测量感应加热时沥青混合料试件体积变化的仪器及方法与流程

本发明属于沥青性能测试技术领域，具体来说，涉及到一种测量感应加热时沥青混合料试件体积变化的仪器及方法。

背景技术：

沥青混凝土路面在常温下可以自愈合，但速度非常缓慢，且要求没有行车荷载的循环作用。当沥青混合料中的黏结剂在间歇期受到高温时，沥青的愈合率会提高，沥青愈合会修复沥青混凝土路面由低温、疲劳和基层反射所导致的裂缝松散等病害，因此会提高沥青混凝土路面的服务寿命，减少路面的养护和修复，带来经济和交通等方面的益处。沥青混凝土路面自愈合技术与密封剂等修复措施相比，不会给修复路面带来负面影响，如抗滑性能等。因此国内外学者广泛开展了沥青路面感应加热自愈合技术研究。

沥青路面感应加热自愈合技术是通过掺加导电纤维的沥青混凝土在电磁发射装置产生的的磁场里做切割磁感线的运动时，掺加导电纤维的沥青混凝土中就会产生电流，从而升温，愈合已有的损伤。但是感应加热是否会使得沥青路面的体积发生较大变化，而引起鼓包等病害的发生是我们关心的关键问题之一。但是，目前仍然没有很好的一体化的室内试验设备用于测量感应加热过程沥青混合料试件体积变化情况的仪器及方法。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种结构简单、操作简便、使用效果好的测量感应加热时沥青混合料试件体积变化的仪器及方法。

本发明所述的一种测量感应加热时沥青混合料试件体积变化的仪器，所述仪器包括分为左侧和右侧，左侧为环境箱24，右侧顶部为控制箱22；控制箱22下方为交流发电机17；交流发电机17的左下方往下依次为风热控温装置19和连接杆控制装置20，右下方往下依次为图像分析装置18和图像采集装置控制系统21；环境箱24内在顶部设有电磁发射装置1，两侧壁各刻有刻度10，中央放有试件11，试件11上下侧设有摄像头定位装置8；电磁发射装置1的两端通过两根可伸缩导电连接杆2与环境箱24的两侧壁水平连接，其还与交流发电机17连接；电磁发射装置1在两根可伸缩导电连接杆2的引导下，做水平运动；可伸缩导电连接杆2与连接杆控制装置20连接；摄像头定位装置8有两个，其横截面为圆弧状，且突起侧通过可伸缩杆25与环境箱24的顶面或底面连接；摄像头定位装置8内凹侧安装有四个将圆弧面等分的摄像头9；摄像头9的方向180°可调；调节可伸缩杆25的长度能调节摄像头定位装置8与摄像头9的高度；摄像头定位装置8、摄像头9及可伸缩杆25与图像采集控制系统21连接；固定杆13有两个，分别位于试件11两侧，能将试件11固定在环境箱24的中间；每根固定杆13的一端通过贴片12与试件11连接，另一端与环境箱24侧壁的接口14连接；两排刻度10的上下两端共设有四个温度传感器，分别为温度传感器B4、温度传感器C5、温度传感器D6和温度传感器E7；温度传感器A3设在试件表面位置；五个温度传感器与风热控温装置19连接；控制箱22包括箱体、箱体内的电子线路板以及箱体外侧壁上的屏幕15和控制键盘16；电子线路板上安装有控制器23；五个温度传感器、屏幕15、控制键盘16、交流发电机17、图像分析装置18、连接杆控制装置20和图像采集装置控制系统21与控制器23连接。

本发明所述的测量感应加热时沥青混合料试件体积变化的方法，所述方法具体步骤为：

1)在沿着试件直径的两侧用环氧胶固定两个贴片12，在试件表面采用环氧胶固定温度传感器A3，试件11在常温下养生24h，使得环氧胶完成固化，两个贴片12和温度传感器A3牢固的黏结在试件表面；

