融雪劑穿透能力測試設備的製作方法

2023-05-08 23:12:26 1

本實用新型屬於道路工程試驗設備技術領域，尤其涉及一種融雪劑穿透能力測試設備。

背景技術：

隨著經濟的發展，人們對於公路、航空等交通運輸的要求也不斷提高。然而，冰雪天氣造成路面積雪、結冰，會嚴重影響交通安全，降低交通效率，從而給國家和個人造成巨大經濟損失和安全威脅。因此，快速除冰化雪是公路、機場等部門冬季管理工作的重點。融雪劑除冰雪法具有使用便捷、事前預防性、除冰雪效率較好等優勢，是目前國際上主要的除冰雪方式。目前，市售融雪劑類型繁多，使用效果良莠不齊，故有必要對其使用效果進行系統評價，為融雪劑類型的選擇提供依據。

使用融雪劑的最根本的目的就是為了除冰雪，該行為一方面需要從表層逐步融化冰雪，同時也希望融雪劑能儘快穿透冰雪而到達路面表層，從而可在行車等作用下造成冰雪與路面表面的脫離和碎落，以顯著提升除冰雪效率，因此，融雪劑穿透冰雪的能力就成為其使用效果的重要評價指標之一。目前國內相關規範主要有《道路除冰融雪劑》(GBT23851-2009)和《融雪劑》(DR11-161-2002)，其中並無融雪劑穿透能力測試的試驗；而美國機動車工程師學會的SAE AIR 6211以及戰略公路研究計劃中的SHRP H-205.3，雖然建立了該試驗的規範內容，但仍存在以下問題：1)冰樣表面與試模齊平，且缺乏有效的冰樣表面整平措施，易造成融雪劑溶液外流，同時在冰樣表面添加融雪劑時容易造成分布不均；2)冰樣採用擴大的頂部設計不利於擴大測試結果區分性；3)試驗過程中沒有與之配套使用的低溫試驗箱，每次讀數時都需把冰樣盛樣板從低溫試驗箱取出，經常啟閉低溫試驗箱會導致其內部產生較大溫度損失，且使冰樣盛樣板圓孔內冰樣的狀態發生改變。以上不足造成該試驗測試結果的不穩定性，以及橫向對比測試數據的不便性。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是提供一種融雪劑穿透能力測試設備，使用該設備進行融雪劑穿透能力測試具有統一性、穩定性、快捷性等特點。

為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案：融雪劑穿透能力測試設備，主要由低溫試驗箱、冰樣盛樣板和冰樣表層處治裝置組成；冰樣盛樣板的圓孔為等直徑圓孔，低溫試驗箱的箱體為透明箱體。

冰樣盛樣板置於低溫試驗箱內部，冰樣表層處治裝置置於低溫試驗箱側面。

低溫試驗箱的箱體為透明有機玻璃製成的長方體，箱體上方為可啟閉的密封蓋，密封蓋與箱體之間設有密封圈；箱體兩側壁設有蒸發管，蒸發管通過連接管與設置於低溫試驗箱外的製冷器相連；箱體內側底部設有放置冰樣盛樣板的凹槽，凹槽兩側分別設置有豎向水準管和橫向水準管；箱體底部設有高度調節螺栓。

冰樣盛樣板為有機玻璃板，其表面均勻鑽制有多個等直徑圓孔。

有機玻璃板規格為長220mm×寬100mm×高60mm，其表面均勻鑽制有6個直徑5mm×深42mm的圓孔；有機玻璃板正立面沿圓孔的高度方向標有分度值為1mm的刻度線，刻度線的起標線位於有機玻璃板頂面以下2mm處。

冰樣表層處治裝置主要由處治杆、定位架以及旋轉手柄組成；定位架由上下兩層板組成，上下兩層板上分別設有6個處治杆定位孔，處治杆位於定位孔中並通過連接件與旋轉手柄相連，其中連接件與旋轉手柄相連端可轉動。

處治杆為鋁製圓柱體，圓柱體直徑4.6mm，從圓柱體底部向上2mm處存在直徑6mm×高2mm的凸起。

針對目前融雪劑穿透能力測試存在的問題，發明人設計製作了一種融雪劑穿透能力測試設備，主要由低溫試驗箱、冰樣盛樣板和冰樣表層處治裝置組成；冰樣盛樣板的圓孔為等直徑圓孔，低溫試驗箱的箱體為透明箱體。使用該設備進行融雪劑穿透能力測試具有統一性、穩定性、快捷性等特點，具體表現在：

