一种再生沥青混合料颗粒流动研究装置及其运行工艺

1.本发明属于道路试验设备领域，具体涉及一种再生沥青混合料颗粒流动研究装置及其运行工艺。

背景技术：

2.沥青混合料是沥青路面的主要建筑材料，从目前应用状况来看，主要分为热拌、温拌、冷拌三种混合料。传统的热拌沥青混合料中，为了满足施工压实的需要，集料与沥青的加热拌和通常都在150～160℃的高温下进行，将集料和沥青加热到如此高的温度，不仅消耗大量的燃油，而且在运输、摊铺、压实的过程当中排放出大量的有毒气体，严重损害施工人员健康及污染周围环境。大部分温拌技术都是通过加入温拌剂或者使用沥青发泡机等手段来降低沥青混合料的粘度，从而达到低温压实的效果，但这只是减少了废气的排放，同时由于添加剂的使用，使得资金及能源的节约效果并不显著。冷拌沥青混合料一般采用乳化沥青等液体沥青与集料在常温下拌和、铺筑，拌和前集料与矿粉也无需加热，因而节约了大量加热燃油，同时减少了废气排放。但是冷拌沥青混合料的路用性能相比，差距较大，难以满足高速公路的重载交通要求。因此目前在高速公路路面建设工程中，大量应用的仍然是传统的热拌沥青混合料。所以研究一种既能够降低沥青含量，同时又能降低拌和温度并保证沥青混合料路用性能不出现衰减的技术是十分必要而有意义的。
3.基于颗粒流动理论的沥青混合料新型拌合技术以瑞典的kgo流动拌和技术为代表，该技术是将粗加料与沥青先行拌和，然后矿粉在搅拌继续的情况下，控制速率加入，最后加入细集料搅拌均匀，形成粗集料颗粒悬浮于沥青、矿粉、细集料三者组成的悬浮体中的沥青混合料，用于铺筑道路面层。出自kgo拌和方法生产的混合料，矿粉在沥青中均匀分布使混合料均质，物理性质均一，质量稳定，粗集料表面的沥青膜增厚，粘结力增强，空隙率减小，体积变小。摊铺时，由于混合料流动性好，密度高，摊铺过程中只需碾压一次即可达到要求。但目前现有技术中满足检测和研究不同旧料掺量下再生沥青混合料颗粒的流动特性的试验装置还处于空白阶段。

技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供一种再生沥青混合料颗粒流动研究装置及其运行工艺，借鉴颗粒流动研究经验搭建，可精确、实时且高效的检测和研究不同旧料掺量下再生沥青混合料颗粒的流动特性，操作简便，记录准确，具有较强的实用性能。
5.本发明是通过以下技术方案实现的：
6.一种再生沥青混合料颗粒流动研究装置，包括立式搅拌筒、温控装置、拌速控制装置、升降控制装置、竖向挡板、横向底板、伸缩型三角支架、高速相机和电源；所述立式搅拌筒为圆柱状筒，轴向为x轴方向横向放置；所述立式搅拌筒的上方设有伸缩填料仓，其下方与温控装置固接；所述立式搅拌筒的内部轴向设有中心轴，所述中心轴由立式搅拌筒的内部左侧底面沿轴向延伸至外部，所述中心轴上依次设置有螺旋搅拌片、拌速控制装置和升
降控制装置，其中所述螺旋搅拌片设置于立式搅拌筒的内部，所述拌速控制装置和升降控制装置均设置于立式搅拌筒的外部；所述竖向挡板的表面设有黑植绒布，所述中心轴穿过黑植绒布与竖向挡板固接；所述温控装置支撑立式搅拌筒并固定在横向底板的表面，所述竖向挡板的底边与所述横向底板的右侧边垂直焊接；所述立式搅拌筒的左侧设有伸缩型三角支架，所述伸缩型三角支架的云台上方设有高速相机；所述温控装置、拌速控制装置和升降控制装置通过电源供电，所述电源外接于充电桩。
7.优选地，所述伸缩填料仓为圆柱形管道，轴向为y轴方向竖向设置在立式搅拌筒的顶部曲面上，伸缩填料仓的管道长度可调节。
8.优选地，所述立式搅拌筒为高15cm、直径50cm的立式圆柱筒，其左侧底面为高强度透明玻璃门，所述高强度透明玻璃门与所述立式圆柱筒铰接。
