沥青发泡效果测量装置的制作方法

本实用新型涉及筑路机械领域，具体涉及一种沥青发泡效果测量装置。

背景技术：

泡沫沥青冷再生技术、温拌泡沫沥青技术由于其节能减排、经济环保等优点，日益成为广受青睐的筑路方案。适合参数的泡沫沥青是进行混合料拌制用于筑路的前提。泡沫沥青的制备是在沥青发泡设备中进行的，发泡设备的性能直接决定了泡沫沥青的性能参数。然而目前在沥青发泡设备的设计开发、沥青发泡效果测量等方面均不成熟，尤其是现有测量方法及装置测量误差大，人为因素影响显著，很难甄别不同沥青发泡设备的发泡性能优劣，影响了沥青发泡设备的研究设计，制约了泡沫沥青技术的开发应用。

沥青发泡性能通常用膨胀率与半衰期两个技术参数表征。现有技术采用下述方式实现沥青发泡性能参数的测量:

第一种方式：在一个密闭容器内往热沥青中高压注水，水吸热蒸发形成泡沫沥青，泡沫沥青的体积变化排除的气体体积用带有刻度的标识管进行标记，读取管内液位的变化间接获取沥青的膨胀率和半衰期。

第二种方式：在透明玻璃钢筒体内部布置多个机械式标尺，在玻璃钢筒体外部观测发泡过程，通过人工读数来检测膨胀率，同时利用秒表来测量半衰期。

第三种方式：在量桶内设置有与沥青上表面轻微接触的平板，平板装置设置有应力感应装置，利用平板装置上的应力感应装置来监测沥青液位，实现膨胀率的测量。

发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：

第一种方式：利用密闭容器内泡沫沥青体积变化排除的气体体积间接的获取沥青的膨胀率和半衰期，现有发泡设备多是往外喷射含有泡沫沥青、空气等物质的混合物，此种方法不适用于现有常用的发泡设备。而且此种方法检测到的体积变化不全是泡沫沥青的体积变化，还有部分水蒸发但是并未形成泡沫沥青，导致读取膨胀率偏大，相应的半衰期也失准。

第二种方式：采用机械式标尺、秒表来识别确定膨胀率及半衰期，需人工判断是否到达液面最高位置及其一半位置，无法准确确定膨胀率及半衰期。

第三种方式：利用平板装置上的应力感应装置与液面接触来监测沥青液位，该平板装置在沥青往量桶内喷射及沥青发泡膨胀的过程中都会对沥青发泡造成很大影响，不具备实际操作条件。

技术实现要素：

本实用新型的其中一个目的是提出一种沥青发泡效果测量装置，用以简便准确地实现沥青发泡膨胀率与半衰期的测量。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供了一种沥青发泡效果测量装置，包括接触部件和支撑部件；所述接触部件设于所述支撑部件，所述接触部件包括第一接触部和第二接触部，所述第一接触部和所述第二接触部能同时移动，且所述第一接触部的位移量是所述第二接触部位移量的二倍；其中，所述第一接触部能移动至待检测沥青发泡后的最高平面，此时所述第二接触部对应的高度位置为所述第一接触部对应高度位置的一半。

在可选的实施例中，所述第一接触部和所述第二接触部都直线移动。

在可选的实施例中，所述接触部件还包括第一连接体、第一转盘、第二连接体、第二转盘和转轴，所述第一连接体的一端与所述第一接触部连接，所述第一连接体的另一端缠绕于所述第一转盘；所述第二连接体的一端与所述第二接触部连接，所述第二连接体的另一端缠绕于所述第二转盘；