2)将试件11上的两个贴片12分别与两根固定杆13连接，将两根固定杆的另一端与两个接口14连接，从而将试件11固定在环境箱24中；

3)通过图像采集控制系统21调节两根可伸缩杆25的长度、调节八个摄像头9的方向，保证八个摄像头9能够全面的采集试件11全方位的图像；

4)设定环境箱温度，环境箱的温度采用沥青混合料感应加热修复工程的现场大气温度，将固定好的试件11在环境箱中保温5h；

5)通过图像分析装置18，并借助环境箱24两侧的刻度10与环境箱的结构图，将八个摄像头9采集的八张视图做立体拼接；借助图像分析装置18计算试件11的体积；

6)感应加热前试件体积计算完毕后，开启交流发电机17，在电磁发射装置1产生固定强度的电磁波信号，并通过两根可伸缩导电连接杆(2)和连接杆控制装置20，让电磁发射装置1做水平向的匀速运动；这相当于试件11在磁场中做切割磁感线运动，这时如果试件11中掺加有导电介质，试件11内部就会产生电流，从而升温，加速修复已有的损伤；

7)随着试件表面的升温,根据温度传感器A3传输的温度情况，控制器实时采集感应加热时间、试件表面温度；图像采集控制系统21实时采集试件11图像，并通过图像分析装置18，并借助环境箱24两侧的刻度10与环境箱的结构图，将八个摄像头9采集的八张视图做立体拼接；借助图像分析装置18实时计算试件11的体积；最后得到感应加热时间、试件表面温度、试件体积于一体的试验数据；试验过程中，当试件表面温度大于沥青软化点温度时，设备自动会通过交流发电机17、温度传感器A3与控制器23的协同工作将试件表面的温度恒定在沥青软化点温度。

与现有技术相比，本发明所述的测量感应加热时沥青混合料试件体积变化的仪器及方法具有以下优点：

1)仪器结构简单、设计合理且安装及使用操作简便，投入成本较低，安装紧凑，占用空间较小；

2)仪器参数调整简便，能对环境箱温度、感应加热速度、试件表面感应加热温度、数据采集频率等参数进行调整，并且设置有控制箱，控制简易，能精确控制环境箱温度、感应加热速度、试件表面感应加热温度，精确地模拟了一定现场使用条件下的沥青路面不同感应加热修复过程中沥青路面体积变化规律；

3)仪器设置有环境箱、风热控温装置、温度传感器B、温度传感器C、温度传感器D、温度传感器E，形成了特定路面的大气环境条件，模拟了沥青路面感应修复工程的大气环境；

4)仪器在试件表面设置有温度传感器A，并将温度传感器A与控制器连接，试验过程中能够精确地采集试件表面温度，并控制感应加热一段时间后试件表面的温度恒定在沥青软化点温度；

5)仪器设置有摄像头定位装置、摄像头、刻度、图像采集装置控制系统、图像分析装置，它们在控制器的连接下协同工作，实现了沥青混合料试件体积变化情况的精确测量与计算；

6)使用效果好且实用价值高，外形美观且环保，极大程度上方便了感应加热前后沥青混合料试件体积变化情况的测量，并且模拟感应加热过程易于控制，具有一体化操作方便等优点。

附图说明

图1：本发明所述仪器示意图；图2：电磁发射装置示意图；图3：控制器电路原理示意图；1-电磁发射装置；2-可伸缩导电连接杆；3-温度传感器A；4-温度传感器B；5-温度传感器C；6-温度传感器D；7-温度传感器E；8-摄像头定位装置；9-摄像头；10-刻度；11-试件；12-贴片；13-固定杆；14-接口；15-屏幕；16-控制键盘；17-交流发电机；18-图像分析装置；19-风热控温装置；20-连接杆控制装置；21-图像采集装置控制系统；22-控制箱；23-控制器；24-环境箱；25-可伸缩杆。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明所述的测量感应加热时沥青混合料试件体积变化的仪器及方法做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

