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一種基于攪拌電流值的瀝青混合料和易性檢測裝置及檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于攪拌電流值的瀝青混合料和易性檢測裝置及檢測方法，檢測裝置包括殼體和標準試樣筒；殼體內安裝有溫度傳感器、攪拌器、變速電動機、電流表、拌和鍋和電動裝置；拌和鍋內設有加熱保溫裝置；溫度傳感器安裝在主軸、攪拌葉片內部和拌和鍋內；殼體上安裝有控制面板和顯示屏，控制面板包括溫度按鈕、電動裝置按鈕和控制按鈕。檢測方法包括檢測裝置標定步驟和試驗標準步驟；試驗標準步驟包括將拌和鍋加熱至試驗所需溫度，記錄攪拌器勻速攪拌時溫度值及電流值；拌和鍋降為試驗所需另一溫度，記錄降溫過程中各個溫度下的電流值；對所有記錄的溫度及電流進行分析。本發明可評價瀝青混合料和易性優劣，能夠確定瀝青混合料最佳拌和溫度。
【專利說明】—種基于攪拌電流值的瀝青混合料和易性檢測裝置及檢測方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種浙青混合料施工和易性檢測裝置及檢測方法，具體涉及一種基于攪拌電流值的浙青混合料和易性檢測裝置及檢測方法，用于評價浙青混合料施工和易性的優劣。

【背景技術】
[0002]浙青混合料和易性是施工過程中的一個重要參數，直接影響混合料拌和、壓實的效果，從而決定浙青路面的路用性能及使用壽命。
[0003]2008年，侯曙光利用研發的浙青混合料和易性指數測試儀測試在不同溫度和不同攪拌轉速下、不同級配類型的熱拌和溫拌浙青混合料的和易性指數。研究結果表明:影響浙青混合料和易性指數的因素有攪拌轉速、溫度、最大公稱粒徑等。長安大學郭平，段凌云采用浙青混合料試驗儀對Sasobit溫拌浙青混合料的施工和易性進行研究，在不同溫度和不同頻率下測定其施工和易性，并與熱拌浙青混合料進行對比分析，試驗結果表明摻加了Sasobit的浙青混合料在拌合溫度降低30°C的情況下,具有與熱拌浙青混合料相同的施工和易性。
[0004]1978年，Mavillet和Bougault在路用浙青工作者協會中提出了測定浙青混合料施工和易性的嘗試研究。其研究成果可以概括為以下四點:第一，浙青膠結料粘度等級減低則浙青混合料的施工和易性變好；第二，浙青含量的變化對施工和易性沒有直接影響;第三，浙青混合料中填料含量增加，則混合料整體施工和易性降低；第四，組成混合料的骨料顆粒棱角性越好則混合料施工和易性越差。
[0005]2003年，美國奧本大學Jagan M.Gudimettla, L.Allen cooley等人對熱拌浙青混合料的和易性進行了相關研究，利用研發的混合料施工和易性檢測裝置進行和易性測試，試驗的結果說明:研發的標準和易性檢測設備能夠反映熱拌浙青混合料和易性的優劣。2009年,Tao和Mallick利用研發的扭矩扳手和易性檢測裝置研究了 Sasobit H8和Adverazeolite這兩種溫拌劑對再生浙青混凝土路面材料施工和易性以及力學性能的影響。研究發現:添加溫拌劑Sasobit H8和Advera zeolite均有助于降低再生浙青混凝土路面材料的粘度，從而提高再生浙青混凝土路面材料的施工和易性。2010年，美國馬薩諸塞大學的Magawer和Austerman利用研發的馬薩諸塞大學浙青混合料和易性檢測裝置對溫拌浙青混合料施工和易性和壓實性能進行了評估，研究中采用不同溫拌劑以不同的摻量摻入PG76-22等級的浙青膠結料。