本實(shí)用新型涉及瀝青材料測(cè)試領(lǐng)域，特別是涉及一種瀝青混合料不同溫度下導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量。

背景技術(shù)：

瀝青混合料是一種感溫材料，其物理化學(xué)性質(zhì)會(huì)隨著溫度的變化而變化。在實(shí)際應(yīng)用中，瀝青路面高溫易車轍，低溫易開裂的特性使得瀝青路面設(shè)計(jì)難以滿足環(huán)境的要求。造成瀝青路面溫度變化的主要原因是大氣中的熱量輻射，同時(shí)瀝青路面在不同溫度下對(duì)熱輻射的反應(yīng)有很大的區(qū)別。因此研究瀝青混合料在不同溫度下的熱物理特性顯得極為重要，其中熱物理特性最為重要的就是導(dǎo)熱系數(shù)。

由于瀝青混合料是由石料、礦粉、瀝青組成的不均勻混合物，而且混合料中含有空隙。要測(cè)定瀝青混合料導(dǎo)熱系數(shù)，必須要對(duì)完整的瀝青混合料進(jìn)行檢測(cè)，而不宜將混合料的各組分分開檢測(cè)。

通過穩(wěn)態(tài)測(cè)量法測(cè)量瀝青混合料導(dǎo)熱系數(shù)的方法，因?yàn)樾枰ＷC瀝青混合料上下底面的溫度的穩(wěn)定性，需要較長(zhǎng)的測(cè)量時(shí)間，且一次測(cè)量中只能測(cè)定一個(gè)溫度下的瀝青混合料的導(dǎo)熱系數(shù)，如果要測(cè)定其它溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)則需要大幅度增加實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

通過瞬態(tài)測(cè)量法中的熱線法也可以測(cè)量瀝青混合料的導(dǎo)熱系數(shù)，但是熱線法試驗(yàn)中所用的電爐絲是一種發(fā)熱材料，由于電爐絲在處于很高的溫度下(熾熱狀態(tài))工作，有可能會(huì)燒斷；而且，在測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)的試件成型時(shí)由于試件碾壓狀態(tài)而很難保證電爐絲處于直線狀態(tài)，通電時(shí)彎曲的電爐絲會(huì)產(chǎn)生感抗效應(yīng)，甚至碾斷，影響測(cè)試精度。再有，電爐絲被預(yù)置在瀝青混合料中無法取出再次利用。

通過瞬態(tài)測(cè)量法中的平板法也可以測(cè)量瀝青混合料的導(dǎo)熱系數(shù)，但是試驗(yàn)所用的加熱平板其是由內(nèi)置的加熱線阻進(jìn)行加熱的，通過平板傳導(dǎo)出來的并不是均勻熱流密度；而且，加熱平板直接與瀝青混合料接觸，此時(shí)需要考慮固體接觸傳熱的模型，與實(shí)際路面工作時(shí)所受的熱量輻射形式有很大的區(qū)別。

因此，如何提供一種能夠方便準(zhǔn)確的測(cè)量瀝青混合料不同溫度的導(dǎo)熱系數(shù)的裝置，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種瀝青混合料不同溫度下導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量裝置，可方便準(zhǔn)確地測(cè)量瀝青混合料不同溫度的導(dǎo)熱系數(shù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了如下方案：

一種瀝青混合料不同溫度下導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量裝置，用于測(cè)量被測(cè)瀝青混合料試件，所述測(cè)量裝置包括：熱源裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和控制器，其中，

所述熱源裝置，正對(duì)所述被測(cè)瀝青混合料試件設(shè)置，用于給所述被測(cè)瀝青混合料試件提供輻射熱源；

所述數(shù)據(jù)采集裝置，設(shè)置在所述被測(cè)瀝青混合料試件表面，用于采集所述被測(cè)瀝青混合料試件上表面的上表面溫度數(shù)據(jù)，所述被測(cè)瀝青混合料試件下表面的下表面溫度數(shù)據(jù)和所述被測(cè)瀝青混合料試件上表面的熱流密度數(shù)據(jù)；

