本發(fā)明屬于瀝青混合料微波加熱，涉及一種微波響應(yīng)穿透加熱條件下瀝青混合料內(nèi)部溫度的測試方法。

背景技術(shù)：

1、微波響應(yīng)加熱瀝青混合料的原理關(guān)鍵在于通過瀝青混合料的吸波能力來吸收微波，產(chǎn)生大量熱量，對瀝青混合料起到加熱的效果，這其中，微波加熱前后瀝青混合料的溫度變化，是最直觀觀測材料吸波能力的指標(biāo)。為評價瀝青混合料吸波能力的優(yōu)劣性，研究者多采用溫度槍測溫或是紅外熱成像儀測溫的方法，通常是直接使用溫度槍或紅外熱成像儀對加熱前后的瀝青混合料試件表面進行溫度測定。但研究表明，這樣測定的溫度僅僅是材料表面的溫度，而微波響應(yīng)加熱的方式對材料帶來的溫度提升會隨著材料厚度的深入而有損耗，瀝青混合料內(nèi)部溫度和表面溫度存在較大差異，常規(guī)的測溫方法較為落后和不精確；將混合料表面的溫度指標(biāo)用于評價工程應(yīng)用的瀝青混合料，顯得不夠準(zhǔn)確。

2、因此，有必要提出一種能夠模擬實際工程應(yīng)用場景的溫度測試方法，對微波響應(yīng)加熱的瀝青混合料內(nèi)部溫度進行精確測定，來更好的提出更貼切工程實際的溫度指標(biāo)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了提供一種微波響應(yīng)穿透加熱條件下瀝青混合料內(nèi)部溫度的測試方法，可以模擬實際瀝青路面結(jié)構(gòu)，來測試瀝青混合料內(nèi)部溫度，解決目前對于微波響應(yīng)加熱的瀝青混合料溫度測試局限于材料表面的問題，為精確化模擬研究瀝青混合料在微波響應(yīng)加熱下的各種性質(zhì)提供技術(shù)支撐。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、在一方面，一種微波響應(yīng)穿透加熱條件下瀝青混合料內(nèi)部溫度的測試方法，包括以下步驟：

4、s1，取與被測對象配比相同的瀝青混合料，采用旋轉(zhuǎn)壓實儀制備旋轉(zhuǎn)壓實試件，試件脫模后，切割上下表面，得到被測樣本；

5、s2，對被測樣本的中間區(qū)域進行取芯處理，得到鉆孔樣本與芯柱，清洗后晾干備用；

6、s3，取另一與被測樣本按相同配合比成型的旋轉(zhuǎn)壓實試件，與所述鉆孔樣本粘合，得到粘合樣本，以中間帶孔面作為頂面，對應(yīng)另一面作為底面，再用鋁箔紙將粘合樣本的底面與側(cè)面包裹覆蓋；

7、s4，將芯柱塞入粘合樣本頂面的孔洞中，再用鋁箔紙封住頂面上芯柱與粘合樣本之間的縫隙遮蓋住，得到試件樣本；

8、s5，將試件樣本置于微波爐中加熱，加熱結(jié)束后取出芯柱，讀取芯柱側(cè)面的縱向溫度梯度，計算界面平均溫度，作為瀝青混合料內(nèi)部溫度指標(biāo)。

9、進一步的，所述被測樣本的直徑與高度比為(2.5～3.5)：1。優(yōu)選的，旋轉(zhuǎn)壓實試件的直徑可以設(shè)置成150mm，高度不低于70mm，這樣，通過上下表面分別切割10mm左右厚度后，能確保被測樣本的厚度(即高度)在50mm左右。另外，可以根據(jù)實際樣本數(shù)量需求調(diào)整具體高度。