結果顯示摻入2%的Rediset和0.6%的Evotherm 3G能夠提高浙青混合料的施工和易性和壓實特性。2013年，美國俄亥俄州亞克朗大學的Ayman Ail等人利用研發的亞克朗大學浙青混合料檢測裝置對泡沫溫拌浙青混合料和易性進行研究，試驗采用PG64-28、PG70-22兩種等級的浙青膠結料，兩種類型集料以及兩種最大公稱粒徑混合料。研究發現:無論是熱拌浙青混合料還是泡沫溫拌浙青混合料，其施工和易性都受到膠結料等級、集料類型、最大公稱粒徑等因素影響；使用石灰巖的熱拌浙青混合料比使用壓碎礫石的熱拌浙青混合料和易性要差，而泡沫浙青混合料恰好相反，這說明集料類型對于熱拌和溫拌浙青混合料的施工和易性具有不同的影響效果。
[0006]國內對于浙青混合料和易性的研究并不多，在為數不多的研究中，沒有提出一個得到廣泛認可的評價指標和評價方法。


【發明內容】

[0007]針對現有技術存在的不足，本發明目的是提供一種基于攪拌電流值的浙青混合料和易性檢測裝置及檢測方法，可評價浙青混合料施工和易性的優劣，能夠確定浙青混合料最佳的拌和溫度。
[0008]為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現:
[0009]發明的思路如下，在浙青混合料拌和過程中，攪拌器會受到阻力，阻力越大說明混合料越難拌和，施工時不易攤鋪和碾壓，因此驅動攪拌器轉動的變速電動機需要輸出更大功率，根據物理學P = υ*Ι，電流值與功率成正比，從而攪拌電路中電流值會隨著電動機輸出功率增大而增大，因此，可以通過測定攪拌電路中電流值大小來間接反映浙青混合料的施工和易性。因此本發明的檢測裝置有以下作用:在某一確定溫度下，比較不同混合料在拌和過程中攪拌電路中變速電動機內流過的電流值大小，反應不同材料的拌和難易程度；根據混合料在不同拌和溫度時攪拌電路中變速電動機內流過的電流值大小，從而確定最佳拌和溫度。
[0010]本發明的基于攪拌電流值的浙青混合料和易性檢測裝置，包括殼體，還包括用于確定試驗材料用量的標準試樣筒；殼體內安裝有溫度傳感器、攪拌器、用于驅動攪拌器轉動的變速電動機、與變速電動機的電路串聯的電流表、設置在攪拌器下方的拌和鍋和可使拌和鍋上下移動的電動裝置；攪拌器的主軸上設有至少兩片攪拌葉片，拌和鍋內設有加熱保溫裝置；溫度傳感器安裝在主軸、攪拌葉片內部和拌和鍋內；殼體上安裝有控制面板和用于顯示電流值及溫度值的顯示屏，控制面板包括用于控制加熱保溫裝置的溫度按鈕、用于控制電動裝置帶動拌和鍋上下移動的電動裝置按鈕和用于控制變速電動機的控制按鈕。
[0011]上述殼體內側設有滑槽，電動裝置包括與拌和鍋固定連接的滑塊和用于推動滑塊沿滑槽上下移動的電動推桿；所述電動推桿包括電動機和與電動機輸出軸相連接的撐桿，撐桿的另一端與滑塊相連接。
[0012]上述變速電動機通過減速機與攪拌器相連接，變速電動機的輸出軸通過聯軸器與減速機的輸入端相連接，所述減速機的輸出端與攪拌器的輸入端相連接。
[0013]上述攪拌器的主軸上設有三片攪拌葉片，三片所述攪拌葉片分別設置在主軸上中下三個位置，用于降低在攪拌過程中形成剪切面的概率；位于上面的攪拌葉片的傾斜角度設置為與旋轉方向成135°角，位于中間的攪拌葉片的傾斜角度設置為與旋轉方向保持垂直，位于下面的攪拌葉片的傾斜角度設置為與旋轉方向成45°角。
[0014]上述拌和鍋上設有用于控制拌和鍋90度旋轉的拌和鍋手柄。
[0015]上述殼體的底部設有便于檢測裝置移動的輪子。