所述控制器，與所述數(shù)據(jù)采集裝置電連接，用于根據(jù)所述上表面溫度數(shù)據(jù)、所述下表面溫度數(shù)據(jù)和所述熱流密度數(shù)據(jù)確定所述被測(cè)瀝青混合料試件在不同溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)。

可選的，所述測(cè)量裝置還包括保溫裝置，所述被測(cè)瀝青混合料試件設(shè)置在所述保溫裝置內(nèi)，所述熱源裝置正對(duì)所述保溫裝置的頂面設(shè)置。

可選地，所述測(cè)量裝置還包括環(huán)境溫度采集裝置，其中，

所述環(huán)境溫度采集裝置設(shè)置在所述保溫裝置內(nèi)，用于采集所述保溫裝置內(nèi)的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)。

可選的，所述熱源裝置為功率可調(diào)的紅外加熱燈。

可選的，所述測(cè)量裝置還包括顯示器，所述顯示器與所述控制器連接，用于實(shí)時(shí)顯示上表面溫度值、下表面溫度值、熱流密度值及所述被測(cè)瀝青混合料試件在不同溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)。

可選的，所述被測(cè)瀝青混合料試件為標(biāo)準(zhǔn)一次成型的車轍板試件。

根據(jù)本實(shí)用新型提供的具體實(shí)施例，本實(shí)用新型公開了以下技術(shù)效果：

本實(shí)用新型采用輻射熱源作為熱源裝置，可真實(shí)模擬瀝青混合料在實(shí)際工作狀態(tài)中受到的真實(shí)熱輻射狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集裝置以設(shè)定的時(shí)間間隔定時(shí)采集溫度數(shù)據(jù)和表面熱流密度數(shù)據(jù)，由控制器根據(jù)所述溫度數(shù)據(jù)和表面熱流密度數(shù)據(jù)計(jì)算出瀝青混合料在不同溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)。因此，通過本實(shí)用新型提供的測(cè)量裝置，可方便準(zhǔn)確地測(cè)量瀝青混合料不同溫度的導(dǎo)熱系數(shù)，測(cè)量結(jié)果真實(shí)可靠。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1四分法測(cè)點(diǎn)布設(shè)圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例1九分法測(cè)點(diǎn)布設(shè)圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例1保溫裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例2導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

本實(shí)用新型的目的是提供一種瀝青混合料不同溫度下導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量裝置，可方便準(zhǔn)確地測(cè)量瀝青混合料不同溫度的導(dǎo)熱系數(shù)。

為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

實(shí)施例1：如圖1所示，瀝青混合料不同溫度下導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量裝置包括：熱源裝置1、數(shù)據(jù)采集裝置、環(huán)境溫度采集裝置、保溫裝置7，控制器8。

其中，數(shù)據(jù)采集裝置包括：溫度量測(cè)裝置2、熱流密度量測(cè)裝置3和讀數(shù)裝置4；環(huán)境溫度采集裝置包括：環(huán)境溫度采集裝置5與環(huán)境溫度讀數(shù)裝置6。

被測(cè)瀝青混合料試件9設(shè)置在保溫裝置7內(nèi)，熱源裝置1正對(duì)所述保溫裝置7的頂面設(shè)置，熱源裝置1用于給被測(cè)瀝青混合料試件9提供穩(wěn)定的熱輻射，使得被測(cè)瀝青混合料試件9的上表面均勻升溫。具體地，實(shí)施例1中的熱源裝置1為功率可調(diào)的紅外加熱燈。