10、進一步的，s1中，試件上下表面的切割厚度為8～12mm，可以為10mm。

11、進一步的，s2中，所述芯柱與被測樣本的中心軸線重合，且芯柱與被測樣本的直徑比為1：(2.5～3.5)。

12、進一步的，s3中，用于粘合的旋轉(zhuǎn)壓實試件的厚度不低于被測樣本的厚度，若粘合試件厚度過低，對于微波從底部穿透的隔絕效果會較弱，對于模擬微波自上而下穿透存在一定的影響，當(dāng)粘合試件厚度高于樣本厚度時，影響較小，可忽略不計。另外，用于粘合的旋轉(zhuǎn)壓實試件與被測樣本的直徑相同、配合比一致。

13、進一步的，s3中，覆蓋粘合樣本底面和側(cè)面的鋁箔紙還采用耐高溫橡皮筋環(huán)繞加固。此外，鋁箔紙要包裹嚴(yán)實，不留縫隙，隔絕微波穿透影響。

14、進一步的，s4中，封蓋住芯柱與粘合樣本之間縫隙的鋁箔紙呈圓環(huán)形，縫隙和圓環(huán)形鋁箔紙的內(nèi)外直徑差之比應(yīng)控制在1：(1.05～1.1)，其中圓環(huán)形鋁箔紙的內(nèi)徑和芯柱直徑應(yīng)控制在(0.9～0.95)：1。此處，鋁箔紙的作用為遮蓋芯柱和樣本之間因為取芯損耗產(chǎn)生的縫隙，同時，需要注意的是，還需要將芯柱表面盡可能多的暴露，不得遮蓋住。因此，圓環(huán)形的鋁箔紙滿足剛好遮蓋縫隙即可，可以略微超過如1～3mm左右。

15、進一步的，s4中，微波加熱時間不宜過短或過長，過短材料溫度上升有限，過長升溫過高，芯柱可能會熔斷，具體的，微波加熱的時間可以為80～100s，宜在1分30秒左右，具體可根據(jù)材料自身的升溫特性進行調(diào)整。

16、進一步的，s4中，界面平均溫度的計算公式為：

17、

18、式中，t為芯柱側(cè)面的界面平均溫度，單位，℃；

19、ti為自上而下第i個溫度梯度標(biāo)定點的溫度，單位，℃；

20、b為根據(jù)芯柱高度劃分的溫度梯度標(biāo)定點個數(shù)。

21、其中，溫度梯度標(biāo)定點間距應(yīng)控制在5～10mm，具體間距應(yīng)根據(jù)實際芯柱高度進行劃分，標(biāo)定點越密集，所得到的溫度梯度和界面平均溫度也更精確。

22、在另一方面，本發(fā)明提供了一種評價瀝青混合料微波響應(yīng)穿透加熱能力的方法，先按照如上所述的測試方法測量得到被測配合比的瀝青混合料的內(nèi)部溫度指標(biāo)，從而評價得到升溫效果最好的最佳配合比。

23、本發(fā)明提出的溫度測試方法，通過將樣本側(cè)面和底面進行物理隔離，使得諧振腔近似實現(xiàn)自上而下單向穿透，在這樣的條件下，保持外部微波頻率不變，材料的微波響應(yīng)加熱能力越強，測試得到的內(nèi)部溫度指標(biāo)也會相對應(yīng)的更高。根據(jù)測試結(jié)果，若芯柱側(cè)面界面平均溫度較高，同時溫度梯度不過大，相對分布均勻，則可判定此材料的微波響應(yīng)加熱能力較好。