所述第一转盘和所述第二转盘同轴安装于转轴，所述转轴能相对于所述支撑部件转动。

在可选的实施例中，所述第一连接体和/或所述第二连接体都包括绳。

在可选的实施例中，所述绳不可伸缩。

在可选的实施例中，初始状态下，所述第一连接体距离所述第一转盘中心的距离是所述第二连接体距离所述第二转盘中心的距离的二倍。

在可选的实施例中，所述第一连接体和所述第二连接体结构相同，所述第一转盘的绳槽底部所属圆的直径是所述第二转盘的绳槽底部所属圆的直径的二倍。

在可选的实施例中，所述支撑部件包括支座、支架和支撑结构，所述接触部件设于所述支撑结构的一端，所述支撑结构的另一端可升降地设于所述支架，所述支架由所述支座支撑。

在可选的实施例中，所述支架设有至少两个设置高度不同的安装孔，所述支撑结构可选地安装于其中部分所述安装孔。

在可选的实施例中，所述支架设有安装槽，所述安装孔设于作为所述安装槽底部的立板，所述支撑结构的一端伸入到所述安装槽内与所述安装孔连接。

在可选的实施例中，所述支撑结构包括端板、底板和侧板，所述底板和所述侧板都与所述端板固定，所述端板与所述安装孔固定；所述接触部件设于所述侧板，沥青的膨胀率刻度线设于所述侧板或者所述标识部件与所述侧板是一体的。

在可选的实施例中，所述支撑结构还包括顶板，所述顶板设于所述侧板的顶部，所述膨胀率刻度线设于所述侧板的表面，所述顶板设有用于观测膨胀率刻度线的观测槽。

在可选的实施例中，所述第一接触部和/或所述第二接触部的底面为平面或弧面。

所述第一接触部和/或所述第二接触部为T形对称结构

在可选的实施例中，所述转轴是空心的。

在可选的实施例中，所述支座底部设有滚轮。

在可选的实施例中，所述转轴通过轴承安装在所述支撑部件的圆孔内。

本实用新型另一实施例提供一种沥青发泡效果测量方法，包括以下步骤：

绘制膨胀率刻度线；

泡沫沥青从沥青发泡装置中喷出至测量桶内之后，将第一接触部移动至使得第一接触部底面接触发泡后沥青液面的最高点，读取第一接触部处于该位置时对应的膨胀率以及半衰期的时间起点T0；

等待沥青衰减，直至第二接触部露出来并且第二接触部底面与沥青液面平齐，记录半衰期的时间终点T1；

计算T1与T0的差值得到半衰期。

在可选的实施例中，所述绘制膨胀率刻度线包括以下步骤：

确定膨胀率刻度线的零点，使得膨胀率刻度线的零点对应接触部件的第一接触部和第二接触部同时接触空桶底面的位置；

计算得到膨胀率的理想极大值，根据实验结构确定膨胀率刻度线量程的最大值。

基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：

上述技术方案，通过两个标识物，第一接触部和第二接触部分别指示泡沫沥青液面最高点与其一半高度位置，两个标识物同步运动，其中一标识物指示液面最高点，对应膨胀率，另一标识物指示液面最高点一半高度位置，沥青泡沫从液面最高点至其一半高度位置露出时间间隔为半衰期。可见，上述技术方案，通过设置标识物，能准确地测量沥青发泡的膨胀率和半衰期，且可操作性强。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的沥青发泡效果测量装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的沥青发泡效果测量装置结构测量后的结构示意图；

图3为图1中支撑结构的结构示意图；

图4为图1中转动体结构示意图；

图5为本实用新型另一实施例提供的沥青发泡效果测量方法流程示意图。

附图标记：

1、支座；2、支撑结构；3、转动体；4、支架；5、螺母；6、螺栓；21、端板；22、底板；23、侧板；24、加强板；31、转轴；32、第一转盘；33、第二转盘；41、安装槽；221、观测槽；341、第一连接体；342、第二连接体；351、第一接触部；352、第二接触部。

具体实施方式

下面结合图1～图5对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。

参见图1，本实用新型实施例提供一种沥青发泡效果测量装置，包括接触部件和支撑部件。接触部件设于支撑部件，接触部件包括第一接触部351和第二接触部352，第一接触部351和第二接触部352能同时移动，且第一接触部351的位移量是第二接触部352位移量的二倍。其中，第一接触部351能移动至待检测沥青发泡后的最高平面，此时第二接触部352对应的高度位置为第一接触部351对应高度位置的一半。

图1是测量开始前的状态，此状态下，第一接触部351的底部和第二接触部352的底部平齐。图2测量完的状态，此状态下，第一接触部351的底部位于最高点，第二接触部352底部的位置低于第一接触部351底部的位置，且第二接触部352对应的高度位置为第一接触部351对应高度位置的一半。

第一接触部351和第二接触部352都可以采用T形块结构，T形块的底面用于和沥青的液面配合。当第一接触部351对应沥青发泡后液面最高点时，第一接触部351的高度位置对应了沥青膨胀率的最大值。