[0016]本發明的基于攪拌電流值的浙青混合料和易性檢測裝置的檢測方法，包括以下幾個步驟:
[0017](I)檢測裝置標定:檢測標定所得的結果用于參照，相當于參照物，下文浙青混合料的試驗結果與檢測標定的結果比較，便可知浙青混合料的和易性優劣。試驗標準是做浙青混合料和易性試驗的標準步驟，在標定試驗得出結果后進行。
[0018](Ia)接通電源，在所述拌和鍋空置情況下，通過所述控制按鈕啟動攪拌器，記錄所述攪拌器空轉時電流表的電流值；
[0019](2a)將標準標定材料倒入標準試樣筒內，利用刮刀齊筒頂刮平集料，并將所述標準試樣筒內的集料轉移倒入拌和鍋中，通過所述控制按鈕啟動攪拌器開始攪拌，記錄攪拌所述標準標定材料時電流表的電流值；
[0020](2)試驗標準:
[0021](Ib)按照試驗需要預先拌制好待測的浙青混合料試樣，置于烘箱中保溫，所述標準試樣筒也置于烘箱中保溫，同時提前通過所述溫度控制按鈕打開加熱保溫裝置，將所述拌和鍋加熱至試驗所需溫度；
[0022](2b)將所述浙青混合料試樣倒入標準試樣筒內，利用刮刀齊筒頂刮平浙青混合料試樣，并將所述標準試樣筒內的浙青混合料試樣轉移倒入拌和鍋中，按下所述電動裝置按鈕，所述電動裝置將拌和鍋向上推至上限點，通過所述控制按鈕啟動攪拌器開始攪拌；
[0023](3b)啟動拌和后，待所述攪拌器勻速攪拌時，記錄所述顯示屏上的溫度值及電流表上的電流值，然后，通過所述溫度控制按鈕控制加熱保溫裝置，使拌和鍋溫度下降至試驗所需另一溫度，啟動所述攪拌器攪拌浙青混合料試樣，隨著所述浙青混合料試樣溫度的下降，記錄降溫攪拌過程中各個溫度下的電流值；
[0024](4b)待試驗結束時，按下所述電動裝置按鈕，所述電動裝置將拌和鍋下降至下限點，所述拌和鍋復位，最后關閉電源；
[0025](5b)對所有記錄的溫度及相應溫度下的電流進行分析(分析方法:根據相應溫度下的電流值的大小來評價浙青混合料的和易性優劣，如下文實例的分析，檢測方法不包括分析步驟)，用于評價浙青混合料的和易性。
[0026]步驟(2a)中,所述標準標定材料具體采用的是2.36mm?4.75mm檔石灰巖集料，所述標準標定材料在使用后收集起來以備再次使用，用于避免因不同批次所述標準標定材料特性的不同而影響檢測裝置的標定。
[0027]步驟(2a)中，每十次和易性檢測試驗后對檢測裝置進行再次標定，用于確保試驗結果的準確性。
[0028]本發明通過可視化攪拌電流值和相應的溫度，從而可以直觀地評價浙青混合料的施工和易性好壞，并且能夠確定浙青混合料最佳的拌和溫度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發明的基于攪拌電流值的浙青混合料和易性檢測裝置結構示意圖；
[0030]圖2為本發明的標準試樣筒結構示意圖；
[0031]圖3為基質浙青SUP13混合料不同溫度下和易性電流值檢測圖；
[0032]圖4為SBS改性浙青SUP13混合料不同溫度下和易性電流值檢測圖；
[0033]圖5為SUP13混合料(基質&改性)不同溫度下和易性電流值檢測圖。
[0034]圖中各編號:1、殼體，2、變速電動機，3、聯軸器，4、減速機，5、攪拌葉片，6、滑槽，7、撐桿，8、電動機，9、顯示屏，10、攪拌器，11、拌和鍋手柄，12、拌和鍋，13、輪子，14、電流表，15、標準試樣筒，16、滑塊。

【具體實施方式】
[0035]為使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合【具體實施方式】，進一步闡述本發明。