9.优选地，所述中心轴的左端设有玻璃刮刷器，所述玻璃刮刷器呈两瓣式且与所述高强度透明玻璃门密接，并随中心轴同步转动不断擦拭高强度透明玻璃门。
10.优选地，所述螺旋搅拌片为可拆卸型螺旋叶片。
11.优选地，所述竖向挡板的左侧表面沿y轴方向设有凹槽轨道，所述升降控制装置的左端与拌速控制装置沿同一中心轴固接，其右端与竖向挡板左侧的凹槽轨道连接，所述升降控制装置通过电机控制与其固接的拌速控制装置和中心轴沿竖向挡板左侧的凹槽轨道竖向移动。
12.优选地，所述伸缩型三角支架上设有全方位照射的伸缩型光源灯，所述伸缩型光源灯采用40w无频闪的led灯，在常规条件下能够非常明显地照亮整个装置所处的环境，并且能利用伸缩型三角支架和伸缩型光源灯筒来调整所述伸缩型光源灯的照射位置。
13.优选地，所述高速相机采用工业高速摄像机，搭配五百万高分辨率镜头，最高帧率达179fps；所述高速相机连接至计算机，通过伸缩型三角支架和云台来调整高速相机的拍摄位置。
14.一种再生沥青混合料颗粒流动研究装置的运行工艺，包括以下步骤：
15.步骤1)将伸缩型三角支架摆放并拉伸到恰当位置，打开伸缩型光源灯并调整光量照射范围，在云台上固定高速相机的位置，将高速相机与计算机连接，调整高速相机的软硬件参数设置、图像捕捉窗口大小、对焦、调整帧数以及曝光时间至合适数值；
16.步骤2)打开立式搅拌筒左侧的高强度透明玻璃门，将需要最先搅拌的材料放入立式搅拌筒内，开启温控装置调整到适当温度，利用中心轴的升降控制装置将螺旋搅拌片提升到合适高度，并且提前将高强度透明玻璃门擦拭干净，调整好玻璃刮刷器的叶片位置，把黑植绒布铺设在竖向挡板中央；
17.步骤3)等待伸缩型光源灯、高速相机和温控装置稳定后，开启拌速控制装置并调整到合适的频率，利用高速相机实时、精确的记录混合料颗粒流动特性，并传送到计算机中进行图像处理；
18.步骤4)根据试验要求若需在一定搅拌速率条件下，需以特定的时间和速率添加其他材料时，可通过调整伸缩填料仓的管道长度来控制加入材料的时间和速率，也可通过升降控制装置来调整螺旋搅拌片的拌合位置，充分满足各种再生沥青混合料的搅拌要求；
19.步骤5)当拌合完成后，待高速相机所有数据传输完毕后，关闭拌速控制装置，打开立式搅拌筒的高强度透明玻璃门，将所有拌合物取出后关闭温控装置，待机器稳定后，关闭
伸缩型光源灯、高速相机和计算机，即操作完毕。
20.本发明的有益效果如下：
21.1、本发明的装置采用高速工业相机与软件配合，可以通过调整曝光时间与曝光增益改善拍摄质量，清晰捕捉颗粒状态，显著提高实验效率及数据精度。高速相机采集到颗粒流动图像后，经计算机进行降噪、图像增强、形态学处理和特征提取等图像处理操作后，计算机将结果统计汇总反馈。
22.2、本发明的装置中背景采用黑吸光植绒布，提高图像采集质量，减少环境影响；并且设有全方位照射且无频闪光源灯，即使在黑暗条件下也可以非常清晰照亮整个流动装置环境。
23.3、本发明的装置设有伸缩填料仓，可通过伸缩管道距离来控制搅拌料添加的时间和速率，充分满足各种再生沥青混合料搅拌试验需求。
24.4、本发明的装置中设有中心轴升降装置，可根据实际搅拌需求来调整螺旋搅拌片上下位置，可以无死角充分搅拌再生沥青混合料，避免出现因搅拌不到而出现的材料不均匀现象。
25.5、本发明具有设计合理、结构简单、操作便捷、易于加工、精确度高、实时检测等特点，因此，有较好的推广使用价值。
附图说明
26.图1是再生沥青混合料颗粒流动研究装置的整体结构示意图；
27.图2是中心轴的连接结构示意图；
28.图3是高速相机搭载计算机的连接结构示意图；
