專利名稱：瀝青混合料低溫?cái)嗔言囼?yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種材料試驗(yàn)儀器，尤其是涉及一種瀝青混合料低溫?cái)嗔言囼?yàn)儀。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有相似瀝青混合料低溫?cái)嗔言囼?yàn)儀器是美國(guó)研制的約束試件凍斷試驗(yàn)儀(簡(jiǎn)稱TSRST)。該儀器利用環(huán)境控溫箱對(duì)試驗(yàn)支架和試件進(jìn)行降溫，降溫方式采用空氣對(duì)流方式；試件利用支架進(jìn)行約束，當(dāng)降溫過程中試件收縮變形時(shí)采用施加拉力的方式進(jìn)行補(bǔ)償，使試件恢復(fù)原始長(zhǎng)度；這兩個(gè)結(jié)構(gòu)上的缺陷使試驗(yàn)誤差較大，導(dǎo)致測(cè)定得出的斷裂溫度在實(shí)際應(yīng)用中意義不大，也限制了該儀器的廣泛應(yīng)用，美國(guó)SHRP研究中重點(diǎn)分析后未推薦該設(shè)備。采用空氣對(duì)流方式降溫，使溫度傳感器測(cè)定的對(duì)流介質(zhì)溫度、試件表面溫度、試件內(nèi)部溫度之間的差異較大；且環(huán)境箱將試件支架、傳感器等包含其中，降溫過程中試件收縮的同時(shí)支架材料也發(fā)生收縮，導(dǎo)致施加拉力補(bǔ)償時(shí)產(chǎn)生較大偏差，并非單一補(bǔ)償試件收縮，而是兩者的綜合收縮。由于試件降溫收縮變形非常小，采用施加拉力補(bǔ)償時(shí)精度很難控制，往往出現(xiàn)超拉現(xiàn)象，溫度越低超拉越嚴(yán)重，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響越大；另一方面，目前所用力傳感器均為應(yīng)變傳感器，限制試件收縮時(shí)施加拉力，則傳感器也對(duì)應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)變，將影響試驗(yàn)結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述背景技術(shù)中的不足之處，提供一種瀝青混合料低溫?cái)嗔言囼?yàn)儀，其既保證了試驗(yàn)過程中降溫速率和溫度的一致性，又避免了試件支架的收縮變形問題，并采用支架加熱膨脹進(jìn)行應(yīng)變補(bǔ)償，消除力傳感器施加拉力所產(chǎn)生應(yīng)變對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，也保證試驗(yàn)過程中試件長(zhǎng)度不變。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種瀝青混合料低溫?cái)嗔言囼?yàn)儀，其特殊之處在于包括基座，基座上設(shè)有支架和試件夾，支架上設(shè)有力傳感器，支架下方設(shè)有加熱補(bǔ)償系統(tǒng)，加熱補(bǔ)償系統(tǒng)與控制系統(tǒng)連接，試件夾與試件連接，試件四周設(shè)有降溫板。
上述加熱補(bǔ)償系統(tǒng)由加熱套和溫度傳感器組成。
上述降溫板采用四側(cè)雙聯(lián)結(jié)構(gòu)，冷凝管設(shè)置于降溫板內(nèi)側(cè)，每塊降溫板單獨(dú)設(shè)置冷媒進(jìn)出口，冷凝管通過保溫管與恒溫槽連接。
上述試件夾具包含上下兩套，用于固定試件，每套包含燕尾槽相連上下兩塊，一塊固定于基座或上壓頭，另一塊為可拆除，用于試件兩端粘結(jié)固定。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和效果如下1、本發(fā)明采用降溫板傳導(dǎo)換熱方式僅對(duì)試件進(jìn)行降溫，既保證了降溫速率和溫度的一致性，又避免了試件支架的收縮變形問題。根據(jù)試件尺寸設(shè)計(jì)了降溫板尺寸，降溫板采用四側(cè)雙聯(lián)形式，冷凝管設(shè)置于降溫板內(nèi)側(cè)，板關(guān)閉后冷凝管剛好與試件表面接觸，形成熱傳導(dǎo)接觸面；每塊降溫板單獨(dú)設(shè)置冷媒進(jìn)出口，可以保證四側(cè)降溫均勻性和足夠降溫能力。由于降溫板僅包裹試件，從而使降溫過程不會(huì)使支架、力傳感器等產(chǎn)生收縮變形。
2、本發(fā)明采用支架加熱膨脹進(jìn)行應(yīng)變補(bǔ)償，消除力傳感器施加拉力所產(chǎn)生應(yīng)變對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，也保證試驗(yàn)過程中試件長(zhǎng)度不變。利用對(duì)支架加熱膨脹進(jìn)行應(yīng)變補(bǔ)償?shù)乃枷胧潜景l(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)。利用支架材料線膨脹系數(shù)、長(zhǎng)度、溫度、加熱器功率，計(jì)算一定加熱功率下固定長(zhǎng)度支架加熱時(shí)間與應(yīng)變關(guān)系，再結(jié)合力傳感器力與應(yīng)變關(guān)系，通過控制軟件根據(jù)傳感器應(yīng)變實(shí)時(shí)自動(dòng)控制支架加熱時(shí)間與功率，使兩個(gè)應(yīng)變等值反向，達(dá)到補(bǔ)償目的。
