一种沥青针入度仪及其使用方法与流程

本发明属于道路工程技术领域，尤其涉及一种沥青针入度仪及其使用方法。

背景技术：

沥青针入度是表示沥青软硬程度和稠度、抵抗剪切破坏能力，反映在一定条件下沥青的相对黏度的指标。根据现有国家规范JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程中的T 0604-2011沥青针入度试验的规定：沥青试样在标准试验条件下，在温度25℃和贯入时间为5秒，在100g的荷重下，标准针会垂直插入沥青试样的深度为针入度值，以0.1mm为单位。

现有的沥青针入度仪存在如下缺陷：

(1)采用测量杆对标准针插入沥青试样前、后的荷载顶高度分别进行测量，从而得出针入度值。但是，这种方法人为因素影响太多，且轻微的触碰都会影响下部的针入度值，导致测量结果不精确。

(2)通过反射镜和肉眼观察标准针是否接触到沥青试样的表面，费时且不精确。

(3)沥青针入度实验每次至少要做3次，而每次实验后都必须将沥青试样从实验烧杯中取出，放回恒温水箱中，非常不方便。现有技术通过在沥青针入度仪上设置加热装置来解决该问题，虽然简化了实验操作，但却无法解决沥青试样加热不均匀的问题，这会导致实验失去恒温这一要求，造成精度降低。

(4)沥青针入度仪是否水平依靠肉眼观察，无法定量判断。

(5)规范要求测量针入度值的时间为开始针入度后5s，传统的计时采用手持秒表的方法，5s后停止，操作误差大。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供了一种沥青针入度仪及其使用方法，解决了现有技术中针入度值的测量结果不精确的问题。本发明可以准确地测量针入度值，避免了实验过程中人为因素的影响。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种沥青针入度仪，包括底座，底座的上方垂直连接有竖杆，竖杆上设有可沿竖杆上下移动的高度调节机构，高度调节机构与C形固定杆连接，C形固定杆的上部连接有激光测距仪，C形固定杆的下部连接有标准针机构。

标准针机构包括荷载和荷载保护壳，C形固定杆的下部与荷载保护壳的一侧连接，荷载贯穿荷载保护壳，荷载的上表面设有反射镜，荷载的下部与标准针连接，标准针的下方放置有待测沥青试样；激光测距仪的下端面设有激光发出口，反射镜位于激光发出口的正下方，激光测距仪上设有启动按钮和显示屏，激光测距仪上设有启动按钮14和显示屏13。

优选地，荷载保护壳的另一侧设有可沿荷载保护壳侧壁上下移动的可调杆，可调杆的下端设有激光发射器，激光发射器的侧面设有激光发射口。

进一步优选地，可调杆上设有用于调节可调杆上下移动的第三螺旋调节旋钮，荷载通过连接杆与标准针连接。

标准针下降过程中，当激光照射到沥青试样的表面时会有反射光，而此时标准针应基本在试样皿表面。消除了传统方法沥青表面与标准针在水中接触，难观测的问题，避免了人为因素的干扰。

优选地，沥青针入度仪还包括水浴加热装置，水浴加热装置包括桶形的加热器，加热器的内部设有桶形的导热陶瓷内壳，导热陶瓷内壳的内部设有用于放置试样皿的网状支撑件，待测沥青试样装在试样皿内。

进一步优选地，加热器通过第一支撑竖杆固定在底座上方，导热陶瓷内壳通过第二支撑竖杆固定在加热器的内底部上。

导热陶瓷内壳的底部设有出水口，加热器的底部与排水管连通，排水管上设有止水阀，排水管的出口处放置有接水容器，接水容器放置在底座上。

加热器上设有加热开关。

水浴加热装置设有上盖。

进一步优选地，导热陶瓷内壳的材料为氧化铍陶瓷或氮化铝陶瓷或氮化硅陶瓷；网状支撑件为铁丝网。

优选地，底座的上方设有圆水准器和管水准器，底座的下方设有可调高度的脚垫，脚垫上设有用于调节脚垫高度的高度调节旋钮。

优选地，高度调节机构包括水平主横杆和水平副横杆，水平主横杆可沿竖杆上下移动，水平副横杆可沿水平主横杆上下移动，水平主横杆上设有用于调节水平主横杆上下移动的第一螺旋调节旋钮，水平副横杆上设有用于调节水平副横杆上下移动的第二螺旋调节旋钮。

优选地，底座上设有同步按钮，同步按钮用于控制荷载和标准针下落，下落的同时，同步按钮控制计时器开始计时，当荷载和标准针下落5秒时，同步按钮控制夹紧荷载和标准针。

底座上还设有加热器温度的温度调节按钮，以及用于显示水浴加热装置温度的温度显示器。

本发明还提供了一种沥青针入度仪的使用方法，包括以下步骤：

1)调节高度调节旋钮，当根据管水准器和圆水准器的气泡居中时，停止调节高度调节旋钮。

2)旋转第三螺旋调节旋钮，调节激光发射器，使激光发射口发射的激光在标准针下0.1mm以内。

3)给水浴加热装置中加入水，盖上上盖，打开加热开关，设定加热温度为实验所需温度。

4)当水浴加热装置的温度达到实验所需温度时，将试样皿放在网状支撑件上，使沥青试样达到实验所需温度。

5)打开激光发射器，通过调节第一螺旋调节旋钮使标准针下降，当标准针接近试样皿表面时，通过调节第二螺旋调节旋钮使标准针缓慢下降，当激光发射器发射的激光到达沥青试样表面时停止。