膨胀率的定义：一定质量的沥青其体积对应为V，在发泡装置内发泡喷出后形成含有很多气泡的泡沫沥青，该泡沫沥青体积对应为V1,膨胀率＝V1/V。膨胀率是一个无量纲的数，且该值总是大于1，工业上应用一般要求该值大于10。

标识部件的膨胀率刻度线可以有两种设置方式，一种是采用圆周式刻度，即采用后文的转盘结构绘制确定膨胀率刻度线的零点、分格刻度和刻度线量程的最大值。这种方式是将沥青膨胀率与转盘的转动角度对应。

另一种可以采用竖直标注的方式，这种方式是将沥青膨胀率与T形块的竖直移动对应。

第一接触部351和/或第二接触部352的底面为平面或弧面。若沥青发泡后的液面是弧形的，第一接触部351和第二接触部352的底面较佳为弧面，以保证贴合的准确性。若沥青发泡后的液面是平的，第一接触部351和第二接触部352的底面较佳为平面，以保证贴合的准确性。

参见图1，第一接触部351和第二接触部352都直线移动。

参见图1，接触部件还包括第一连接体341、第一转盘32、第二连接体342、第二转盘33和转轴31，第一连接体341的一端与第一接触部351连接，第一连接体341的另一端缠绕于第一转盘32。第二连接体342的一端与第二接触部352连接，第二连接体342的另一端缠绕于第二转盘33。第一转盘32和第二转盘33同轴安装于转轴31，转轴31能相对于支撑部件转动。

为省力，转轴31是空心的，这样便于转动转轴31。

第一连接体341和/或第二连接体342都包括绳或是其他能自由缠绕的结构。

可选地，绳采用不可伸缩材质，这样能满足更为准确的移动距离对应关系，保证测量的准确性。

可选地，初始状态下，第一连接体341与第一转盘32接触点距离第一转盘32中心的距离为L1，第二连接体342与第二转盘33接触点距离第二转盘33中心的距离为L2，L1是L2的二倍。采用该结构能实现第一接触部351和第二接触部352移动距离的对应关系，以便于半衰期的测量。

参见图1，第一连接体341和第二连接体342结构相同，第一转盘32的绳槽底部所属圆的直径是第二转盘33的绳槽(具体可以为V形槽)底部所属圆的直径的二倍。采用该结构能简便地实现第一接触部351和第二接触部352移动距离的二倍对应关系。

参见图1或图2，支撑部件包括支座1、支架4和支撑结构2，接触部件设于支撑结构2的一端，支撑结构2的另一端可升降地设于支架4，支架4由支座1支撑。

参见图1，支架4设有至少两个设置高度不同的安装孔，支撑结构2可选择地安装于其中部分安装孔。采用该结构可根据装沥青桶的放置高度调整支架4的位置，以使得第一接触部351和第二接触部352平齐时，第一接触部351和第二接触部352同时接触桶底面。

参见图2，支架4设有安装槽41，安装孔设于作为安装槽41底部的立板，支撑结构2的一端伸入到安装槽41内与安装孔连接。

参见图3，进一步地，支撑结构2包括端板21、底板22和侧板23，底板22和侧板23都与端板21固定，端板21与安装孔固定。接触部件设于侧板23，沥青的膨胀率刻度线设于侧板23。其中至少一块侧板23上有用于读取泡沫沥青膨胀率的刻度线，该刻度线与盛接泡沫沥青的桶配套使用。

参见图1，支撑结构2还包括顶板(图未示出)，顶板设于侧板23的顶部，膨胀率刻度线设于侧板23的表面，顶板设有用于观测膨胀率刻度线的观测槽221。膨胀率刻度线设在侧板23表面，便于观察。

可选地，起稳定支撑作用支座1还可在下部安装滚轮，以便于移动、搬运、调整位置等。

可选地，在支撑结构2侧板23的通孔中安装轴承，转动体3通过轴承安装在支撑结构2中，也可实现转动体3的旋转。

下面介绍一个实例。

测发泡效果装置包括支座1、支撑结构2、转动体3和支架4。支座1起支撑作用，支架4焊接固定在支座1上，支撑结构2通过螺母5和螺栓6安装在支架4上，转动体3安装在支撑结构2侧板23的孔中。通过支架4中间的安装槽41可实现支撑结构2以及转动体3位置上下的调整。

