一种恒温、真空、环保的改性沥青剪切设备的制作方法

1.本实用新型涉及材料制备技术领域，特别是涉及一种恒温、真空、环保的改性沥青剪切设备。


背景技术：

2.改性沥青的制备工艺对其性能起关键性作用。制备工艺中最重要的一项控制参数是沥青的剪切温度，现常用加热设备主要是螺旋板式或列管式换热器通过导热油对沥青进行加热至剪切制备温度。导热油加热确保了剪切过程中的精准控温，但试验室室内制备改性沥青时，往往采用各式各样的电炉加热，无论是从底部还是从底部与侧面加热，该方法下容器壁的温度往往远高于沥青温度，容器内沥青温度存在一定的梯度。有研究者结合剪切设备与温度计，以期对沥青进行精准控温，但温度计测定点位为容器内沥青中间位置，该处沥青的温度与其他处的存在一定的差异，且加热方法下控温存在较大程度的滞后。导致容器内沥青过热产生较大的老化、受热不均影响改性沥青的剪切效果。试验室室内制备工艺与工厂制备工艺存在的这一差异，导致难以通过室内试验准确评估改性沥青性能及确定工厂制备工艺参数。
3.此外，沥青本身内部存在微气泡，且在剪切过程中也会搅入空气，加剧沥青老化的同时，增加了沥青内部的微气泡。这些微气泡的存在不仅降低了沥青与集料的粘附性能，同时影响了沥青的均质性，导致内部应力集中现象，降低了沥青的性能，但是本领域人员在沥青的剪切过程中并没有注意过该问题。同时，对于固体改性剂而言，表面存在开口孔隙，剪切搅拌过程中，沥青难以100％裹覆于改性剂表面。改性剂与沥青的接触状态直接影响改性沥青性能的稳定性，现有设备中并不能很好的解决这些问题。
4.同时，沥青的制备产生大量有害气体，任之排放，不仅危害实验员身心健康，同时污染环境，而现有剪切设备中也没有提供专门用于排出有害气体的装置。
5.为此，有必要研发一种加热系统合理、控温精准、环保且能消除沥青内部微气泡的剪切制备设备与操作方法，以提高改性沥青性能。