24、傳統(tǒng)的微波響應(yīng)加熱混合料溫度測試方法局限于材料表面溫度的測定，而想要測試材料內(nèi)部溫度通常會采用溫度傳感器的方式，但不管是熱電偶還是熱電阻傳感器，都會受到微波的影響，響應(yīng)時間也不夠精確及時。而本發(fā)明提出了一種通過提取瀝青混合料芯柱，并將芯柱置于原本試件內(nèi)整體進行微波加熱，再通過測定芯柱側(cè)面溫度來對材料內(nèi)部在微波響應(yīng)加熱下的溫度進行表征的方法。相較于傳統(tǒng)切割測溫的方式，此方法省去了加熱后切割的步驟，一方面能夠第一時間觀測到加熱完畢時的溫度，另一方面能夠保證樣本的完整性不被破壞，可以待樣本冷卻后重復(fù)利用測溫。此外，本發(fā)明提出的溫度測試方法，通過物理隔離的方式，在諧振腔中近似實現(xiàn)了微波的單向穿透，即僅自上而下進行穿透加熱，這樣也更貼合工程實際應(yīng)用中的微波穿透加熱方式。通過此測試方法，可以較為精確的模擬出實際工程應(yīng)用中瀝青混合料在微波響應(yīng)加熱下內(nèi)部溫度的變化，打通了微波響應(yīng)加熱的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，對于后續(xù)的研究提供了技術(shù)支撐。

技術(shù)特征：

1.一種微波響應(yīng)穿透加熱條件下瀝青混合料內(nèi)部溫度的測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波響應(yīng)穿透加熱條件下瀝青混合料內(nèi)部溫度的測試方法，其特征在于，所述被測樣本的直徑與高度比為(2.5～3.5)：1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波響應(yīng)穿透加熱條件下瀝青混合料內(nèi)部溫度的測試方法，其特征在于，s1中，試件上下表面的切割厚度為8～12mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波響應(yīng)穿透加熱條件下瀝青混合料內(nèi)部溫度的測試方法，其特征在于，s2中，所述芯柱與被測樣本的中心軸線重合，且芯柱與被測樣本的直徑比為1：(2.5～3.5)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波響應(yīng)穿透加熱條件下瀝青混合料內(nèi)部溫度的測試方法，其特征在于，s3中，用于粘合的旋轉(zhuǎn)壓實試件的厚度不低于被測樣本的厚度。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波響應(yīng)穿透加熱條件下瀝青混合料內(nèi)部溫度的測試方法，其特征在于，s3中，覆蓋粘合樣本底面和側(cè)面的鋁箔紙還采用耐高溫橡皮筋環(huán)繞加固。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波響應(yīng)穿透加熱條件下瀝青混合料內(nèi)部溫度的測試方法，其特征在于，s4中，封蓋住芯柱與粘合樣本之間縫隙的鋁箔紙呈圓環(huán)形，縫隙和圓環(huán)形鋁箔紙的內(nèi)外直徑差之比控制在1：(1.05～1.1)，其中圓環(huán)形鋁箔紙的內(nèi)徑和芯柱的直徑之比控制在(0.9～0.95)：1。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波響應(yīng)穿透加熱條件下瀝青混合料內(nèi)部溫度的測試方法，其特征在于，s4中，微波加熱的時間為80～100s。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波響應(yīng)穿透加熱條件下瀝青混合料內(nèi)部溫度的測試方法，其特征在于，s4中，界面平均溫度的計算公式為：

10.一種評價瀝青混合料微波響應(yīng)穿透加熱能力的方法，其特征在于，先按照如權(quán)利要求1-9任一項所述的測試方法測量得到被測配合比的瀝青混合料的內(nèi)部溫度指標(biāo)，從而評價得到升溫效果最好的最佳配合比。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種微波響應(yīng)穿透加熱條件下瀝青混合料內(nèi)部溫度的測試方法，包括以下步驟：S1，樣本成型；S2，鉆孔取芯；S3，樣本周邊隔絕微波穿透處理；S4，界面隔熱處理；S5，測試數(shù)據(jù)及溫度梯度指標(biāo)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠為精確化模擬研究瀝青混合料路面結(jié)構(gòu)在微波響應(yīng)加熱條件下的材料內(nèi)部溫度變化提供技術(shù)支撐。

技術(shù)研發(fā)人員：張俊平,蔣繼望,李點點,顧興宇,李飛,杜詠祚,龐萬李,馬藝文,李鴻寧
受保護的技術(shù)使用者：中鐵二局集團有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6