CN210401180U - 一种适用于拉拔式粘结力测试仪的温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种适用于拉拔式粘结力测试仪的温度控制装置，所述温度控制装置与普通拉拔式粘结力测试仪配合使用，能够解决外检检测附着力与粘结力强度试验的温度控制问题，提供了较为精确、快速的温度控制方式。所述温度控制装置中的保温箱使测试免受外部环境因素的干扰，实现全程温度可控，降低了外部环境温度对试验结果的影响，可以精准的得到规定温度下的测试值，减少试验误差，从而为涂层、防水层、粘结层等粘结强度相关设计规范制定提供了科学的依据。进一步的，采用本实用新型的温度控制装置进行粘结力试验时受气候环境的限制大大减小，无需等待气候条件达到理想状态，可随时进行测量，提高了检测效率。

Description

一种适用于拉拔式粘结力测试仪的温度控制装置

技术领域

本实用新型涉及粘结层的粘结性能检验技术领域，特别是涉及一种适用于拉拔式粘结力测试仪的温度控制装置。

背景技术

在路面结构中，防水层、粘结层等功能层虽不是主要受力结构，但也起到防水、增强层间粘结、改善整体受力等重要作用，其施工质量直接关系着道路的使用性能和服役年限。对于各种常规涂层、防水层与粘结层来说，由于含高聚物成分较多，其附着力与粘结力强度受到温度影响很大。当使用环境气温条件较恶劣，昼夜温差较大且极端高温较高的情况下，涂层、防水层与粘结层的附着力与粘结力强度会出现明显下降，容易造成剥落与脱层等不利影响。尤其是长大纵坡路段、小半径路段、交叉口等特殊路段，层间切向剪应力远高于普通路段，沥青路面更容易出现层间剪切破坏的问题，导致路面结构发生层间滑移，甚至断裂分离，引发U形裂缝、坑槽等路面病害，缩短路面的使用寿命。因此在施工现场，需要对粘结层的粘结性能进行检验，保证施工质量。

现阶段在施工现场多采用拉拔式测试仪对粘结性能进行测试，试验过程中由测试人员垂直拉动粘结在待测粘层上的锻模直至粘结材料发生内聚破坏，得到的断裂临界值即为粘结层的粘结力强度值。粘结力强度值的测量值受温度影响较大，根据《ISO 4624油漆与清漆拉拔测试》与《ISO 16276-1涂层附着力/内聚力评估验收标准》等国际规范要求，测量环境条件应为23℃的环境温度与50％的相对湿度；《公路钢箱梁桥面铺装设计与施工技术指南》等中国国内行业标准阐述到通常粘结强度的试验温度为0℃、10℃、25℃、45℃与60℃，并在材料一章中对防水层与钢板在25℃下的粘结强度提出要求，另外对环氧沥青粘结层与钢板在60℃下的粘结强度提出要求。

若实际测试温度与规范要求的测试温度差异较大，且没有该待测材料不同温度下的粘结力实验数据来对现场温度条件下的实测粘结力进行温度修正时，会导致现场实测结果难以反映真实情况，实测温度高于规范要求温度的地方，将会导致粘结力结果偏低，反之，粘结力结果将会偏高，造成测试样本的偶然误差和随机误差均较大。实际中，在外检测试现场，由于粘结层的测试温度往往难以控制，只能通过调整测试时间来保证测试条件接近规范要求的测试温度与湿度条件。

目前普通拉拔式粘结力测试中普遍存在以下几个方面的弊端：

(1)普通涂层与粘结层是温度敏感性材料，其附着力与粘结力强度受温度影响变化较大，且不同材料受影响的程度不同，如表1和图1所示的实测直观的试验数据可以反映这种情况：

表1不同路面结构在不同温度下的拉拔强度

设计规范通常要求测定常温(25℃)与高温(60℃)下的附着力与粘结力强度，实验室可以通过烘箱模拟这种气温条件，而在外检的情况下普通的拉拔式粘结力测试并没有能准确控制温度的方法。

(2)没有温度控制方法，想获得预定温度下的拉拔强度值，需要等待合适而理想的测量时机，受气候、天气等不稳定因素影响较大，且需要时刻关注实际温度情况，需要花费加多的时间与精力。

(3)一天内的不同时段、不同一天的同一时段、同一区域的不同位置下，待测温度条件都可能会有所不同，传统测试方法的复现性较差。

(4)每一天的气温都有最高温与最低温的限制，在冬季无法测得高温下的粘结强度值，在夏季无法测得低温下的粘结强度值。即在实际的环境条件下可能无法测得设计规范要求气温条件的拉拔强度值。