6)启动激光测距仪的启动按钮，读出显示屏上的测量前数据，将测量前数据标记为0。

7)按下同步按钮，标准针和荷载同时下落，到5s时，同步按钮控制夹紧标准针和荷载。

8)再次启动激光测距仪，读出显示屏上的测量后数据，记为第一数据，第一数据即为本组实验的沥青针入度值。

9)取出标准针，移动试样皿的位置，进行下一组实验，直到全部实验完毕。

10)实验结束后，关闭加热开关，取出试样皿及网状支撑，打开止水阀，使水浴加热装置中的水沿排水管流入接水容器中。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的一种沥青针入度仪，通过在荷载以及标准针的上方设置激光测距仪，通过激光发出口发射激光给带有反射镜的荷载，再返回的方式来测量激光发出口和反射镜之间距离，从而测量针入度值。摒弃了传统采用测量杆的接触式测量方法，操作简单，避免了人为因素对实验的影响。

进一步地，通过在标准针旁边设置激光发射器，激光发射器发射的水平激光在标准针下方0.1mm以内。标准针下降过程中，当激光照射到沥青试样的表面时会有反射光，而此时标准针应基本在试样皿表面。消除了传统方法沥青表面与标准针在水中接触，难观测的问题，避免了人为因素的干扰。

进一步地，通过设置水浴加热装置将沥青试样加热到实验所需温度，水浴加热装置由外向内依次为加热器、第一水浴层及导热陶瓷内壳，氧化铍陶瓷不同于传统陶瓷，其具有均匀受热的特点，又具有良好的导热性，在导热陶瓷内壳的内部再设置水浴环境，这样经过分阶段加热的方式，将受热不均匀这一因素降到最低，又省去了传统实验中需要将试样皿在恒温水浴箱和实验台之间来回转换的麻烦。

进一步地，采用圆水准器和管水准器配合高度调节旋钮来定量确定装置是否达到水平，不再依靠单纯的肉眼观察针入度仪是否水平。

进一步地，通过设置同步按钮，计时与标准针的释放同步进行，当到达5s时，自动夹持标准针，不同于传统放开标准针后再另外计时的方法，实验的结果更加精确。

附图说明

图1是本发明提供的沥青针入度仪的结构示意图；

图2是本发明提供的荷载部分的结构示意图；

图3是本发明提供的激光测距仪部分的结构示意图；

图4是本发明提供的底座部分的结构示意图。

其中，1为底座，2为脚垫，3为高度调节旋钮，4为管水准器，5为圆水准器，6为竖杆，7为水平主横杆，8为第一螺旋调节旋钮，9为第二螺旋调节旋钮，10为水平副横杆，11为C形固定杆，12为激光测距仪外壳，13为显示屏，14为启动按钮，15为激光发出口，16为荷载，17为荷载保护壳，18为可调杆，19为第三螺旋调节旋钮，20为激光发射器，21为激光发射口，22为标准针，23为连接杆，24为导热陶瓷内壳，25为网状支撑件，26为第一水浴层；27为加热器，28为加热开关，29为第二支撑竖杆，30为出水口，31为试样皿，32为止水阀，33为第一支撑竖杆，34为排水管，35为接水容器，36为反射镜，37为同步按钮，38为温度调节按钮，39为温度显示器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

一种沥青针入度仪，包括底座1，底座1的上方垂直连接有竖杆6，竖杆6上设有可沿竖杆6上下移动的高度调节机构，高度调节机构与C形固定杆11连接，C形固定杆11的上部连接有激光测距仪，C形固定杆11的下部连接有标准针22机构。

标准针22机构包括荷载16和荷载保护壳17，C形固定杆11的下部与荷载保护壳17的一侧连接，荷载16贯穿荷载保护壳17，荷载16的上表面设有反射镜，荷载16的下部与标准针22连接，标准针22的下方放置有待测沥青试样；激光测距仪外壳12的下端面设有激光发出口15，反射镜位于激光发出口15的正下方。激光发出口15可以发射激光给带有反射镜36的荷载16，再返回的方式来测量激光发出口15和反射镜36之间距离，从而测量针入度值。摒弃了传统采用测量杆的接触式测量方法，操作简单，避免了人为因素对实验的影响。

优选地，荷载保护壳17的另一侧设有可沿荷载保护壳17侧壁上下移动的可调杆18，可调杆18的下端设有激光发射器20，激光发射器20的侧面设有激光发射口21。

进一步优选地，可调杆18上设有用于调节可调杆18上下移动的第三螺旋调节旋钮19，荷载16通过连接杆23与标准针22连接。通过第三螺旋调节旋钮19可以将激光发射口21发射的激光调至标准针22下面合适的位置。