[0036]參見圖1和圖2，本發明的一種基于攪拌電流值的浙青混合料和易性檢測裝置，包括殼體I和標準試樣筒15,標準試樣筒15可以確定試驗材料用量。本實施例中,標準試樣筒15內徑為30cm,高度為40cm。
[0037]殼體I內部安裝有溫度傳感器、攪拌器10、用于驅動攪拌器10轉動的變速電動機
2、與變速電動機2的電路串聯的電流表14 (電流表14最大量程10A，精度0.5級)、設置在攪拌器10下方的拌和鍋12和可使拌和鍋12上下移動的電動裝置。
[0038]攪拌器10的主軸上設有三片設置在不同高度并且與旋轉方向形成不同角度的攪拌葉片5。拌和鍋12內設有加熱保溫裝置。
[0039]溫度傳感器安裝在主軸、攪拌葉片5內部和拌和鍋12內部；用于全方位測定溫度，減小溫度檢測誤差。
[0040]殼體I上安裝有控制面板和用于顯示電流值及溫度值的顯示屏9(顯示試驗過程中實時溫度，在相應溫度下讀取電流表14屏幕中電流值即可采集試驗數據)，控制面板包括用于控制加熱保溫裝置的溫度按鈕、用于控制電動裝置帶動拌和鍋12上升至上限點及下限點的電動裝置按鈕和用于控制變速電動機2的控制按鈕。
[0041]變速電動機2通過減速機4與攪拌器10相連接，變速電動機2的輸出軸通過聯軸器3與減速機4的輸入端相連接，減速機4的輸出端與攪拌器10的輸入端相連接。
[0042]殼體I內側設有滑槽6，電動裝置包括與拌和鍋12固定連接的滑塊16和用于推動滑塊16沿滑槽6上下移動的電動推桿；電動推桿包括電動機8和與電動機8輸出軸相連接的撐桿7，撐桿7的另一端與滑塊16相連接。
[0043]三片攪拌葉片5分別設置在主軸上中下三個位置，用于降低在攪拌過程中形成剪切面的概率；位于上面的攪拌葉片5的傾斜角度設置為與旋轉方向成135°角，用于保證在攪拌過程中攪拌葉片5能將拌和鍋12底部的混合料鏟起來攪拌；位于中間的攪拌葉片5與旋轉方向保持垂直，并且攪拌葉片5在旋轉方向的反方向形成一個較小的弧度，防止較大粒徑的骨料在攪拌過程中發生離析，跑向拌和鍋12的邊緣，保證較大粒徑骨料能繼續與其余混合料均勻拌和；位于下面的攪拌葉片5的傾斜角度設置為與旋轉方向成45°角，用于促使混合料形成向下方落下的趨勢。
[0044]拌和鍋12上還設有用于控制拌和鍋1290度旋轉的拌和鍋手柄11。
[0045]殼體I的底部設有便于檢測裝置移動的輪子13，機器移動方便省力，大大提高了移動便攜性。
[0046]本實施例中，變速電動機2可實現三種不同轉速,分別為10rpm/min、20rpm/min、30rpm/mino
[0047]本實施例中，殼體I為剛性金屬結構，是整臺裝置的工作平臺。
[0048]本發明的檢測方法如下:
[0049](I)首先是檢測裝置的標定方法:
[0050](Ia)接通電源，在拌和鍋12中不盛放任何料子，攪拌器10空轉時，電流值約為
2.9—3.0A，攪拌器10轉速選為20rpm/min ；
[0051](2a)利用標準試樣筒15稱取烘干專用標準標定材料2.36mm?4.75mm檔石灰巖集料，倒入攪拌鍋中，啟動攪拌器10攪拌，電流值為3.0A?3.2A (標定檢測裝置所用集料在使用后收集起來以備再次使用，避免因不同批次集料的特性不同而影響標準檢測裝置的鑒定)；每10次和易性檢測試驗后對檢測裝置進行標定。
[0052](2)然后是試驗標準方法:
[0053](Ib)將準備好的浙青混合料及試樣標準筒置于烘箱中加熱保溫；預先加熱拌和鍋 12 至 170°C ；