溫度量測(cè)裝置2設(shè)置在被測(cè)瀝青混合料試件9的表面，用于測(cè)量被測(cè)試件9的上表面與下表面的溫度；熱流密度量測(cè)裝置3設(shè)置在被測(cè)瀝青混合料試件9的上表面，用于測(cè)量被測(cè)瀝青混合料試件9的上表面所受到的熱流密度。具體地，本實(shí)施例中的溫度量測(cè)裝置2為熱電偶傳感器，精度要求達(dá)到0.1℃；本實(shí)施例中的熱流密度量測(cè)裝置3為表面熱流密度傳感器，準(zhǔn)確度要求達(dá)到±2％；本實(shí)施例中的被測(cè)瀝青混合料試件9采用標(biāo)準(zhǔn)一次成型的車轍板試件。

讀數(shù)裝置4分別與所述溫度量測(cè)裝置2、熱流密度量測(cè)裝置3連接，用于顯示被測(cè)瀝青混合料試件上表面與下表面的溫度值以及被測(cè)瀝青混合料試件上表面所受到的熱流密度值。具體地，本實(shí)施例中的讀數(shù)裝置4為多通道熱流計(jì)。

控制器8與讀數(shù)裝置4電連接，控制器8根據(jù)不同溫度下被測(cè)瀝青混合料試件9的上表面溫度值、下表面溫度值和熱流密度值，確定被測(cè)瀝青混合料試件9在不同溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)。具體地，本實(shí)施例中的控制器8為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。此處雖涉及計(jì)算方法，但是根據(jù)上表面溫度值、下表面溫度值和熱流密度值，確定被測(cè)瀝青混合料試件在不同溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)屬于現(xiàn)有技術(shù)。

環(huán)境溫度采集裝置5設(shè)置在保溫裝置7內(nèi)，用于采集所述保溫裝置7內(nèi)的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，環(huán)境溫度讀數(shù)裝置6用于顯示保溫裝置7內(nèi)的溫度。具體地，本實(shí)施例中的環(huán)境溫度采集裝置5為熱電偶傳感器，環(huán)境溫度讀數(shù)裝置6為數(shù)字溫度顯示儀。

本實(shí)施例中，熱電偶傳感器與表面熱流密度傳感器在被測(cè)瀝青混合料試件9的表面的布設(shè)應(yīng)考慮瀝青混合料的類型，如果為密實(shí)型則應(yīng)采用四分法,如圖2所示；如果為大粒徑高空隙率則需采用九分法，如圖3所示。由圖2和圖3可見，四分法測(cè)點(diǎn)布設(shè)和九分法測(cè)點(diǎn)布設(shè)都要求上、下底面的熱電偶傳感器在頂面的同一垂直線上，偏差誤差不能超過3mm。

具體地，如圖4中的(a)部分和(b)部分所示，所述保溫裝置7具體包括：外殼71，反光保溫層72，試件保溫層73，將保溫裝置的外殼71套在被測(cè)瀝青混合料試件9周圍，使被測(cè)瀝青混合料試件9在外殼71的中心位置，再將反光保溫層71，試件保溫層73分別設(shè)置在被測(cè)瀝青混合料試件9與外殼71之間，從而形成對(duì)被測(cè)瀝青混合料試件9側(cè)面的保溫隔熱作用，其中反光保溫層72和試件保溫層73的材質(zhì)為保溫隔熱材料。熱源裝置1設(shè)置在保溫裝置7頂面中心垂直方向上。

本實(shí)用新型通過控制保溫裝置7內(nèi)的溫度，模擬接近路面工作狀態(tài)時(shí)被測(cè)瀝青混合料試件所受的真實(shí)熱輻射狀態(tài)，讀數(shù)裝置4以設(shè)定時(shí)間間隔定時(shí)記錄溫度數(shù)值與表面熱流密度值，控制器計(jì)算出瀝青混合料在不同溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)，同時(shí)實(shí)時(shí)顯示測(cè)試數(shù)據(jù)以及計(jì)算結(jié)果。

