專利名稱：瀝青混合料低溫斷裂試驗儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種材料試驗儀器，尤其是涉及一種瀝青混合料低溫斷裂試驗儀。
背景技術：
現有相似瀝青混合料低溫斷裂試驗儀器是美國研制的約束試件凍斷試驗儀(簡稱TSRST)。該儀器利用環境控溫箱對試驗支架和試件進行降溫，降溫方式采用空氣對流方式；試件利用支架進行約束，當降溫過程中試件收縮變形時采用施加拉力的方式進行補償，使試件恢復原始長度；這兩個結構上的缺陷使試驗誤差較大，導致測定得出的斷裂溫度在實際應用中意義不大，也限制了該儀器的廣泛應用，美國SHRP研究中重點分析后未推薦該設備。采用空氣對流方式降溫，使溫度傳感器測定的對流介質溫度、試件表面溫度、試件內部溫度之間的差異較大；且環境箱將試件支架、傳感器等包含其中，降溫過程中試件收縮的同時支架材料也發生收縮，導致施加拉力補償時產生較大偏差，并非單一補償試件收縮，而是兩者的綜合收縮。由于試件降溫收縮變形非常小，采用施加拉力補償時精度很難控制，往往出現超拉現象，溫度越低超拉越嚴重，對試驗結果影響越大；另一方面，目前所用力傳感器均為應變傳感器，限制試件收縮時施加拉力，則傳感器也對應產生拉應變，將影響試驗結果。
發明內容
本發明為了解決上述背景技術中的不足之處，提供一種瀝青混合料低溫斷裂試驗儀，其既保證了試驗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行應變補償，消除力傳感器施加拉力所產生應變對試驗結果的影響，也保證試驗過程中試件長度不變。
為實現上述目的，本發明采用的技術方案為一種瀝青混合料低溫斷裂試驗儀，其特殊之處在于包括基座，基座上設有支架和試件夾，支架上設有力傳感器，支架下方設有加熱補償系統，加熱補償系統與控制系統連接，試件夾與試件連接，試件四周設有降溫板。
上述加熱補償系統由加熱套和溫度傳感器組成。
上述降溫板采用四側雙聯結構，冷凝管設置于降溫板內側，每塊降溫板單獨設置冷媒進出口，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，用于試件兩端粘結固定。
與現有技術相比，本發明具有的優點和效果如下1、本發明采用降溫板傳導換熱方式僅對試件進行降溫，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。根據試件尺寸設計了降溫板尺寸，降溫板采用四側雙聯形式，冷凝管設置于降溫板內側，板關閉后冷凝管剛好與試件表面接觸，形成熱傳導接觸面；每塊降溫板單獨設置冷媒進出口，可以保證四側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使支架、力傳感器等產生收縮變形。
2、本發明采用支架加熱膨脹進行應變補償，消除力傳感器施加拉力所產生應變對試驗結果的影響，也保證試驗過程中試件長度不變。利用對支架加熱膨脹進行應變補償的思想是本發明的關鍵技術。利用支架材料線膨脹系數、長度、溫度、加熱器功率，計算一定加熱功率下固定長度支架加熱時間與應變關系，再結合力傳感器力與應變關系，通過控制軟件根據傳感器應變實時自動控制支架加熱時間與功率，使兩個應變等值反向，達到補償目的。
四
附圖為本發明的結構示意圖。
圖中，1-控制系統，2-恒溫槽，3-連接線，4-加熱補償系統，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。
五具體實施例方式參見附圖，瀝青混合料低溫斷裂試驗儀是用于評價瀝青混合料低溫抗裂性能的專用設備，利用制冷系統對試件降溫，測定試件降溫過程中約束狀態或松弛狀態下的斷裂溫度、斷裂強度，分析混合料低溫抗裂能力。瀝青混合料低溫斷裂試驗儀結構組成如附圖所示，主要由反力架、試件夾具9、降溫系統、控制系統1、數據采集系統、加熱補償系統4組成。反力架由基座、支架5組成，要求具有足夠強度，避免產生過大變形。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7兩端粘結固定。降溫系統包括恒溫槽、保溫管11、降溫板8，根據試件尺寸設計了降溫板尺寸，降溫板8采用四側雙聯形式，冷凝管設置于降溫板8內側，板關閉后冷凝管剛好與試件7表面接觸，形成熱傳導接觸面；每塊降溫板8單獨設置冷媒進出口，可以保證四側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使支架5、力傳感器6等產生收縮變形，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內的冷凝管。