四

附圖為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1-控制系統(tǒng)，2-恒溫槽，3-連接線，4-加熱補(bǔ)償系統(tǒng)，5-支架，6-力傳感器，7-試件，8-降溫板，9-試件夾具，10-基座，11-保溫管。
五具體實(shí)施例方式參見附圖，瀝青混合料低溫?cái)嗔言囼?yàn)儀是用于評(píng)價(jià)瀝青混合料低溫抗裂性能的專用設(shè)備，利用制冷系統(tǒng)對(duì)試件降溫，測(cè)定試件降溫過程中約束狀態(tài)或松弛狀態(tài)下的斷裂溫度、斷裂強(qiáng)度，分析混合料低溫抗裂能力。瀝青混合料低溫?cái)嗔言囼?yàn)儀結(jié)構(gòu)組成如附圖所示，主要由反力架、試件夾具9、降溫系統(tǒng)、控制系統(tǒng)1、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、加熱補(bǔ)償系統(tǒng)4組成。反力架由基座、支架5組成，要求具有足夠強(qiáng)度，避免產(chǎn)生過大變形。試件夾具9包含上下兩套，用于固定試件7，每套包含燕尾槽相連上下兩塊，一塊固定于基座或上壓頭，另一塊為可拆除，用于試件7兩端粘結(jié)固定。降溫系統(tǒng)包括恒溫槽、保溫管11、降溫板8，根據(jù)試件尺寸設(shè)計(jì)了降溫板尺寸，降溫板8采用四側(cè)雙聯(lián)形式，冷凝管設(shè)置于降溫板8內(nèi)側(cè)，板關(guān)閉后冷凝管剛好與試件7表面接觸，形成熱傳導(dǎo)接觸面；每塊降溫板8單獨(dú)設(shè)置冷媒進(jìn)出口，可以保證四側(cè)降溫均勻性和足夠降溫能力。由于降溫板8僅包裹試件7，從而使降溫過程不會(huì)使支架5、力傳感器6等產(chǎn)生收縮變形，恒溫槽為降溫提供恒溫冷媒，通過保溫管11輸送到降溫板8內(nèi)的冷凝管。支架5下方設(shè)有加熱補(bǔ)償系統(tǒng)，加熱補(bǔ)償系統(tǒng)主要由加熱套、溫度傳感器組成，由控制系統(tǒng)根據(jù)力傳感器應(yīng)變控制加熱功率、加熱溫度和加熱時(shí)間。利用對(duì)支架加熱膨脹進(jìn)行應(yīng)變補(bǔ)償是本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)，利用支架材料線膨脹系數(shù)、長(zhǎng)度、溫度、加熱器功率，計(jì)算一定加熱功率下固定長(zhǎng)度支架加熱時(shí)間與應(yīng)變關(guān)系，再結(jié)合力傳感器力與應(yīng)變關(guān)系，通過控制軟件根據(jù)傳感器應(yīng)變實(shí)時(shí)自動(dòng)控制支架加熱時(shí)間與功率，使兩個(gè)應(yīng)變等值反向，達(dá)到補(bǔ)償目的。控制系統(tǒng)通過控制軟件自動(dòng)控制試驗(yàn)過程，調(diào)節(jié)加熱補(bǔ)償系統(tǒng)，并可設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括力傳感器、采集儀、打印裝置等，可以自動(dòng)實(shí)時(shí)采集試驗(yàn)溫度、荷載、變形，并實(shí)時(shí)監(jiān)控打印，也可通過串口與計(jì)算機(jī)連接進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，自動(dòng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并可自動(dòng)輸出到Excel進(jìn)行后期計(jì)算與處理。
本發(fā)明的工作原理與工作步驟工作原理將車轍板鋸切形成的小梁試件粘結(jié)于活動(dòng)夾具，并與固定夾具連接，安裝在試驗(yàn)臺(tái)上，并調(diào)整降溫板8與試件7接觸。設(shè)置并啟動(dòng)恒溫槽2，當(dāng)溫度達(dá)到試驗(yàn)初始溫度時(shí)打開閥門輸送冷媒到降溫板8，對(duì)試件7開始降溫；與此同時(shí)，控制系統(tǒng)啟動(dòng)加熱補(bǔ)償系統(tǒng)4和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。當(dāng)荷載傳感器產(chǎn)生應(yīng)變，即施加拉力保持試件7長(zhǎng)度不變時(shí)，補(bǔ)償系統(tǒng)自動(dòng)開始加熱補(bǔ)償，采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng)通過采集加熱套內(nèi)部溫度、試件溫度、傳感器應(yīng)變自動(dòng)計(jì)算協(xié)調(diào)平衡應(yīng)變，進(jìn)行補(bǔ)償，并記錄保存試驗(yàn)溫度、荷載與變形。直到試件斷裂，控制系統(tǒng)自動(dòng)停止試驗(yàn)。