需要说明的是，第一螺旋调节旋钮8为粗螺旋调节旋钮，第二螺旋调节旋钮9为细螺旋调节旋钮，第三螺旋调节旋钮19为微型螺旋调节旋钮。

优选地，沥青针入度仪还包括水浴加热装置，水浴加热装置包括桶形的加热器27，加热器27的内部设有桶形的导热陶瓷内壳24，导热陶瓷内壳24的内部设有用于放置试样皿31的网状支撑件25，待测沥青试样装在试样皿31内。

进一步优选地，加热器27通过第一支撑竖杆33固定在底座1上方，导热陶瓷内壳24通过第二支撑竖杆29固定在加热器27的内底部上。

导热陶瓷内壳24的底部设有出水口30，出水口30用于排出导热陶瓷内壳24内的水，加热器27的底部与排水管34连通，排水管34上设有止水阀32，排水管34的出口处放置有接水容器35，接水容器35放置在底座1上。

加热器27上设有加热开关28。

水浴加热装置设有上盖。

进一步优选地，导热陶瓷内壳24的材料为氧化铍陶瓷或氮化铝陶瓷或氮化硅陶瓷；网状支撑件25为铁丝网。

加热时，加热器27与导热陶瓷内壳24之间为第一水浴层26，导热陶瓷内壳24内为第二水浴层，两道水浴层中间通过导热陶瓷隔开，实现均匀传热。作为最优选实施例，该导热陶瓷为氧化铍陶瓷。

通过设置水浴加热装置将沥青试样加热到实验所需温度，水浴加热装置由外向内依次为加热器27、第一水浴层26及导热陶瓷内壳24，氧化铍陶瓷不同于传统陶瓷，其具有均匀受热的特点，又具有良好的导热性，在导热陶瓷内壳24的内部再设置水浴环境，这样经过分阶段加热的方式，将受热不均匀这一因素降到最低，又省去了传统实验中需要将试样皿31在恒温水浴箱和实验台之间来回转换的麻烦。

优选地，底座1的上方设有圆水准器5和管水准器4，底座1的下方设有可调高度的脚垫2，脚垫2上设有用于调节脚垫2高度的高度调节旋钮3，来确定装置是否达到水平。

优选地，高度调节机构包括水平主横杆7和水平副横杆10，水平主横杆7可沿竖杆6上下移动，水平副横杆10可沿水平主横杆7上下移动，水平主横杆7上设有用于调节水平主横杆7上下移动的第一螺旋调节旋钮8，水平副横杆10上设有用于调节水平副横杆10上下移动的第二螺旋调节旋钮9。

优选地，底座1上设有同步按钮37，同步按钮37用于控制荷载16和标准针22下落，下落的同时，同步按钮37控制计时器开始计时，当荷载16和标准针22下落5秒时，同步按钮37控制夹紧荷载16和标准针22。

底座1上还设有加热器27温度的温度调节按钮38，以及用于显示水浴加热装置温度的温度显示器39。

本发明还提供了一种沥青针入度仪的使用方法，包括以下步骤：

1)调节高度调节旋钮3，当根据管水准器4和圆水准器5的气泡居中时，停止调节高度调节旋钮3，此时整个装置处于水平位置。

2)旋转第三螺旋调节旋钮19，调节激光发射器20，使激光发射口21发射的激光在标准针22下0.1mm以内。

3)给水浴加热装置中加入水，盖上上盖，打开加热开关28，设定加热温度为实验所需温度，在针入度实验中，实验所需温度为25℃。

4)当水浴加热装置的温度达到实验所需温度时，将试样皿31放在网状支撑件25上，使沥青试样达到实验所需温度。具体地，将试样皿31在水浴加热装置中放置一小时以使沥青试样达到实验所需温度。

5)去掉激光发射器20的盖子，打开激光发射器20，通过调节第一螺旋调节旋钮8使标准针22下降，当标准针22接近试样皿31表面时，通过调节第二螺旋调节旋钮9使标准针22缓慢下降，并注意激光发射器20发射的激光，当激光到达沥青试样表面，即在试样皿31表面有反射时停止。由于激光发射口21在标准针22下0.1mm以内，这样可以认为标准针22已与沥青试样的表面接触。

6)启动激光测距仪的启动按钮14，读出显示屏13上的测量前数据，将测量前数据标记为0。

7)按下同步按钮37，标准针22和荷载16同时下落，计时器开始计时至5s时，同步按钮37控制夹紧标准针22和荷载16。

8)再次启动激光测距仪，读出显示屏13上的测量后数据，记为第一数据，第一数据即为本组实验的沥青针入度值。

9)取出标准针22，移动试样皿31的位置，进行下一组实验，直到全部实验完毕。

10)实验结束后，关闭加热开关28，取出试样皿31及网状支撑，打开止水阀32，使水浴加热装置中的水沿排水管34流入接水容器35中。