一种测量感应加热时沥青混合料试件体积变化的仪器，所述仪器包括分为左侧和右侧，左侧为环境箱24，右侧顶部为控制箱22；控制箱22下方为交流发电机17；交流发电机17的左下方往下依次为风热控温装置19和连接杆控制装置20，右下方往下依次为图像分析装置18和图像采集装置控制系统21；环境箱24内在顶部设有电磁发射装置1，两侧壁各刻有刻度10，中央放有试件11，试件11上下侧设有摄像头定位装置8；电磁发射装置1的两端通过两根可伸缩导电连接杆2与环境箱24的两侧壁水平连接，其还与交流发电机17连接；电磁发射装置1在两根可伸缩导电连接杆2的引导下，做水平运动；可伸缩导电连接杆2与连接杆控制装置20连接；摄像头定位装置8有两个，其横截面为圆弧状，且突起侧通过可伸缩杆25与环境箱24的顶面或底面连接；摄像头定位装置8内凹侧安装有四个将圆弧面等分的摄像头9；摄像头9的方向180°可调；调节可伸缩杆25的长度能调节摄像头定位装置8与摄像头9的高度；摄像头定位装置8、摄像头9及可伸缩杆25与图像采集控制系统21连接；固定杆13有两个，分别位于试件11两侧，能将试件11固定在环境箱24的中间；每根固定杆13的一端通过贴片12与试件11连接，另一端与环境箱24侧壁的接口14连接；两排刻度10的上下两端共设有四个温度传感器，分别为温度传感器B4、温度传感器C5、温度传感器D6和温度传感器E7；温度传感器A3设在试件表面位置；五个温度传感器与风热控温装置19连接；控制箱22包括箱体、箱体内的电子线路板以及箱体外侧壁上的屏幕15和控制键盘16；电子线路板上安装有控制器23；五个温度传感器、屏幕15、控制键盘16、交流发电机17、图像分析装置18、连接杆控制装置20和图像采集装置控制系统21与控制器23连接。

本发明所述的测量感应加热时沥青混合料试件体积变化的方法，所述方法具体步骤为：

1)在沿着试件直径的两侧用环氧胶固定两个贴片12，在试件表面采用环氧胶固定温度传感器A3，试件11在常温下养生24h，使得环氧胶完成固化，两个贴片12和温度传感器A3牢固的黏结在试件表面；

2)将试件11上的两个贴片12分别与两根固定杆13连接，将两根固定杆的另一端与两个接口14连接，从而将试件11固定在环境箱24中；

3)通过图像采集控制系统21调节两根可伸缩杆25的长度、调节八个摄像头9的方向，保证八个摄像头9能够全面的采集试件11全方位的图像；

4)设定环境箱温度，环境箱的温度采用沥青混合料感应加热修复工程的现场大气温度，将固定好的试件11在环境箱中保温5h；

5)通过图像分析装置18，并借助环境箱24两侧的刻度10与环境箱的结构图，将八个摄像头9采集的八张视图做立体拼接；借助图像分析装置18计算试件11的体积；

6)感应加热前试件体积计算完毕后，开启交流发电机17，在电磁发射装置1产生固定强度的电磁波信号，并通过两根可伸缩导电连接杆2和连接杆控制装置20，让电磁发射装置1做水平向的匀速运动；这相当于试件11在磁场中做切割磁感线运动，这时如果试件11中掺加有导电介质，试件11内部就会产生电流，从而升温，加速修复已有的损伤；

7)随着试件表面的升温,根据温度传感器A3传输的温度情况，控制器实时采集感应加热时间、试件表面温度；图像采集控制系统21实时采集试件11图像，并通过图像分析装置18，并借助环境箱24两侧的刻度10与环境箱的结构图，将八个摄像头9采集的八张视图做立体拼接；借助图像分析装置18实时计算试件11的体积；最后得到感应加热时间、试件表面温度、试件体积于一体的试验数据；试验过程中，当试件表面温度大于沥青软化点温度时，设备自动会通过交流发电机17、温度传感器A3与控制器23的协同工作将试件表面的温度恒定在沥青软化点温度。