工作步驟A.試件制作將試驗(yàn)混合料成型為車轍板，鋸切為小梁試件，待試件冷卻后將兩端粘結(jié)于活動(dòng)夾具，室溫放置24h待用。
B.試驗(yàn)準(zhǔn)備將粘結(jié)牢固的試件安放在固定夾具上，試件調(diào)整處于垂直狀態(tài)，并調(diào)整降溫板，使試件與降溫板接觸；連接各連接線到控制系統(tǒng)，用保溫管連接恒溫槽與降溫板進(jìn)出口；接通試驗(yàn)儀器電源，啟動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)定試驗(yàn)參數(shù)。
C.試驗(yàn)待試驗(yàn)準(zhǔn)備工作結(jié)束，保證連接暢通后，若需要在計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，則試驗(yàn)前將控制系統(tǒng)用串口連接到計(jì)算機(jī)，并啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，進(jìn)入監(jiān)測(cè)軟件界面。滿足要求后，先開啟恒溫槽和降溫系統(tǒng)，再啟動(dòng)控制系統(tǒng)開始試驗(yàn)。
D.試驗(yàn)數(shù)據(jù)保存與處理當(dāng)試件斷裂時(shí)控制系統(tǒng)自動(dòng)停止試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)保存，可直接輸出到Excel進(jìn)行后處理。數(shù)據(jù)保存與處理后，關(guān)閉恒溫槽冷媒開關(guān)，卸除試件，準(zhǔn)備進(jìn)行下一次試驗(yàn)。
權(quán)利要求
1.一種瀝青混合料低溫?cái)嗔言囼?yàn)儀，其特征在于包括基座，基座上設(shè)有支架(5)和試件夾具(9)，支架(5)上設(shè)有力傳感器(6)，支架(5)下方設(shè)有加熱補(bǔ)償系統(tǒng)(4)，加熱補(bǔ)償系統(tǒng)(4)與控制系統(tǒng)(1)連接，試件夾具(9)與試件(7)連接，試件(7)四周設(shè)有降溫板(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瀝青混合料低溫?cái)嗔言囼?yàn)儀，其特征在于所述加熱補(bǔ)償系統(tǒng)(4)由加熱套和溫度傳感器組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的瀝青混合料低溫?cái)嗔言囼?yàn)儀，其特征在于所述降溫板(8)采用四側(cè)雙聯(lián)結(jié)構(gòu)，冷凝管設(shè)置于降溫板(8)內(nèi)側(cè)，每塊降溫板(8)單獨(dú)設(shè)置冷媒進(jìn)出口，冷凝管通過保溫管(11)與恒溫槽(2)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的瀝青混合料低溫?cái)嗔言囼?yàn)儀，其特征在于所述試件夾具(9)包含上下兩套，用于固定試件(7)，每套包含燕尾槽相連上下兩塊，一塊固定于基座或上壓頭，另一塊為可拆除，用于試件(7)兩端粘結(jié)固定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種瀝青混合料低溫?cái)嗔言囼?yàn)儀，其既保證了試驗(yàn)過程中降溫速率和溫度的一致性，又避免了試件支架的收縮變形問題，并采用支架加熱膨脹進(jìn)行應(yīng)變補(bǔ)償，消除力傳感器施加拉力所產(chǎn)生應(yīng)變對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，也保證試驗(yàn)過程中試件長(zhǎng)度不變。本發(fā)明包括基座，基座上設(shè)有支架和試件夾，支架上設(shè)有力傳感器，支架下方設(shè)有加熱補(bǔ)償系統(tǒng)，加熱補(bǔ)償系統(tǒng)與控制系統(tǒng)連接，試件夾與試件連接，試件四周設(shè)有降溫板，加熱補(bǔ)償系統(tǒng)由加熱套和溫度傳感器組成，降溫板采用四側(cè)雙聯(lián)結(jié)構(gòu)，冷凝管設(shè)置于降溫板內(nèi)側(cè)，每塊降溫板單獨(dú)設(shè)置冷媒進(jìn)出口，冷凝管通過保溫管與恒溫槽連接。
文檔編號(hào)G01N3/00GK1719223SQ200510042999
公開日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2005年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月27日
發(fā)明者馬骉, 毛雪松, 侯仲杰 申請(qǐng)人:馬骉, 毛雪松, 侯仲杰