利用本實(shí)施例的測(cè)試裝置進(jìn)行測(cè)試的過程具體包括以下步驟：

步驟1：將八個(gè)K型熱電偶傳感器分別用瀝青混合料中的瀝青粘附在測(cè)試件上下表面，平面位置為圖3中的b、e、g和i，要求上、下底面的熱電偶傳感器須在頂面的同一垂直線上。將兩個(gè)KR2熱流密度傳感器放置于被測(cè)瀝青混合料試件的上表面，位置如圖2。保溫裝置7內(nèi)的熱電偶傳感器布設(shè)如圖4所示。

步驟2：將被測(cè)瀝青混合料試件置于與其相同的車轍板試件上。

步驟3：將保溫裝置的外殼套在測(cè)試件周圍，使測(cè)試件在外殼的中心位置，再將保溫隔熱材料分別放置在測(cè)試件與外殼之間，從而形成對(duì)測(cè)試件側(cè)面的保溫隔熱作用。將功率可調(diào)的紅外加熱燈置于保溫裝置頂面中心垂直方向上，距離測(cè)試件上表面1m，其中所述紅外加熱燈的最大功率為500W。

步驟4：采用HFM-215N熱流計(jì)作為讀數(shù)裝置，讀取上、下表面熱電偶所感應(yīng)的溫度值，取其平均值作為初始溫度。

步驟5：同時(shí)打開紅外加熱燈開關(guān)(功率調(diào)為400W)與HFM-215N熱流計(jì)記錄功能，使測(cè)試件表面均勻升溫。其中HFM-215N熱流計(jì)記錄時(shí)間間隔為30s，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為30min。

步驟6：通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將所測(cè)得數(shù)據(jù)代入計(jì)算公式得出瀝青混合料導(dǎo)熱系數(shù)。

步驟7：關(guān)閉紅外加熱燈，待測(cè)試件溫度下降到室溫，打開保溫裝置，取出試件，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。

其中，步驟2中在被測(cè)瀝青混合料試件下部疊加一塊與被測(cè)瀝青混合料試件相同的車轍板試件，能夠廷長(zhǎng)傳熱路徑，增加半無限大物體一維導(dǎo)熱狀態(tài)的時(shí)間。

其中，步驟5中讀數(shù)裝置記錄數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔應(yīng)根據(jù)被測(cè)瀝青混合料試件的升溫速度來確定，實(shí)驗(yàn)時(shí)間則須按下面兩條準(zhǔn)則來判斷：第一，根據(jù)半無限大物體一維導(dǎo)熱狀態(tài)的滲透厚度公式：估算可加熱時(shí)長(zhǎng)，其中τ表示時(shí)間，單位為s；δ表示試件厚度，單位m；α表示瀝青混合料熱擴(kuò)散系數(shù)，單位為m²/s。實(shí)驗(yàn)時(shí)間不可超過所述估算可加熱時(shí)長(zhǎng)，以確保半無限大物體一維導(dǎo)熱狀態(tài)的成立；第二，當(dāng)被測(cè)瀝青混合料試件溫度已達(dá)到規(guī)定值，即瀝青路面實(shí)際工作狀況時(shí)，停止實(shí)驗(yàn)。

利用本實(shí)用新型提供的測(cè)量裝置測(cè)量瀝青混合料的導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)，保溫裝置中的溫度應(yīng)控制在規(guī)定值，即瀝青路面實(shí)際工作的溫度以下，否則應(yīng)調(diào)整加熱裝置的功率，重新開始實(shí)驗(yàn)。當(dāng)被測(cè)瀝青混合料試件上表面不同位置的四個(gè)熱電偶所測(cè)得的溫度的差大于第一設(shè)定閾值，或者兩塊熱流密度傳感器所感應(yīng)的熱流密度值的差大于第二設(shè)定閾值，則應(yīng)調(diào)整加熱裝置的位置，重新開始實(shí)驗(yàn)。

本實(shí)用新型通過控制保溫裝置內(nèi)的溫度，模擬接近路面工作狀態(tài)時(shí)所受的真實(shí)熱輻射狀態(tài)。讀數(shù)裝置定時(shí)記錄溫度數(shù)值與表面熱流密度，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算出瀝青混合料在不同溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)，并通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)變化與輸出結(jié)果。