技术实现要素：

6.为了达到上述目的，本实用新型提供了一种恒温、真空、环保的改性沥青剪切设备，解决了现有技术中沥青剪切过程中温度控制不准确、受热不均匀、沥青内部会产生微气泡、剪切成产生的有害气体随意排放等问题。
7.为解决上述技术问题，本实用新型所提供了一种恒温、真空、环保的改性沥青剪切设备，包括恒温系统、真空系统和剪切系统，所述恒温系统包括烘箱，所述烘箱内部设有剪切仓，剪切仓的外表面与烘箱内表面之间具有间隙；所述烘箱内壁两侧设置有加热装置；所述烘箱顶部中央设置有圆孔；所述剪切仓内壁装有温度传感器和压力传感器；所述烘箱侧面开有废气收集口；所述真空系统包括真空泵，真空泵一侧与剪切仓相连通，一侧与废气收集口相连通；所述烘箱顶部安装有玻璃密封罩，烘箱和玻璃密封罩之间设置有硅胶软垫；所
述排气阀安装在剪切仓与外界连通的管路上；所述剪切仓的仓门与剪切仓之间通过密封条密封。
8.进一步地，所述剪切系统由剪切电机，剪切转速调节旋钮，剪切电机电流显示器，剪切电机电源开关组成，所述剪切电机从烘箱顶部圆孔插入烘箱内部，剪切电机机体位于烘箱外，剪切电机的剪切头深入烘箱内部；所述剪切转速调节旋钮、剪切电机电流显示器、剪切电机电源开关与剪切电机之间通过内置于烘箱箱体中的电线进行连接；所述剪切转速调节旋钮、剪切电机电流显示器、剪切电机电源开关均位于烘箱外表面，分别用于控制剪切电机的转速大小、显示剪切电机的电流大小、控制剪切电机的开断。
9.进一步地，所述烘箱表面安装有烘箱实时温度显示器、烘箱温度设置显示器、烘箱温度加减调节按钮、烘箱电源开关、气压显示表、真空泵电源开关；所述烘箱实时温度显示器、烘箱温度设置显示器、烘箱温度加减调节按钮、烘箱电源开关、温度传感器之间均通过内置于烘箱箱体的电线进行连接；所述真空泵与真空泵电源开关之间、气压显示表与压力传感器之间均通过内置于烘箱箱体内部的电线进行连接；所述真空泵电源开关用于控制真空泵的电源通断。
10.进一步地，所述剪切仓内部底面设置有垫台。
11.本实用新型的有益效果是：
12.采用本实用新型提供的恒温、真空、环保的改性沥青剪切设备与操作方法，避免了传统室内制备改性沥青时加热的不均匀与控温滞后导致的沥青过热老化；确保了工厂生产与室内制备条件的一致性，有助于通过室内试验精准确定工厂生产参数；通过抽真空排除了沥青内部微气泡及剪切过程中引入的气泡，减少了沥青在剪切过程中的氧化，以及成形后使用过程中的应力集中现象，同时排除了固体改性剂表面的空气，提高了改性剂与沥青的接触状态，进而提高了改性沥青的性能；设置专门的废气收集口在抽真空的同时收集了沥青制备过程中产生的废气，避免了废气对身体以及环境的危害。
附图说明
13.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
14.图1是本实用新型实施例改性沥青剪切设备图。
15.图中，1.烘箱，2.剪切仓，3.加热装置，4.烘箱实时温度显示器，5.烘箱温度设置显示器，6.烘箱温度加减调节按钮，7.烘箱电源开关，8.废气收集口，9.真空泵，10.玻璃密封罩，11.硅胶软垫，12.排气阀，13.气压显示表，14.真空泵电源开关，15.仓门，16.剪切电机，17.剪切转速调节旋钮，18.剪切电机电流显示器，19.剪切电机电源开关，20.垫台，21.温度传感器，22.压力传感器。
具体实施方式
16.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的
实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
17.本实用新型提供了一种恒温、真空、环保的改性沥青剪切设备，如图1所示，包括恒温系统、真空系统和剪切系统，所述恒温系统由烘箱1，剪切仓2，加热装置3，烘箱实时温度显示器4，烘箱温度设置显示器5，烘箱温度加减调节按钮6，烘箱电源开关7、废气收集口8、温度传感器21组成，所述烘箱1内部设有剪切仓2，烘箱1内壁两侧内置加热装置3用于加热剪切仓2，所述烘箱1顶部中央设置有圆孔；所述烘箱1一侧装有的烘箱实时温度显示器4、烘箱温度设置显示器5、烘箱温度加减调节按钮6以及烘箱电源开关7之间均通过内置于箱体内部的电线进行连接；用于显示和设置烘箱1内加热温度；所述烘箱1侧面开有废气收集口8。
18.进一步地，所述真空系统由真空泵9、玻璃密封罩10、硅胶软垫11、排气阀12、气压显示表13、真空泵电源开关14、仓门15、压力传感器22组成，所述真空系统用于在剪切全过程中对剪切仓2内部抽真空，并集中收集废气；所述真空泵9一侧与剪切仓2相连通，一侧与废气收集口8相连，用于将剪切仓2抽真空并将废气通过废气收集口8排出，真空泵9关闭时剪切仓2的空气不能通过真空泵9排出；所述玻璃密封罩10位于烘箱1顶部，所述硅胶软垫11位于烘箱1和玻璃密封罩10之间，用于实现烘箱1和玻璃密封罩10的密封；所述排气阀12、气压显示表13、真空泵电源开关14位于烘箱1外表面；所述真空泵9与真空泵电源开关14之间、气压显示表13与压力传感器22之间均通过内置于烘箱1内部的电线进行连接；所述排气阀12用于限制剪切仓2内的空气流出，所述气压显示表13用于显示剪切仓2内的气压大小，所述真空泵电源开关14用于控制真空泵9的电源通断，所述仓门15与剪切仓2之间通过密封条密封。
