节转盘与紫外荧光灯管之间的高度，采用紫外辐 射计测试转盘上各样品位置的辐射强度，使之与设计的辐射强度值一致，关闭舱门，开启旋 转电机，根据要求设置旋转速度；
[0042] 四、按照设计要求，在指定的温度、紫外辐射与降雨强度下进行模拟老化试验，最 后关闭电源，打开老化箱舱门，取出沥青试样进行物理和力学性质的检验。
【主权项】
1. 沥青材料多因素老化试验箱，其特征在于该沥青材料多因素老化试验箱中包含紫外 焚光灯管（1)、喷淋水管(2)、加热管(3)、转盘(4)、旋转电机(5)、鼓风机(6)、水箱(7)、分隔 厚板体(8)和电气控制箱(9)，分隔厚板体(8)位于老化试验箱的中部并与老化试验箱的箱 底板平行设置，老化试验箱通过分隔厚板体(8)分成上部的老化试验室和下部的控制室，老 化试验箱的顶盖内设置有一个喷淋水管(2)和多个平行间隔排列的紫外荧光灯管（1)，在喷 淋水管(2)上设置有多个喷淋头(2-1)，位于老化试验室中部的转盘(4)通过转轴与旋转电 机(5)相连，在老化试验室的左箱壁和右箱壁中均设置有加热管(3)，分隔厚板体(8)为中空 结构，在分隔厚板体(8)的上板面开有风孔(8-1)和多个水口（8-2)，在分隔厚板体(8)的下 板面开有一个回流水孔，回流水孔通过进水管（13)与位于控制室中的水箱(7)的进水孔相 连，水箱（7)的出水孔通过出水管（12)与喷淋水管（2)相连，在出水管（12)中设置有水栗 (11)，而分隔厚板体(8)上板面的风孔(8-1)则通过风管与位于控制室中的鼓风机(6)相连 通，在控制室前箱板上安装有控制面板(9-1)，控制面板(9-1)通过电线与电气控制箱(9)相 连，电气控制箱(9)后部通过电线连接有电源插头(9-2)，电源插头(9-2)延伸至老化试验箱 的外部。2. 根据权利要求1所述的沥青材料多因素老化试验箱，其特征在于风孔(8-1)位于分隔 厚板体(8)上板面的中部。3. 根据权利要求1所述的沥青材料多因素老化试验箱，其特征在于老化试验箱的顶盖 内设置有6个平行间隔的紫外荧光灯管（1 )，额定功率为60w。4. 根据权利要求1所述的沥青材料多因素老化试验箱，其特征在于喷淋头(2-1)采用口 径为0.8mm的雾化喷头。5. 根据权利要求1所述的沥青材料多因素老化试验箱，其特征在于加热管（3)采用U型 钛合金加温电热管。6. 根据权利要求1所述的沥青材料多因素老化试验箱，其特征在于在老化试验室内还 设置有2个温度传感器，其中一个温度传感器位于间隔的紫外荧光灯管之间，另一个温度传 感器位于箱体的侧箱壁上。7. 根据权利要求1所述的沥青材料多因素老化试验箱，其特征在于在老化试验室内设 置有两个并行排列的转盘(4)。8. 根据权利要求1所述的沥青材料多因素老化试验箱，其特征在于旋转电机(5)具有档 位调节器，控制转盘的转速为1~60转/分钟。9. 根据权利要求1所述的沥青材料多因素老化试验箱，其特征在于电气控制箱(9)设置 在控制室内的左侧，水箱(7)设置在控制室内的右侧。10. 根据权利要求1所述的沥青材料多因素老化试验箱，其特征在于在老化试验室的前 箱壁上开有舱门（10)。
【文档编号】G01N17/00GK106092866SQ201610363560
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】易军艳, 裴忠实, 解赛楠, 许勐, 冯德成, 王潮海, 陈志国
【申请人】哈尔滨工业大学