CN113774762B - 一种提高导电沥青混凝土自修复效果的摊铺机和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高导电沥青混凝土自修复效果的摊铺机和使用方法，包括电磁铁料斗、螺旋布料器箱体和熨平板机构并从左到右设置，所述螺旋布料器箱体设有感应加热机构，所述熨平板机构设有电磁铁分散机构、永磁体分散机构和底板，所述摊铺机结构材料为非铁磁材料，所述感应加热机构包括线圈、温度传感器和风冷式感应加热电源，线圈设置在螺旋布料器箱体底部，线圈外部设有绝缘体外壳，线圈接通到风冷式感应加热电源，温度传感器固定在螺旋布料器箱体内壁，所述电磁铁分散机构包括电磁铁熨平板。本发明有效提高了导电材料的分散效果，并防止了温度离析，从而增强了导电沥青混凝土的自修复效果。
Description
技术领域
本发明属于道路工程施工领域，具体地说，涉及一种提高导电沥青混凝土自修复效果的摊铺机和使用方法。
背景技术
沥青是一种自修复材料，在温度较高时，沥青在毛细管力的作用下自发地向微裂纹流动，导致裂纹自修复。然而，沥青混合料在拌合、摊铺、压实和服役过程中会发生热氧老化和紫外老化，导致沥青变硬、毛细管流动能力逐渐降低，从而失去裂纹自修复性能，大大影响了沥青路面的使用性能，缩短了其使用寿命。导电沥青混凝土的工作原理是通过在普通的沥青混凝土中加入一定量的导电材料，如石墨、碳纤维等，使沥青混凝土成为具有良好导电性能的导电体。在导电沥青混凝土外部接通电源，基于电磁感应加热原理，使其温度升高，实现裂缝愈合。
然而，现有导电沥青混凝土由于碳纤维的团聚现象以及拌和时搅拌过程投料位置、搅拌时间等因素的影响，导电沥青混凝土中石墨、碳纤维分布出现较大的不均匀性，导致电磁感应加热过程中存在温度纵向分布梯度，严重影响自修复效果。因此，亟需一种提高自修复导电沥青混凝土中导电材料分散性的方法及装置，减少碳纤维团聚的问题，使得修复范围内整体温度分布均匀，提高自修复效果。
发明内容
本发明目的是提供一种提高自修复导电沥青混凝土中导电材料分散性的方法及装置，解决目前自修复导电沥青混凝土中石墨、碳纤维分散不均匀，导致感应加热时存在温度纵向分布梯度，影响自修复效果的问题。
一种提高导电沥青混凝土自修复效果的摊铺机，包括电磁铁料斗、螺旋布料器箱体和熨平板机构并从左到右设置，所述螺旋布料器箱体设有感应加热机构，所述熨平板机构设有电磁铁分散机构、永磁体分散机构和底板，所述摊铺机结构材料为非铁磁材料；
所述电磁铁分散机构包括电磁铁熨平板，所述电磁铁熨平板包括硅钢片叠层铁芯、励磁线圈、磁轭和钢壳，硅钢片叠层铁芯设置在钢壳内,硅钢片叠层铁芯的顶部设置有磁轭,硅钢片叠层铁芯外边面设置有励磁线圈；
所述电磁铁料斗包括电磁铁料斗壁、温度传感器、电磁振动器、搅拌装置和加热管机构，所述电磁铁料斗壁与电磁铁熨平板内部结构相同，所述加热管机构包括加热管机构外壁和加热管机构发热管，加热管机构发热管设在加热管机构外壁内部。
优选的，所述感应加热机构包括线圈、温度传感器和风冷式感应加热电源，线圈设置在螺旋布料器箱体底部，线圈外部设有绝缘体外壳，线圈接通到风冷式感应加热电源，温度传感器固定在螺旋布料器箱体内壁。
优选的，所述永磁体分散机构包括ENH档钕铁硼磁铁主振捣梁，ENH档钕铁硼磁铁副振捣梁，振捣轴、偏心轴和箱体，偏心轴设置在箱体上方，振捣轴下端设有ENH档钕铁硼磁铁主振捣梁和ENH档钕铁硼磁铁副振捣梁。
一种提高导电沥青混凝土自修复效果的摊铺机的使用方法，包括以下步骤：