支架5下方設有加熱補償系統，加熱補償系統主要由加熱套、溫度傳感器組成，由控制系統根據力傳感器應變控制加熱功率、加熱溫度和加熱時間。利用對支架加熱膨脹進行應變補償是本發明的關鍵技術，利用支架材料線膨脹系數、長度、溫度、加熱器功率，計算一定加熱功率下固定長度支架加熱時間與應變關系，再結合力傳感器力與應變關系，通過控制軟件根據傳感器應變實時自動控制支架加熱時間與功率，使兩個應變等值反向，達到補償目的。控制系統通過控制軟件自動控制試驗過程，調節加熱補償系統，并可設置試驗參數。數據采集系統包括力傳感器、采集儀、打印裝置等，可以自動實時采集試驗溫度、荷載、變形，并實時監控打印，也可通過串口與計算機連接進行實時監控，自動存儲數據，并可自動輸出到Excel進行后期計算與處理。
本發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于活動夾具，并與固定夾具連接，安裝在試驗臺上，并調整降溫板8與試件7接觸。設置并啟動恒溫槽2，當溫度達到試驗初始溫度時打開閥門輸送冷媒到降溫板8，對試件7開始降溫；與此同時，控制系統啟動加熱補償系統4和數據采集系統。當荷載傳感器產生應變，即施加拉力保持試件7長度不變時，補償系統自動開始加熱補償，采集系統和控制系統通過采集加熱套內部溫度、試件溫度、傳感器應變自動計算協調平衡應變，進行補償，并記錄保存試驗溫度、荷載與變形。直到試件斷裂，控制系統自動停止試驗。
工作步驟A.試件制作將試驗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于活動夾具，室溫放置24h待用。
B.試驗準備將粘結牢固的試件安放在固定夾具上，試件調整處于垂直狀態，并調整降溫板，使試件與降溫板接觸；連接各連接線到控制系統，用保溫管連接恒溫槽與降溫板進出口；接通試驗儀器電源，啟動控制系統進行設定試驗參數。
C.試驗待試驗準備工作結束，保證連接暢通后，若需要在計算機進行實時監測，則試驗前將控制系統用串口連接到計算機，并啟動計算機，進入監測軟件界面。滿足要求后，先開啟恒溫槽和降溫系統，再啟動控制系統開始試驗。
D.試驗數據保存與處理當試件斷裂時控制系統自動停止試驗，試驗數據自動保存，可直接輸出到Excel進行后處理。數據保存與處理后，關閉恒溫槽冷媒開關，卸除試件，準備進行下一次試驗。
權利要求
1.一種瀝青混合料低溫斷裂試驗儀，其特征在于包括基座，基座上設有支架(5)和試件夾具(9)，支架(5)上設有力傳感器(6)，支架(5)下方設有加熱補償系統(4)，加熱補償系統(4)與控制系統(1)連接，試件夾具(9)與試件(7)連接，試件(7)四周設有降溫板(8)。
2.根據權利要求1所述的瀝青混合料低溫斷裂試驗儀，其特征在于所述加熱補償系統(4)由加熱套和溫度傳感器組成。
3.根據權利要求2所述的瀝青混合料低溫斷裂試驗儀，其特征在于所述降溫板(8)采用四側雙聯結構，冷凝管設置于降溫板(8)內側，每塊降溫板(8)單獨設置冷媒進出口，冷凝管通過保溫管(11)與恒溫槽(2)連接。
4.根據權利要求3所述的瀝青混合料低溫斷裂試驗儀，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)兩端粘結固定。
全文摘要
本發明涉及一種瀝青混合料低溫斷裂試驗儀，其既保證了試驗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行應變補償，消除力傳感器施加拉力所產生應變對試驗結果的影響，也保證試驗過程中試件長度不變。本發明包括基座，基座上設有支架和試件夾，支架上設有力傳感器，支架下方設有加熱補償系統，加熱補償系統與控制系統連接，試件夾與試件連接，試件四周設有降溫板，加熱補償系統由加熱套和溫度傳感器組成，降溫板采用四側雙聯結構，冷凝管設置于降溫板內側，每塊降溫板單獨設置冷媒進出口，冷凝管通過保溫管與恒溫槽連接。
文檔編號G01N3/00GK1719223SQ200510042999
公開日2006年1月11日 申請日期2005年7月27日 優先權日2005年7月27日
發明者馬骉, 毛雪松, 侯仲杰 申請人:馬骉, 毛雪松, 侯仲杰