29.图中：1、竖向挡板；2、横向底板；3、伸缩填料仓；4、立式搅拌筒；5、螺旋搅拌片；6、拌速控制装置；7、升降控制装置；8、黑植绒布；9、中心轴；10、温控装置；11、玻璃刮刷器；12、高速相机；13、云台；14、伸缩型光源灯；15、伸缩型三角支架；16、计算机；17、高强度透明玻璃门；18、伸缩型光源灯筒。
具体实施方式
30.下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步详细说明。
31.一种再生沥青混合料颗粒流动研究装置，如图1所示，包括立式搅拌筒4、温控装置10、拌速控制装置6、升降控制装置7、竖向挡板1、横向底板2、伸缩型三角支架15、高速相机12和电源；所述立式搅拌筒4为圆柱状筒，轴向为x轴方向横向放置；所述立式搅拌筒4的上方设有伸缩填料仓3，其下方与温控装置10固接；所述立式搅拌筒4的内部轴向设有中心轴9，所述中心轴9由立式搅拌筒4的内部左侧底面沿轴向延伸至外部。如图2所示，所述中心轴9上依次设置有螺旋搅拌片5、拌速控制装置6和升降控制装置7，其中所述螺旋搅拌片5设置于立式搅拌筒4的内部，所述拌速控制装置6和升降控制装置7均设置于立式搅拌筒4的外部；所述竖向挡板1的表面设有黑植绒布8，所述中心轴9穿过黑植绒布8与竖向挡板1固接；所述温控装置10支撑立式搅拌筒4并固定在横向底板2的表面，所述竖向挡板1的底边与所述横向底板2的右侧边垂直焊接；所述立式搅拌筒4的左侧设有伸缩型三角支架15，所述伸缩型三角支架15的云台13上方设有高速相机12。所述温控装置10、拌速控制装置6和升降
控制装置7通过电源供电，所述电源外接于充电桩。
32.一种优选的方案，如图1所示，所述伸缩填料仓3为圆柱形管道，轴向为y轴方向竖向设置在立式搅拌筒4的顶部曲面上，伸缩填料仓3的管道长度可调节，可通过调节管道的长度来控制所需添加的搅拌料的时间和速率。
33.一种优选的方案，如图1所示，所述立式搅拌筒4为高15cm、直径50cm的立式圆柱筒，其左侧底面为高强度透明玻璃门17，便于高速相机12对再生沥青混合料颗粒流动的拍摄和记录，所述高强度透明玻璃门17与所述立式圆柱筒4铰接。
34.一种优选的方案，如图1、图2所示，所述中心轴9的左端设有玻璃刮刷器11，所述玻璃刮刷器11呈两瓣式且与所述高强度透明玻璃门17密接，并随中心轴9同步转动不断擦拭高强度透明玻璃门17。
35.一种优选的方案，如图2所示，所述螺旋搅拌片5为可拆卸型螺旋叶片，可根据不同试验搅拌要求更换不同类型的搅拌叶片。
36.一种优选的方案，如图1、图2所示，所述拌速控制装置6是通过搅拌器的旋转按钮调节档位进行调速，其原理是通过直流电机测速反馈交流调压而进行调速，进而带动与拌速控制装置6连接的中心轴9进行转动，进而控制螺旋搅拌片5和玻璃刮刷器11的转动速度。
37.一种优选的方案，如图1、图2所示，所述竖向挡板1的左侧表面沿y轴方向设有凹槽轨道，升降控制装置7的左端与拌速控制装置6沿同一中心轴9固接，右端与竖向挡板1左侧的凹槽轨道连接，所述升降控制装置7通过电机控制与其固接的拌速控制装置6和中心轴9沿竖向挡板1左侧的凹槽轨道竖向移动。
38.一种优选的方案，如图1、图2所示，所述温控装置10是通过温度传感器对环境温度自动进行采样、即时监控，当环境温度高于控制设定值时温度传感器控制电路启动，可以设置控制回差。温控装置10上方与立式搅拌筒4底部密接，通过加热立式搅拌筒4的底部来满足试验所需搅拌温度。
39.一种优选的方案，所述黑植绒布8为良好的吸光材料，有助于提高图像采集质量，减少环境污染。