S1：在摊铺导电沥青混凝土的过程中，开启料斗部位的加热管，对料斗进行预热，通过温度传感器监测温度；
S2：当料斗温度高于最小施工温度时，开始送料，同时开启电磁铁和电磁振动器；
S3：螺旋布料器箱体部位的线圈通电，持续通入频率为30kHZ~50kHZ交变电流，加热导电沥青混凝土；同时通过温度传感器继续监测导电沥青混凝土温度不低于最小施工温度；
S4：开启摊铺机熨平板机构中的电磁铁熨平板和振捣机构；电磁铁熨平板持续通入交变电流，振捣机构中的ENH档钕铁硼磁铁主、副振捣梁对导电沥青混凝土进行振捣。
优选的，按上述方案，所述导电沥青混凝土中碳纤维为7~11mm短切沥青基碳纤维，掺量为0.2~0.5%，石墨为半径为2~5mm的鳞片石墨，掺量为15~25%。
优选的，按上述方案，所述导电沥青混凝土中部分骨料用钢渣代替，钢渣占骨料重量的40%~50%，且钢渣中铁含量为2%~3%，使得钢渣不会被电磁铁吸附。
优选的，所述步骤S4中，钕铁硼磁铁型号的工作温度为180℃~200℃，钕铁硼磁铁磁场强度约为1.3~1.4特斯拉，电磁铁磁场强度为1.3特斯拉以上。
与现有技术相比，本发明提供了一种提高导电沥青混凝土自修复效果的摊铺机和使用方法，具备以下有益效果：
1、本发明利用石墨、碳纤维抗磁性的原理，通过永磁体磁场机构和电磁铁磁场机构，使得石墨、碳纤维逆磁场方向移动。团聚的碳纤维一部分在骨料的阻挡下不能移动，另一部分逆磁场移动，再加上全摊铺阶段的振动作用，大大提高了分散效果。
2、本发明通过提高石墨、碳纤维的分散性，使得石墨、碳纤维在导电沥青混凝土中实现横、纵向分布均匀，从而保证后续使用感应加热自修复技术修复路面裂缝时，修复范围内整体温度分布均匀，提高自修复效果。
3、本发明的螺旋布料器在洒布导电沥青混凝土时，通过感应加热机构，可实时监控和加热导电沥青混凝土温度，改善了低温环境无法摊铺或摊铺效果差的问题。
4、与传统分散纤维状导电材料方法相比，本发明中利用磁场和抗磁性原理分散碳纤维，为分散纤维状导电材料、减少团聚问题提供了一种新思路，具有积极意义。
5、本发明中通过改变电磁铁的电流，改变磁场强度，控制抗磁力的大小，从而能够定向控制石墨、碳纤维的运动轨迹。
6、与传统摊铺机相比，本发明运用料斗的电磁振动器产生振动效果，方便下料。同时，料斗搅拌装置解决了传统摊铺机粗骨料向两边聚集造成离析的问题。
7、与传统摊铺机相比，本发明中运用料斗中的加热管对料斗进行预热，提高了料斗温度，避免了贴近料斗内壁的导电沥青混凝土因温度骤降而产生离析。
8、与传统摊铺机相比，本发明中运用叠片式钕铁硼磁铁振捣梁，在保证振捣作用的同时，增强了磁场强度。在强磁场和振捣的双重作用下，对石墨、碳纤维进一步分散。
9、与传统制备过程分散导电材料方法相比，本发明运用摊铺机在施工过程中分散导电材料，能够进一步增强分散效果，提高分散率。
因此，本发明有效提高了导电材料的分散效果，并防止了温度离析，从而增强了导电沥青混凝土的自修复效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的螺旋布料器箱体和电磁铁熨平板俯视图；
图3为本发明的感应加热机构三维图；
图4为本发明的熨平板机构结构示意图；
图5为电磁铁分散机构中的结构示意图；
图6为永磁体分散机构的结构示意图；
图7为电磁铁料斗的结构示意图；
图8为加热管机构的结构示意图；
图9为一种提高导电沥青混凝土自修复效果的摊铺机的使用方法的流程图。