1.統一性，提供了冰樣與融雪劑試樣統一的分布狀態，能有效確保測試結果的穩定性和橫向對比的有效性。

2.穩定性，可以在低溫試驗箱中連續觀測，避免了試樣取出對試驗結果的影響。

3.快捷性，6個冰樣圓孔可同時進行6次試驗，而冰樣表層處治裝置可以一次性處理好6個冰樣的表層部分，有效加快了試驗的進行。

附圖說明

圖1是本實用新型融雪劑穿透能力測試設備的結構示意圖。

圖2是圖1中融雪劑穿透能力測試設備的冰樣表層處治裝置的左視圖。

圖3是圖2中冰樣表層處治裝置的俯視圖。

圖4是圖1中融雪劑穿透能力測試設備的冰樣圓孔部分的示意圖。

圖5是圖1中融雪劑穿透能力測試設備的蒸發管結構示意圖。

圖6是本實用新型融雪劑穿透能力測試設備的使用方式示意圖。

圖中：1.冰樣表層處治裝置，2.箱體，3.高度調節螺栓，4.豎向水準管，5.蒸發管，6.冰樣盛樣板，7.圓孔，8.橫向水準管，9.密封蓋，10.密封圈，11.連接管，12.製冷器，13.連接管，14.定位架，15.處治杆，16.連接件，17.旋轉手柄，18.刻度線。

具體實施方式

一、融雪劑穿透能力測試設備的基本結構

如圖1至5所示，本實用新型融雪劑穿透能力測試設備，主要由低溫試驗箱、冰樣盛樣板和冰樣表層處治裝置組成，冰樣盛樣板置於低溫試驗箱內部，冰樣表層處治裝置置於低溫試驗箱側面。

低溫試驗箱的箱體為透明有機玻璃製成的長方體，箱體上方為一可啟閉的密封蓋9，密封蓋9與箱體2之間設有密封圈10；箱體2兩側壁設有蒸發管5，蒸發管5通過連接管11和連接管13與設置於低溫試驗箱外的製冷器12相連，箱體2內側底部設有放置冰樣盛樣板6的凹槽，凹槽兩側分別設置有豎向水準管4和橫向水準管8；箱體2底部設有高度調節螺栓3。

冰樣盛樣板6為一塊長220mm×寬100mm×高60mm的有機玻璃板，其表面均勻鑽制有6個直徑5mm×深42mm的圓孔7；有機玻璃板正立面沿圓孔7的高度方向標有分度值為1mm的刻度線18，刻度線18的起標線位於有機玻璃板頂面以下2mm處。

冰樣表層處治裝置1主要由處治杆15、定位架14以及旋轉手柄17組成；定位架14由上下兩層板組成，上下兩層板上分別設有6個處治杆定位孔，處治杆位於定位孔中並通過連接件16與旋轉手柄17相連，其中連接件16與旋轉手柄17相連端可轉動；處治杆15為鋁製圓柱體，圓柱體直徑4.6mm，從圓柱體底部向上2mm處存在直徑6mm×高2mm的凸起。

二、融雪劑穿透能力測試設備的使用方法

(1)清洗冰樣盛樣板6和處治杆17；

(2)調整支架高度調節螺栓3，使豎向水準管4和橫向水準管8中的氣泡居中，以使箱體2水平；

(3)將冰樣盛樣板6放置於箱體2內側底部的凹槽上，使用醫用注射器將去離子水注入冰樣盛樣板6的圓孔7中，至水充滿整個圓孔7；

(4)調節製冷器12上的溫度控制器使低溫試驗箱內部的溫度為-15℃，冷凍12小時至圓孔7中的水結冰。

(5)打開低溫試驗箱的密封蓋9，將冰樣表層處治裝置1放置於冰樣盛樣板6的上方，然後來回推動旋轉手柄17使處治杆15在冰面上緩慢旋轉摩擦，至磨除冰樣盛樣板6的圓孔7中上部2mm冰樣，進而對全部冰樣進行整平處治，抹除擠出的多餘水分；

(6)關閉低溫試驗箱的密封蓋9，使圓孔7中的冰樣再次冰凍1h至磨平後的冰樣結冰；

(7)打開低溫試驗箱的密封蓋9，1min之內將預先配置好的融雪劑(含染色劑)注入圓孔7剩餘的2mm高的空間中後關閉低溫試驗箱的密封蓋9；

(8)每經過一定的時間間隔後透過低溫試驗箱讀取一次融雪劑的穿透深度，直到試驗結束為止。

三、融雪劑穿透能力測試設備的技術優勢

(1)配置了冰樣表層處治裝置，其中處治杆底端的圓柱體，可在冰樣盛樣板的圓孔中注滿水生成冰樣後對6個冰樣一次性進行旋轉摩擦處理，以整平冰樣表面的同時使冰樣頂端低出冰樣盛樣板頂端2mm，為融雪劑的注入提供空間以致注入後不會流失，同時使融雪劑在冰樣表面的分布更為均勻，同時一次性6個冰樣的處理有效減少工作時間，降低了試樣溫度的變化幅度。

(2)冰樣盛樣板的圓孔為等直徑，有利於增大融雪劑滲透冰樣的深度，增強試驗數據的區分性。

(3)設置了與冰樣盛樣板配套使用的透明低溫試驗箱，試驗中可通過製冷器上的溫度控制器控制其內部溫度在-20～0℃之間，並且控溫精度能達到±0.2℃。同時，試驗過程中可直接從外部進行讀數，顯然這解決了每次讀數時需將冰樣盛樣板取出又放入造成的低溫試驗箱內部溫度損失和冰樣盛樣板圓孔內冰樣狀態發生改變等問題，能在穩定的低溫環境下進行穿透深度的連續測量。