[0054](2b)將浙青混合料試樣倒入標準試樣筒15內，并利用刮刀齊筒頂細心刮平浙青混合料試樣，并轉移倒入拌和鍋12中，按下電動裝置按鈕，所述電動裝置將拌和鍋12向上推至上限點，通過控制按鈕啟動攪拌器10開始攪拌；
[0055](3b)啟動拌和后，待攪拌器10勻速攪拌時，記錄所述顯示屏9上的溫度值及電流表14上的電流值；通過溫度控制按鈕控制加熱保溫裝置使拌和鍋12溫度下降至90°C，啟動攪拌器10攪拌浙青混合料試樣，隨著所述浙青混合料試樣溫度從170°C降至90°C,記錄降溫攪拌過程中各個溫度下的電流值；
[0056](4b)待試驗結束時，按下電動裝置按鈕，電動裝置將拌和鍋12下降至下限點，拌和鍋12復位，最后關閉電源；
[0057](5b)對記錄溫度及相應溫度下的電流進行分析，用于評價浙青混合料的和易性。攪拌電流值大則說明浙青混合料試樣和易性差，攪拌電流值小則說明浙青混合料試樣和易性好。
[0058]分析圖3?圖5可知:
[0059]不論基質浙青還是改性浙青,隨著浙青混合料溫度升高、攪拌電流值減小，浙青混合料和易性變好。
[0060]基質浙青SUP13混合料在160°C與170°C時拌和電路中電流值接近，可認為基質浙青SUP13混合料在兩種溫度下的和易性幾乎相同。
[0061]當基質浙青混合料溫度低于100°C時，基質浙青SUP13混合料和易性急劇下降，拌合困難，表現為攪拌電流值區間擴大。
[0062]當改性浙青混合料溫度低于110°C時，改性浙青混合料和易性急劇下降，拌合困難，表現為攪拌電流值區間擴大。
[0063]當拌和溫度為170°C時，基質浙青和改性浙青的SUP13混合料攪拌電流值接近，可認為兩者和易性接近。
[0064]當溫度低于160°C時，在相同溫度下，基質浙青混合料比SBS改性浙青混合料擁有較好的和易性。
[0065]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種基于攪拌電流值的浙青混合料和易性檢測裝置，包括殼體(I)其特征在于，還包括用于確定試驗材料用量的標準試樣筒(15);所述殼體(I)內安裝有溫度傳感器、攪拌器(10)、用于驅動攪拌器(10)轉動的變速電動機(2)、與變速電動機⑵的電路串聯的電流表(14)、設置在攪拌器(10)下方的拌和鍋(12)和可使拌和鍋(12)上下移動的電動裝置； 所述攪拌器(10)的主軸上設有至少兩片攪拌葉片(5)，所述拌和鍋(12)內設有加熱保溫裝置； 所述溫度傳感器安裝在主軸、攪拌葉片(5)內部和拌和鍋(12)內； 所述殼體(I)上安裝有控制面板和用于顯示電流值及溫度值的顯示屏(9)，所述控制面板包括用于控制加熱保溫裝置的溫度按鈕、用于控制電動裝置帶動拌和鍋(12)上下移動的電動裝置按鈕和用于控制變速電動機(2)的控制按鈕。
2.根據權利要求1所述的基于攪拌電流值的浙青混合料和易性檢測裝置，其特征在于， 所述殼體(I)內側設有滑槽出)，所述電動裝置包括與拌和鍋(12)固定連接的滑塊(16)和用于推動滑塊(16)沿滑槽(6)上下移動的電動推桿；所述電動推桿包括電動機(8)和與電動機(8)輸出軸相連接的撐桿(7)，所述撐桿(7)的另一端與滑塊(16)相連接。
3.根據權利要求1所述的基于攪拌電流值的浙青混合料和易性檢測裝置，其特征在于，所述變速電動機⑵通過減速機⑷與攪拌器(10)相連接，所述變速電動機(2)的輸出軸通過聯軸器(3)與減速機(4)的輸入端相連接，所述減速機(4)的輸出端與攪拌器(10)的輸入端相連接。