图中：1、螺旋布料器箱体，2、熨平板机构，3、感应加热机构，3-1、线圈，3-2、绝缘体外壳，3-3、温度传感器，3-4、风冷式感应加热电源，4、电磁铁分散机构，5、电磁铁熨平板，5-1、硅钢片叠层铁芯，5-2、励磁线圈，5-3、磁轭，5-4、钢壳，6、永磁体分散机构，6-1、ENH档钕铁硼磁铁主振捣梁，6-2、ENH档钕铁硼磁铁副振捣梁，6-3、振捣轴，6-4、偏心轴，6-5、箱体，7、电磁铁料斗，7-1、电磁铁料斗壁，7-2、温度传感器，7-3、电磁振动器，7-4、搅拌装置，7-5、加热管机构，7-5-1、加热管机构外壁，7-5-2、加热管机构发热管，8、底板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明专利进行进一步的描述：
实施例一
本实施例中，根据图1-8，一种提高导电沥青混凝土自修复效果的摊铺机和使用方法，根据以下流程完成自修复导电沥青混凝土中导电材料的分散：
摊铺机材料采用非铁磁性材料——铝，自修复导电沥青混凝土采用110号沥青，其中碳纤维为9mm短切沥青基碳纤维，掺量为0.3%，石墨为鳞片石墨，半径为0.2~0.3cm，掺量为20%。摊铺过程中摊铺速度采用2m/min。
首先，为了使导电沥青混凝土粘度降低，流动度增大，开启电磁铁料斗7中的电磁铁料斗壁7-1、发热管7-5-2以及电磁振动器7-3，通过温度传感器7-2监测，使得导电沥青混凝土温度加热至160℃。在磁场与振动的双重作用下，基于石墨、碳纤维的抗磁性，使得石墨、碳纤维产生第一次运动。
其次，导电沥青混凝土运送至螺旋布料器箱体1，开启风冷式感应加热电源3-4，为底部线圈3-1通入交变电流，线圈3-1周围产生交变磁场，通过温度传感器3-3监测，加热导电沥青混凝土至160℃。
然后，螺旋布料器箱体1将导电沥青混凝土传送至熨平板机构2时，开启永磁体分散机构6。同时，ENH档钕铁硼磁铁主振捣梁6-1、ENH档钕铁硼磁铁副振捣梁6-2在振捣轴6-3的作用下，同步进行振捣工作，继续为导电沥青混凝土提供磁场和振动双重作用，最终摊铺完成。
实施例二
本实施例中，根据图1-8，一种提高导电沥青混凝土自修复效果的摊铺机和使用方法，根据以下流程完成自修复导电沥青混凝土中导电材料的分散：
摊铺机材料采用非铁磁性材料——铝，自修复导电沥青混凝土采用90号沥青，其中碳纤维为11mm短切沥青基碳纤维，掺量为0.3%，石墨为鳞片石墨，半径为0.3~0.4cm，掺量为18%。摊铺过程中摊铺速度采用2m/min。
首先，为了使导电沥青混凝土粘度降低，流动度增大，开启电磁铁料斗7中的电磁铁料斗壁7-1、发热管7-5-2以及电磁振动器7-3，通过温度传感器7-2监测，使得导电沥青混凝土温度加热至170℃。在磁场与振动的双重作用下，基于石墨、碳纤维的抗磁性，使得石墨、碳纤维产生第一次运动。
其次，导电沥青混凝土运送至螺旋布料器箱体1，开启风冷式感应加热电源3-4，为底部线圈3-1通入交变电流，线圈3-1周围产生交变磁场，通过温度传感器3-3监测，加热导电沥青混凝土至170℃。
然后，螺旋布料器将导电沥青混凝土传送至熨平板机构2时，开启永磁体分散机构6。同时，ENH档钕铁硼磁铁主振捣梁6-1、ENH档钕铁硼磁铁副振捣梁6-2在振捣轴6-3的作用下，同步进行振捣工作，继续为导电沥青混凝土提供磁场和振动双重作用，最终摊铺完成。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种提高导电沥青混凝土自修复效果的摊铺机，包括电磁铁料斗（7）、螺旋布料器箱体（1）和熨平板机构（2）并从左到右设置，其特征在于：所述螺旋布料器箱体（1）设有感应加热机构（3），所述熨平板机构（2）设有电磁铁分散机构（4）、永磁体分散机构（6）和底板（8），所述摊铺机结构材料为非铁磁材料；