19.进一步地，所述剪切系统由剪切电机16，剪切转速调节旋钮17，剪切电机电流显示器18，剪切电机电源开关19组成，所述剪切电机16从烘箱1顶部圆孔插入烘箱1内部，剪切电机16位于烘箱1外，剪切电机16的剪切头深入烘箱1内部剪切沥青；所述剪切电机16露于烘箱1外部的部分由硅胶软垫11与玻璃密封罩10实现该部分的密封；所述剪切转速调节旋钮17、剪切电机电流显示器18、剪切电机电源开关19与剪切电机16之间通过内置于烘箱1箱体中的电线进行连接；所述剪切转速调节旋钮17、剪切电机电流显示器18、剪切电机电源开关19均位于烘箱1外表面，分别用于控制剪切电机16的转速大小、显示剪切电机16的电流大小、控制剪切电机16的开断。
20.进一步地，所述剪切仓2内部底面设置有垫台20。
21.另外，本实用新型设备中所有的电路连接以及管路连接均为现有技术。
22.本实用新型通过利用温度可控的加热片将烘箱内腔腔体加热，使腔内的剪切仓能受到全方位的加热，从而使剪切仓内的沥青均匀受热，相对于原有单一底部或顶部加热更为均匀、快速；同时，在真空条件条件下剪切，不仅可以消除沥青内部产生的微气泡，还可以使沥青裹覆在固体改性剂表面，剪切完成后恢复气压，由气压差将沥青压入改性剂，从而改善沥青与改性剂的接触状态。另外，将真空泵与废气收集口相连，一孔多用，在抽真空的同时利用废气收集口收集剪切过程中产生的废气。
23.本实用新型还提供了一种恒温、真空、环保的改性沥青剪切设备的操作方法，包括以下步骤：
24.s1、将烘箱1的烘箱电源开关7打开，通过烘箱温度加减调节按钮6设置剪切温度，并进行预热备用；
25.s2、将加热好并保温至剪切温度的沥青及改性剂倒入容器中，并用玻璃棒搅拌，使改性剂与沥青初步混；
26.s3、打开仓门15，将装有样品的容器放入剪切仓2，通过垫台20调整容器高度，使剪切电机16的机头没入样品，并处于容器水平中间位置；
27.s4、关闭排气阀12，关闭仓门15，盖上玻璃密封罩10，打开真空泵电源开关14，对剪切仓2进行抽真空，观测气压显示表13至气压真空度显示稳定；
28.s5、打开剪切电机电源开关19，启动剪切电机16，通过转动剪切转速调节旋钮17调整剪切电机16转速以达到剪切所需转速，开始改性沥青的剪切；剪切全过程中，保持抽真空，并通过废气收集口8收集剪切过程中产生的废气；
29.s6、剪切规定时间后，关闭真空泵电源开关14与剪切电机电源开关19，打开排气阀12，恢复剪切仓2内部气压至大气压；剪切仓2通过仓门15和排气阀12连通外界，抽完真空后，烘箱1内部与大气压存在气压差，仓门15打不开，而废气收集口8是真空泵9的出气装置，真空泵9将剪切仓2内的气体抽出从此处排除，当真空泵9关闭时此收集口不与剪切仓2连通，因此需要通过打开排气阀12恢复烘箱1内部气压至大气压才能打开仓门15；打开仓门15，分离剪切电机16的机头与样品，使机头悬于容器正上方以刮取机头上的残余样品，取出容器，关闭烘箱电源开关7，完成改性沥青剪切制备。
30.实施例
31.本实施例以岩沥青改性沥青的制备为例，说明基于本方法的岩沥青改性沥青制备方法实施方式，需要指出的是，该实施例仅仅用于进一步解释本实用新型，但不代表对材料的限制。
32.1、打开剪切设备的烘箱电源开关，设置温度为165℃，进行预热；
33.2、准备过0.15mm圆孔筛的岩沥青与70号基质沥青，加热至165℃备用；
34.3、称取500g基质沥青与50g岩沥青，至于圆广口容器中，并用玻璃棒初步搅拌；
35.4、提起剪切机头，将容器至于剪切设备的剪切仓里的垫台上，归位剪切机头，使得剪切头没入沥青并处于容器水平中间位置；
36.4、关闭仓门，压盖玻璃罩，关闭排气阀，打开真空泵电源开关，对剪切仓内进行抽真空；
37.5、待剪切仓内达到真空并稳定后，启动剪切电机进行剪切30min，剪切全过程中保持抽真空，并由废气收集口收集沥青制备过程中产生的有害气体以统一处理；
38.6、关闭剪切电机电源开关与真空泵电源开关，打开排气阀，慢慢恢复剪切仓内气压至大气压；
39.7、取下玻璃密封罩，提起剪切电机，刮净机头残留沥青，取出剪切电机机头；
40.8、取出沥青，关闭烘箱电源开关，完成岩沥青改性沥青的制备，清洗器具。
41.为了突出本实用新型的优越性，同时开展了传统剪切制备方法，并对沥青样品的上、中、下三部分进行了延度试验，试验结果如表1所示。
42.表1沥青混合料直接拉伸强度试验结果
[0043][0044]
从试验结果可以看出，本实用新型制备的岩沥青改性沥青得到的延度值的变异系数比传统剪切制备方法的小，传统剪切制备方法得到的延度变异系数是本实用新型制备方法的5倍左右，且本实用新型制备的岩沥青改性沥青延度比传统方法高，本实用新型减小了沥青因加热不均导致的老化，提高了岩沥青与沥青的接触状态，得到的岩沥青改性沥青性能更佳更稳定。
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本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
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以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。