专利名称：瞬态热线法测量沥青混合料热物理参数的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于浙青路面材料测试相关领域，涉及一种利用瞬态热线法测定浙青混合料导热系数、导温系数、比热物理参数的装置。
背景技术：
与浙青混合料温度传导及分布有关的物理参数主要包括导热系数、比热、密度，它们是进行浙青路面结构温度场模拟计算和路面温度应力分析必不可少的浙青混合料热物性参数。浙青混合料密度的测试方法已经完善，且列入规范，其导热系数及比热的测试方法较多参考其他非金属固体材料的测试方法。目前，对导热系数而言，已尝试的方法有稳态平板法、瞬态平面热源法和瞬态热线法。对比热而言，已尝试的方法有差示扫描量热法(DSC)和等温水量热法。另外，值得说明的是导温系数也是经常被提及的热物性参数，其可由导热系数除以比热与密度的乘积计算得到，此数学关系的存在，使得导热系数、导温系数、比热三者的测试可以减少为任意两者的测试，然后通过密度计算第三者。因而，导温系数的测试方法也值得关注。已尝试的浙青混合料导温系数测试方法有非稳态导热法、瞬态热线法。浙青混合料热物性参数测试方法处于探索阶段，方法尚不统一，并未列入规范，因而所得试验结果相差较大，对于后续路面结构内温度分布相关分析影响较大。
实用新型内容为克服目前浙青混合料热物性参数即导热系数、导温系数、比热测量方法种类多，实验数据差别大，可信度低等的不足，本实用新型提供一种瞬态热线法测试浙青混合料导热系数、导温系数、比热的装置，该装置较易于实现导热系数、导温系数、比热的测量，不仅能为浙青混合料热物性参数的获取提供行之有效的方法，并且可以作为制定此类规范的资料参考。本实用新型解决该技术问题所采用的技术方案是瞬态热线法测量浙青混合料热物理参数的装置，包括传感器、导热系数测量仪和计算机，所述传感器置于一待测试件中，传感器同时与导热系数测量仪相连，导热系数测量仪再连接所述计算机。本实用新型进一步的特征在于所述导热系数测量仪为TC3000系列导热系数仪。所述传感器采取热线传感器。所述待测试件为待测浙青混合料试件，待测浙青混合料试件为横切均分的圆柱体试件，或为长方体结构的小梁试件；传感器置于横切后的圆柱体试件或长方体结构的小梁试件的夹层中。所述圆柱体试件夹层的水平测试面直径为0101. 5mm，总高为63. 5mm;或直径为0150mm，总高为115mm;所述长方体结构的小梁试件夹层的水平测试面尺寸为IOOmmX 50mm,高为 30mm。本实用新型以瞬态热线法为基本理论依据，借助TC3000系列导热系数仪，通过热线传感器实现浙青混合料试件中热量传导及温度测量，同时以计算机软件记录时间、温度数据，得到导热系数、导温系数计算值，并由已知密度计算比热，从而实现对浙青混合料导热系数和比热的测定。
图I是本实用新型结构示意图。图中1、计算机；2、导热系数测量仪；3、传感器；4、待测试件。
具体实施方式
以下结合附图及实例对本实用新型做进一步说明。如图I所示，瞬态热线法测量浙青混合料参数的装置，包括相互连接的传感器3及待测试件4、导热系数测量仪2和计算机I。其中，热线传感器3置于待测浙青混合料试件4中间，并同时与导热系数测量仪2相连，导热系数测量仪2配置计算机I使用。本实用新型采取的导热系数测量仪2为TC3000系列导热系数仪；传感器3采取热线传感器。待测试件4为待测浙青混合料试件，待测浙青混合料试件为横切均分的圆柱体试件，或是长方体结构的小梁试件。传感器3 (热线传感器)置于横切后的圆柱体试件或长方体结构的小梁试件夹层中。圆柱体试件为夹层水平测试面直径为①101. 5mm、试件总高为63. 5mm,从中间横切为高均为31. 75mm的两部分的旋转压实成型的试件；圆柱体试件也可以采用直径为O 150_、试件总高为高115_，从中间横切为高分别为57. 5mm的两部分的旋转压实成型的试件。长方体结构的小梁试件夹层的水平测试面尺寸为IOOmmX 50mm，高为30mmo试件的形状和面积对测试结果有一定影响。本实用新型给出了圆柱体试件夹层水平测试面直径为O101. 5mm、总高为63. 5mm、测试面面积为80. 873cm2和长方体结构的小梁试件夹层测试面面积为50cm2的实例，长方体结构和圆柱体结构的测试结果很接近，差值在0. I左右。下面通过本实用新型的原理、组成和实验步骤进一步说明其效果。I.瞬态热线法原理瞬态热线法的基本原理是在实验材料中间，放置一根细长的金属加热丝(即所谓的“热线”)。加热丝温度升高的速度与实验材料的热物理参数有关。设实验材料为均值、常物性、具有均匀初始温度的无限大介质，其导热系数为X、导温系数为a、比热为C、密度为P、金属加热丝为无限长的线热源。并且与Z轴重合，热丝单位长度上的加热功率为q。当时间t = 0时，接通加热丝的瞬间，则时间温升满足方程
d0(x,y,t) ,d29(x, y, t) d29(x, y,~v ’ 力=a(~vJ+~vO
dtdx2dy20 (x, y, t) |t = 0 = 0= U 0(x，少，t、dxdy = o[0026]解此方程组得加热接通电源瞬间试件温升值
权利要求1.瞬态热线法测量浙青混合料热物理参数的装置，包括传感器(3)、导热系数测量仪(2)和计算机(I)，其特征在于所述传感器(3)置于一待测试件(4)中，传感器(3)同时与导热系数测量仪(2)相连，导热系数测量仪(2)再连接所述计算机(I)。
2.根据权利要求I所述的一种瞬态热线法测量浙青混合料热物理参数的装置，其特征在于所述导热系数测量仪(2)为TC3000系列导热系数仪。
3.根据权利要求I所述的一种瞬态热线法测量浙青混合料参数的装置，其特征在于所述传感器(3)采取热线传感器。
4.根据权利要求I所述的一种瞬态热线法测量浙青混合料热物理参数的装置，其特征在于所述待测试件(4)为待测浙青混合料试件，待测浙青混合料试件为横切均分的圆柱体试件，或为长方体结构的小梁试件；传感器(3)置于横切后的圆柱体试件或长方体结构的小梁试件的夹层中。
5.根据权利要求4所述的一种瞬态热线法测量浙青混合料热物理参数的装置，其特征在于所述圆柱体试件夹层的水平测试面直径为Φ101. 5mm,总高为63. 5mm ;或直径为Φ150πιπι，总高为115mm;所述长方体结构的小梁试件夹层的水平测试面尺寸为IOOmmX 50mm,高为 30mm。
专利摘要本实用新型提供了一种瞬态热线法测量沥青混合料热物理参数的装置，包括热线传感器、导热系数测量仪及计算机。其中，热线传感器置于待测沥青混合料试件中间，并与导热系数测量仪相连，导热系数测量仪配置计算机使用。该装置较易于实现导热系数、导温系数、比热的测量，不仅能为沥青混合料热物性参数的获取提供行之有效的方法，并且可以作为制定此类试验办法规范的资料参考。
文档编号G01N25/20GK202421105SQ201220022880
公开日2012年9月5日 申请日期2012年1月18日 优先权日2012年1月18日
发明者张倩, 李彦伟 申请人:石家庄市环城公路建设指挥部办公室, 西安建筑科技大学