4.根據權利要求1所述的基于攪拌電流值的浙青混合料和易性檢測裝置，其特征在于， 所述攪拌器(10)的主軸上設有三片攪拌葉片(5)，三片所述攪拌葉片(5)分別設置在主軸上中下三個位置，用于降低在攪拌過程中形成剪切面的概率； 位于上面的攪拌葉片(5)的傾斜角度設置為與旋轉方向成135°角，位于中間的攪拌葉片(5)的傾斜角度設置為與旋轉方向保持垂直，位于下面的攪拌葉片(5)的傾斜角度設置為與旋轉方向成45°角。
5.根據權利要求1所述的基于攪拌電流值的浙青混合料和易性檢測裝置，其特征在于， 所述拌和鍋(12)上設有用于控制拌和鍋(12)90度旋轉的拌和鍋手柄(11)。
6.根據權利要求1所述的基于攪拌電流值的浙青混合料和易性檢測裝置，其特征在于， 所述殼體(I)的底部設有便于檢測裝置移動的輪子(13)。
7.根據權利要求1至6任意一項所述的基于攪拌電流值的浙青混合料和易性檢測裝置的檢測方法，其特征在于，包括以下幾個步驟: (I)檢測裝置標定: (Ia)接通電源，在所述拌和鍋(12)空置情況下，通過所述控制按鈕啟動攪拌器(10)，記錄所述攪拌器(10)空轉時電流表(14)的電流值； (2a)將標準標定材料倒入標準試樣筒(15)內，利用刮刀齊筒頂刮平集料，并將所述標準試樣筒(15)內的集料轉移倒入拌和鍋(12)中，通過所述控制按鈕啟動攪拌器(10)開始攪拌，記錄攪拌所述標準標定材料時電流表(14)的電流值； (2)試驗標準: (Ib)按照試驗需要預先拌制好待測的浙青混合料試樣，置于烘箱中保溫，所述標準試樣筒(15)也置于烘箱中保溫，同時提前通過所述溫度控制按鈕打開加熱保溫裝置，將所述拌和鍋(12)加熱至試驗所需溫度； (2b)將所述浙青混合料試樣倒入標準試樣筒(15)內，利用刮刀齊筒頂刮平浙青混合料試樣，并將所述標準試樣筒(15)內的浙青混合料試樣轉移倒入拌和鍋(12)中，按下所述電動裝置按鈕，所述電動裝置將拌和鍋(12)向上推至上限點，通過所述控制按鈕啟動攪拌器(10)開始攪拌； (3b)啟動拌和后，待所述攪拌器(10)勻速攪拌時，記錄所述顯示屏(9)上的溫度值及電流表(14)上的電流值，然后，通過所述溫度控制按鈕控制加熱保溫裝置，使拌和鍋(12)溫度下降至試驗所需另一溫度，啟動所述攪拌器(10)攪拌浙青混合料試樣，隨著所述浙青混合料試樣溫度的下降，記錄降溫攪拌過程中各個溫度下的電流值； (4b)待試驗結束時，按下所述電動裝置按鈕，所述電動裝置將拌和鍋(12)下降至下限點，所述拌和鍋(12)復位，最后關閉電源； (5b)對所有記錄的溫度及相應溫度下的電流進行分析，用于評價浙青混合料的和易性。
8.根據權利要求7所述的基于攪拌電流值的浙青混合料和易性檢測裝置的檢測方法，其特征在于， 步驟(2a)中，所述標準標定材料具體采用的是2.36mm?4.75mm檔石灰巖集料,所述標準標定材料在使用后收集起來以備再次使用，用于避免因不同批次所述標準標定材料特性的不同而影響檢測裝置的標定。
9.根據權利要求7所述的基于攪拌電流值的浙青混合料和易性檢測裝置的檢測方法，其特征在于， 步驟(2a)中，每十次和易性檢測試驗后對檢測裝置進行再次標定，用于確保試驗結果的準確性。
【文檔編號】G01N33/42GK104297294SQ201410487937
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月22日 優先權日:2014年9月22日
【發明者】于新, 徐波, 鄧德毅, 姚城熙 申請人:河海大學