所述电磁铁分散机构（4）包括电磁铁熨平板（5），所述电磁铁熨平板（5）包括硅钢片叠层铁芯（5-1）、励磁线圈（5-2）、磁轭（5-3）和钢壳（5-4），硅钢片叠层铁芯（5-1）设置在钢壳（5-4）内,磁轭（5-3）设置在硅钢片叠层铁芯（5-1）的顶部,励磁线圈（5-2）设置在硅钢片叠层铁芯（5-1）的外侧；
所述电磁铁料斗（7）包括电磁铁料斗壁（7-1）、温度传感器（7-2）、电磁振动器（7-3）、搅拌装置（7-4）和加热管机构（7-5），所述电磁铁料斗壁（7-1）与电磁铁熨平板（5）内部结构相同，所述加热管机构（7-5）包括加热管机构外壁（7-5-1）和加热管机构发热管（7-5-2），加热管机构发热管（7-5-2）设在加热管机构外壁（7-5-1）内部。
2.根据权利要求1所述的一种提高导电沥青混凝土自修复效果的摊铺机，其特征在于：所述感应加热机构（3）包括线圈（3-1）、温度传感器（3-3）和风冷式感应加热电源（3-4），线圈（3-1）设置在螺旋布料器箱体（1）底部，线圈（3-1）外部设有绝缘体外壳（3-2），线圈（3-1）接通到风冷式感应加热电源（3-4），温度传感器（3-3）固定在螺旋布料器箱体（1）内壁。
3.根据权利要求1所述的一种提高导电沥青混凝土自修复效果的摊铺机，其特征在于：所述永磁体分散机构（6）包括振捣轴（6-3）、偏心轴（6-4）和箱体（6-5），偏心轴（6-4）设置在箱体（6-5）上方，振捣轴（6-3）下端设有ENH档钕铁硼磁铁主振捣梁（6-1）和ENH档钕铁硼磁铁副振捣梁（6-2）。
4.一种提高导电沥青混凝土自修复效果的摊铺机的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在摊铺导电沥青混凝土的过程中，开启料斗部位的加热管，对料斗进行预热，通过温度传感器监测温度；
S2：当料斗温度高于最小施工温度时，开始送料，同时开启电磁铁和电磁振动器；
S3：螺旋布料器箱体部位的线圈通电，持续通入频率为30kHZ~50kHZ交变电流，加热导电沥青混凝土；同时通过温度传感器继续监测导电沥青混凝土温度不低于最小施工温度；
S4：开启摊铺机熨平板机构中的电磁铁熨平板和振捣机构；电磁铁熨平板持续通入交变电流，振捣机构中的ENH档钕铁硼磁铁主、副振捣梁对导电沥青混凝土进行振捣。
5.根据权利要求4所述的一种提高导电沥青混凝土自修复效果的摊铺机的使用方法，其特征在于：所述导电沥青混凝土中碳纤维为7~11mm短切沥青基碳纤维，掺量为0.2~0.5%，石墨为半径为2~5mm的鳞片石墨，掺量为15~25%。
6.根据权利要求4所述的一种提高导电沥青混凝土自修复效果的摊铺机的使用方法，其特征在于：所述导电沥青混凝土中部分骨料用钢渣代替，钢渣占骨料重量的40%~50%，且钢渣中铁含量为2%~3%。
7.根据权利要求4所述的一种提高导电沥青混凝土自修复效果的摊铺机的使用方法，其特征在于：所述步骤S4中，钕铁硼磁铁型号的工作温度为180℃~200℃，钕铁硼磁铁磁场强度为1.3~1.4特斯拉，电磁铁磁场强度为1.3特斯拉以上。
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