参见图1和图3，支撑结构2包括顶板、端板21、底板22、侧板23。端板21与支架4法兰连接。底板22垂直焊接于端板21的，顶板部开有用于观察的观测槽221。侧板23紧密焊接在底板22的两侧并与底板22对齐焊接在端板21上，加强板24焊接在底板22与侧板23端部。

支撑结构2可调是为了适应不同位置的测量桶，当测量桶位于不同高度时，通过调整支撑结构2使该装置可用于测试。

参见图1和图4，转动体3包括转轴31，第一转盘32和第二转盘33通过焊接或键连接的方式固定在转轴31上。第一转盘32、第二转盘33是圆周面开有V型槽的同心盘。第一转盘32、第二转盘33V型槽底所在圆直径之比为2:1；弹性很小的绳固定在转盘的V型槽上，且不会随盘的转动而发生相对运动，即绳不会拉绳或回缩。各绳下端各连接一作为接触部的吊坠，吊坠是一T形对称结构，使吊坠下端面能保持水平，T形脚上开有圆孔用于与绳连接。

下面介绍使用上述沥青发泡效果测量装置如何实现膨胀率和半衰期的测量。

首先绘制膨胀率刻度线。将沥青膨胀率测量装置按设计要求安装，放置在水平地面上；将两根绳单独绕在第一转盘32、第二转盘33的V型槽中固定，绳与转盘的相对位置不会随着转盘的旋转而发生改变。绳下端连接吊坠，调整绳使两吊坠水平且两吊坠下端面在同一高度位置，且此时绳处在转盘的最低点；在绳投影至侧板23及转盘的位置划下竖直记号线，两记号线分别为零线与读数线，后续测量过程中，侧板23上的零线位置不变，转盘上读数线的位置随着转盘的转动而改变，从而实现读数。用游标高度尺标定吊坠随着转盘旋转在竖直方向位置的变化，通过旋转转轴31带动吊坠运动，用游标高度尺确定高度，调整转轴31使吊坠与高度尺平齐，绘制刻度线。绘制膨胀率刻度线时支撑结构2不能动，而是通过旋转转轴31带动吊坠运动，用游标高度尺确定高度，调整转轴31使吊坠与游标高度尺平齐，绘制膨胀率刻度线。支撑结构2可调是为了适应不同位置的测量桶，当测量桶位于不同高度时，通过调整支撑结构2使该装置可用于测试。

沥青发泡性能测试实验一般使用标准桶盛接泡沫沥青，使用与其相配套的测量标尺。用水标定测量标尺与桶尺寸的关系：

标准桶加水后的总质量：M₁＝ρ·V₁+M＝ρ·S·H₁+M

加水的质量：ΔM＝M₁-M＝ρ·S·H₁

500g沥青质量：M_a＝ρ_a·S·H

500g沥青对应的高度：

式中，M为空桶的质量，g；ρ为水的密度，kg/m³；S为标准量桶的横截面积，m²；M_a为500g沥青质量；ρ_a为沥青密度，kg/m³；H₁为加入标准桶中水的高度，mm；H为500g沥青在标准桶中的高度，即一个膨胀率对应的高度，mm。

由上述分析可知，用此种方法只需测三个参数(H₁，M₁，M)即可确定盛接泡沫沥青的桶与测量标尺、测量刻度之间的对应关系。对于标准桶，一个膨胀率对应的高度为8.9mm。

将游标高度尺指针向上移动nH的距离，n可以根据需求为任意常数，旋转转动体3使第一转盘32吊坠下端面与游标高度尺指针对齐，在读数线投影至侧板23的位置绘制刻度线，依此方法绘制发泡效果测试装置的膨胀率刻度线。

根据理想状态推算以及现有发泡装置实际发泡性能，最大膨胀率存在极限值，相应的绳长度、各转盘直径有优选范围。由于膨胀率刻度线是绘制在第一转盘32、第二转盘33投影至侧板23的圆周刻度线，为避免出现刻度的重叠，转盘旋转以不超过一周为宜，即转盘在旋转360°以前已经能测量最大膨胀率；为使刻度尽量均匀的分布在圆周，转盘在测量最大膨胀率时转过角度也不宜太小。吊坠竖直向上运动的距离H和第一转盘32圆周上任意点转动距离L相等，因此大转盘的直径D与最大膨胀率对应转过的角度θ关系为：