40.一种优选的方案，如图1、图3所示，所述伸缩型三角支架15上设有全方位照射的伸缩型光源灯14，所述伸缩型光源灯14采用40w左右无频闪的led灯，在常规条件下能够非常明显地照亮整个装置所处的环境，并且能利用伸缩型三角支架15和伸缩型光源灯筒18来调整所述伸缩型光源灯14的照射位置。
41.一种优选的方案，如图1、图3所示，所述高速相机12采用工业高速摄像机，搭配五百万高分辨率镜头，最高帧率可达179fps。所述高速相机12连接至计算机16，通过伸缩型三角支架15和云台13来调整高速相机12的拍摄位置。高速相机12可以较好地将再生沥青混合料颗粒流动过程中的形态和分布捕捉下来，并进行保存处理。
42.一种再生沥青混合料颗粒流动研究装置的运行工艺，如图1所示，具体步骤如下：
43.(1)将伸缩型三角支架15摆放并拉伸到恰当位置，打开伸缩型光源灯14并调整光量照射范围，在云台13上固定高速相机12的位置，将高速相机12与计算机16连接，调整高速相机12的软硬件参数设置、图像捕捉窗口大小、对焦、调整帧数以及曝光时间至合适数值。
44.(2)打开立式搅拌筒4左侧的高强度透明玻璃门17，将需要最先搅拌的材料放入立式搅拌筒4内，开启温控装置10调整到适当温度，利用中心轴9的升降控制装置7将螺旋搅拌
片5提升到合适高度，并且提前将高强度透明玻璃门17擦拭干净，调整好玻璃刮刷器11的叶片位置，把黑植绒布8铺设在竖向挡板1的中央。
45.(3)等待伸缩型光源灯14、高速相机12和温控装置10稳定后，开启拌速控制装置6并调整到合适的频率，利用高速相机12实时、精确的记录混合料颗粒流动特性，并传送到计算机16中进行图像处理。
46.(4)根据试验要求若需在一定搅拌速率条件下，需以特定的时间和速率添加其他材料时，可通过调整伸缩填料仓3的管道长度来控制加入材料的时间和速率，也可通过升降控制装置7来调整螺旋搅拌片5的拌合位置，充分满足各种再生沥青混合料的搅拌要求。
47.(5)当拌合完成后，待高速相机12所有数据传输完毕后，关闭拌速控制装置6，打开立式搅拌筒4的高强度透明玻璃门17，将所有拌合物取出后关闭温控装置10，待机器稳定后，关闭伸缩型光源灯14、高速相机12和计算机16，即操作完毕。
48.以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，都应视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种再生沥青混合料颗粒流动研究装置，其特征在于，包括立式搅拌筒、温控装置、拌速控制装置、升降控制装置、竖向挡板、横向底板、伸缩型三角支架、高速相机和电源；所述立式搅拌筒为圆柱状筒，轴向为x轴方向横向放置；所述立式搅拌筒的上方设有伸缩填料仓，其下方与温控装置固接；所述立式搅拌筒的内部轴向设有中心轴，所述中心轴由立式搅拌筒的内部左侧底面沿轴向延伸至外部，所述中心轴上依次设置有螺旋搅拌片、拌速控制装置和升降控制装置，其中所述螺旋搅拌片设置于立式搅拌筒的内部，所述拌速控制装置和升降控制装置均设置于立式搅拌筒的外部；所述竖向挡板的表面设有黑植绒布，所述中心轴穿过黑植绒布与竖向挡板固接；所述温控装置支撑立式搅拌筒并固定在横向底板的表面，所述竖向挡板的底边与所述横向底板的右侧边垂直焊接；所述立式搅拌筒的左侧设有伸缩型三角支架，所述伸缩型三角支架的云台上方设有高速相机；所述温控装置、拌速控制装置和升降控制装置通过电源供电，所述电源外接于充电桩。2.根据权利要求1所述的一种再生沥青混合料颗粒流动研究装置，其特征在于，所述伸缩填料仓为圆柱形管道，轴向为y轴方向竖向设置在立式搅拌筒的顶部曲面上，伸缩填料仓的管道长度可调节。3.