采用紅外加熱燈作為熱源裝置，與瀝青混合料在實(shí)際工作狀態(tài)中所受到的熱干擾相似，同時(shí)經(jīng)過保溫裝置的反光保溫作用，可在測(cè)試件表面形成均勻熱流密度，從而可更為準(zhǔn)確真實(shí)的測(cè)定瀝青混合料的導(dǎo)熱系數(shù)。本實(shí)用新型使用標(biāo)準(zhǔn)車轍板試件作為被測(cè)瀝青混合料試件，簡(jiǎn)化了測(cè)試件的制作，而且對(duì)被測(cè)瀝青混合料試件不會(huì)形成損傷，當(dāng)導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試完成后，試件可用于其它實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用。利用本實(shí)用新型提供的測(cè)量裝置可一次性快速準(zhǔn)確地測(cè)定瀝青混合料在不同溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)。

實(shí)施例2：如圖5所示，根據(jù)上述的瀝青混合料不同溫度下導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量裝置，測(cè)量瀝青混合料不同溫度下導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量方法包括：

步驟501：給被測(cè)瀝青混合料試件提供輻射熱源；

步驟502：獲取被測(cè)瀝青混合料試件下表面溫度數(shù)據(jù)，同時(shí)獲取所述被測(cè)瀝青混合料試件至少兩個(gè)不同位置的上表面溫度數(shù)據(jù)及至少兩個(gè)不同位置的熱流密度數(shù)據(jù)；

步驟503：判斷所述不同位置的上表面溫度數(shù)據(jù)的差是否大于第一設(shè)定閾值，或所述不同位置的熱流密度數(shù)據(jù)的差是否大于第二設(shè)定閾值；

步驟504：若是，將所述不同位置的上表面溫度數(shù)據(jù)或所述不同位置的熱流密度數(shù)據(jù)去除，并發(fā)出報(bào)警信息提示工作人員調(diào)整所述熱源裝置的位置；

步驟505：若否，輸出所述上表面溫度數(shù)據(jù)、下表面溫度數(shù)據(jù)及熱流密度數(shù)據(jù)；

步驟506：根據(jù)所述上表面溫度數(shù)據(jù)、下表面溫度數(shù)據(jù)及熱流密度數(shù)據(jù)確定所述被測(cè)瀝青混合料試件在不同溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)。

具體地，利用上述方法測(cè)量瀝青混合料不同溫度下導(dǎo)熱系數(shù)的操作步驟如下：

步驟21：將一組熱電偶傳感器粘附于被測(cè)瀝青混合料試件上、下表面，一組熱電偶傳感器懸置于保溫裝置內(nèi)，一組熱流密度傳感器放置于被測(cè)瀝青混合料試件上表面；

步驟22：將被測(cè)瀝青混合料試件置于一塊與其相同的車轍板試件上；

步驟23：將保溫裝置和熱源裝置安置完成；

步驟24：用讀數(shù)裝置讀取溫度量測(cè)裝置所感應(yīng)的溫度；

步驟25：同時(shí)打開熱源裝置與讀數(shù)裝置，記錄被測(cè)瀝青混合料試件表面的溫度數(shù)據(jù)和熱流量密度數(shù)據(jù)；

步驟26：檢查保溫裝置內(nèi)的溫度、被測(cè)試件表面的溫度和熱流密度是否符合瀝青路面實(shí)際工作狀況的要求，不符合要求則調(diào)整加熱裝置位置與加熱裝置的功率，重新開始實(shí)驗(yàn)。

步驟27：通過控制器計(jì)算得出不同溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)值，控制器可實(shí)時(shí)顯示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)輸出測(cè)試結(jié)果。

步驟28：關(guān)閉測(cè)試裝置，待被測(cè)瀝青混合料試件溫度下降到室溫，打開保溫裝置取出測(cè)試件，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。