H_max＝L

式中，H_max为最大膨胀率时吊坠竖直运动的距离。根据H_max范围，可以确定适宜的绳长度，根据H_max和角度θ范围可以确定适宜的第一转盘32直径范围，相应第二转盘33直径为第一转盘32直径1/2。

绘制完沥青膨胀率刻度线之后，具体的测试流程如下：移动该测量装置使吊坠处在标准量桶侧上方，调整测量装置使其不至于影响沥青的喷射，且使吊坠避开喷射的泡沫沥青。使读数线与刻度线的零线对齐，调整转轴31使吊坠下端面与标准量桶桶底平齐。进行沥青喷射前，可旋转转动体3使吊坠升至泡沫沥青液面预期位置。沥青喷射后，泡沫沥青液面逐渐升至最高点，迅速微调转动体3，使第一转盘32吊坠下端面与泡沫沥青液面最高点齐平，按下秒表，保持旋转体位置不动，读取读数线在侧板23上对应的刻度，此读数即为泡沫沥青最大膨胀率。由于第二转盘33V型槽底面所在圆直径只有第一转盘32的一半，当第一转盘32、第二转盘33作同心旋转运动时，第二转盘33吊坠上升高度只有第一转盘32吊坠上升高度的一半，即当第一转盘32吊坠下端面升至液面最高点时，第二转盘33吊坠下端面升至最大膨胀率对应高度一半的位置。沥青泡沫逐渐破灭，其液面由最高点逐渐下降，直至第二转盘33吊坠下端面露出时，再次按下秒表，秒表读数即对应泡沫沥青的半衰期，测试结束。

上述技术方案提供的沥青发泡效果测量装置，利用同心旋转转盘其角速度相等、线速度与直径成正比的原理，将泡沫沥青发泡效果测量过程中泡沫沥青液面最高点位置与其一半位置分别用标识物指示，减少了人的因素对半衰期读取时刻判断的影响；膨胀率的读取不再依赖最小刻度为6的传统测量标尺，可直接从刻度线上读取，测量精度大为增加。

本实用新型另一实施例提供一种沥青发泡效果测量方法，可采用本实用新型上述实施例提供的沥青发泡效果测量装置实现。该方法具体包括以下步骤：

步骤S10、绘制膨胀率刻度线。具体包括绘制零线、最大极限值、以及分格刻度，分格刻度可以设置得比较密集，以实现高准确度的测量。

零点线根据接触部底部位于测量桶底部时对应的位置确定。最大极限值根据计算得到理论最大膨胀高度对应的位置确定。分格则是将零点和最大极限之间的跨度均分。

该膨胀率刻度线用于测试过程中读取膨胀率。具体来说，上述的步骤S10可以包括以下两个步骤：

步骤一、确定膨胀率刻度线的零点，使得膨胀率刻度线的零点对应接触部件的第一接触部和第二接触部同时接触空桶底面的位置。

步骤二、计算得到膨胀率的理想极大值，根据实验结构确定膨胀率刻度线量程的最大值。

步骤S20、泡沫沥青从沥青发泡装置中喷出至测量桶内之后，将并将第一接触部移动至第一接触部底面接触发泡后沥青液面的最高点，读取第一接触部处于该位置时对应的膨胀率以及半衰期的时间起点T0。根据转盘上读数线对应的位置，直接读取沥青膨胀率。

步骤S30、等待沥青衰减，直至第二接触部露出来并且第二接触部底面与沥青液面平齐，记录半衰期的时间终点T1；

步骤S40、计算T1与T0的差值得到半衰期。

上述技术方案，通过两个标识物分别指示泡沫沥青液面最高点与其一半高度位置，两个标识物同步运动，其中一标识物指示液面最高点，对应膨胀率，另一标识物指示液面最高点一半高度位置，从液面最高点至其一半高度位置露出时间间隔为半衰期。可见，上述技术方案，通过设置标识物，能准确地测量沥青发泡的膨胀率和半衰期，且可操作性强。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本实用新型保护内容的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。