根据权利要求1所述的一种再生沥青混合料颗粒流动研究装置，其特征在于，所述立式搅拌筒为高15cm、直径50cm的立式圆柱筒，其左侧底面为高强度透明玻璃门，所述高强度透明玻璃门与所述立式圆柱筒铰接。4.根据权利要求3所述的一种再生沥青混合料颗粒流动研究装置，其特征在于，所述中心轴的左端设有玻璃刮刷器，所述玻璃刮刷器呈两瓣式且与所述高强度透明玻璃门密接，并随中心轴同步转动不断擦拭高强度透明玻璃门。5.根据权利要求1所述的一种再生沥青混合料颗粒流动研究装置，其特征在于，所述螺旋搅拌片为可拆卸型螺旋叶片。6.根据权利要求1所述的一种再生沥青混合料颗粒流动研究装置，其特征在于，所述竖向挡板的左侧表面沿y轴方向设有凹槽轨道，所述升降控制装置的左端与拌速控制装置沿同一中心轴固接，其右端与竖向挡板左侧的凹槽轨道连接，所述升降控制装置通过电机控制与其固接的拌速控制装置和中心轴沿竖向挡板左侧的凹槽轨道竖向移动。7.根据权利要求1所述的一种再生沥青混合料颗粒流动研究装置，其特征在于，所述伸缩型三角支架上设有全方位照射的伸缩型光源灯，所述伸缩型光源灯采用40w无频闪的led灯，在常规条件下能够非常明显地照亮整个装置所处的环境，并且能利用伸缩型三角支架和伸缩型光源灯筒来调整所述伸缩型光源灯的照射位置。8.根据权利要求1所述的一种再生沥青混合料颗粒流动研究装置，其特征在于，所述高速相机采用工业高速摄像机，搭配五百万高分辨率镜头，最高帧率达179fps；所述高速相机连接至计算机，通过伸缩型三角支架和云台来调整高速相机的拍摄位置。9.权利要求1-8任一项所述的一种再生沥青混合料颗粒流动研究装置的运行工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)将伸缩型三角支架摆放并拉伸到恰当位置，打开伸缩型光源灯并调整光量照射范围，在云台上固定高速相机的位置，将高速相机与计算机连接，调整高速相机的软硬件参数设置、图像捕捉窗口大小、对焦、调整帧数以及曝光时间至合适数值；步骤2)打开立式搅拌筒左侧的高强度透明玻璃门，将需要最先搅拌的材料放入立式搅
拌筒内，开启温控装置调整到适当温度，利用中心轴的升降控制装置将螺旋搅拌片提升到合适高度，并且提前将高强度透明玻璃门擦拭干净，调整好玻璃刮刷器的叶片位置，把黑植绒布铺设在竖向挡板中央；步骤3)等待伸缩型光源灯、高速相机和温控装置稳定后，开启拌速控制装置并调整到合适的频率，利用高速相机实时、精确的记录混合料颗粒流动特性，并传送到计算机中进行图像处理；步骤4)根据试验要求若需在一定搅拌速率条件下，需以特定的时间和速率添加其他材料时，可通过调整伸缩填料仓的管道长度来控制加入材料的时间和速率，也可通过升降控制装置来调整螺旋搅拌片的拌合位置，充分满足各种再生沥青混合料的搅拌要求；步骤5)当拌合完成后，待高速相机所有数据传输完毕后，关闭拌速控制装置，打开立式搅拌筒的高强度透明玻璃门，将所有拌合物取出后关闭温控装置，待机器稳定后，关闭伸缩型光源灯、高速相机和计算机，即操作完毕。

技术总结

本发明公开了一种再生沥青混合料颗粒流动研究装置及其运行工艺，该装置包括立式搅拌筒、温控装置、拌速控制装置、升降控制装置、竖向挡板、横向底板、伸缩型三角支架和高速相机；立式搅拌筒上方设有伸缩填料仓，其下方与温控装置固接；立式搅拌筒内部轴向的中心轴上依次设有螺旋搅拌片、拌速控制装置和升降控制装置，中心轴与竖向挡板固接；温控装置支撑立式搅拌筒并固定在横向底板上，竖向挡板底边与横向底板右侧边垂直焊接；立式搅拌筒的左侧设有伸缩型三角支架，伸缩型三角支架上方设有高速相机。本发明可精确、实时、高效的检测和研究不同旧料掺量下再生沥青混合料颗粒的流动特性，具有较强的实用性能。具有较强的实用性能。具有较强的实用性能。