(5)在理想的条件下，实际气温与设计规范要求也不可能完全一致，其差异带来的粘结强度偏差在没有对待测材料进行相关实验的情况下是无法估计和修正的。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种适用于拉拔式粘结力测试仪的温度控制装置，以解决目前采用的拉拔式粘结力测试方式中粘结层的测试温度难以控制的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种适用于拉拔式粘结力测试仪的温度控制装置，所述温度控制装置包括：保温箱、加热制冷控制模块、数字显示模块、按键模块、加热元件、制冷元件、测温传感器和电源；

所述保温箱为底面开口的箱体结构；所述加热制冷控制模块安装在所述保温箱外部；所述加热制冷控制模块分别与所述数字显示模块、所述按键模块、所述加热元件、所述制冷元件、所述测温传感器和所述电源连接；所述数字显示模块和所述按键模块集成安装在所述加热制冷控制模块上；所述加热元件和所述制冷元件固定安装在所述保温箱的侧壁上；所述测温传感器位于所述保温箱内部；所述电源安装在所述保温箱外部。

可选的，所述保温箱具有一个顶壁和四个侧壁；所述四个侧壁分别为第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁；所述第一侧壁、所述第二侧壁、所述第三侧壁和所述第四侧壁依次连接围成一个框体结构；所述顶壁固定在所述四个侧壁上方，与所述四个侧壁共同组成所述底面开口的箱体结构。

可选的，所述顶壁和所述四个侧壁分别采用单层或多层PE保温板粘结而成。

可选的，四个所述侧壁的底部边缘均粘结有隔热棉。

可选的，所述加热制冷控制模块包括单片机、加热继电器、制冷继电器和蜂鸣器；所述单片机分别与所述加热继电器、所述制冷继电器和所述蜂鸣器连接。

可选的，所述加热元件包括加热散热扇和PTC半导体陶瓷加热器；所述加热散热扇嵌入安装在所述第一侧壁上；所述PTC半导体陶瓷加热器固定安装在所述加热散热扇内侧；所述PTC半导体陶瓷加热器位于所述保温箱内部；所述加热散热扇和所述PTC半导体陶瓷加热器分别通过所述加热继电器与所述单片机连接。

可选的，所述制冷元件包括由外侧向内侧依次设置的热面散热扇、热面散热器、TEC半导体制冷片、冷面散热器和冷面散热扇；所述TEC半导体制冷片嵌入安装在所述第三侧壁上；所述第三侧壁与所述第一侧壁正对；所述热面散热器和所述热面散热扇位于所述保温箱外部；所述冷面散热器和所述冷面散热扇位于所述保温箱内部；所述热面散热扇、所述TEC半导体制冷片和所述冷面散热扇分别通过所述制冷继电器与所述单片机连接。

可选的，所述TEC半导体制冷片的两面均涂有导热硅脂。

可选的，所述保温箱的所述顶壁上方放置配重块。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型提供一种适用于拉拔式粘结力测试仪的温度控制装置，所述温度控制装置与普通拉拔式粘结力测试仪配合使用，能够解决外检检测附着力与粘结力强度试验的温度控制问题，提供了较为精确、快速的温度控制方式。所述温度控制装置中的保温箱使测试免受外部环境因素的干扰，实现全程温度可控，降低了外部环境温度对试验结果的影响，可以精准的得到规定温度下的测试值，减少试验误差，从而为涂层、防水层、粘结层等粘结强度相关设计规范制定提供了科学的依据。进一步的，采用本实用新型的温度控制装置进行粘结力试验时受气候环境的限制大大减小，无需等待气候条件达到理想状态，可随时进行测量，因此提高了检测效率。

附图说明

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性的前提下，还可以根据本实用新型提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的不同路面结构在不同温度下的拉拔强度示意图；

图2为本实用新型实施例提供的温度控制装置的三维剖面图；

图3为本实用新型实施例提供的温度控制装置的俯视示意图；

图4为本实用新型提供的涂层与钢板之间的附着力拉拔测试中粘结力拉拔试验层间状况示意图；

图5为本实用新型提供的混合料与下承层间的粘结层拉拔试验中粘结力拉拔试验层间状况示意图；

图中标号为：1保温板、2隔热棉、3加热制冷控制模块、4数字显示模块、5按键模块、6加热元件、7制冷元件、8测温传感器、9电源、10拉拔式粘结力测试仪。

具体实施方式

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。

本实用新型的目的是提供一种适用于拉拔式粘结力测试仪的温度控制装置，以解决目前采用的拉拔式粘结力测试方式中粘结层的测试温度难以控制且检测效率低的问题。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图2为本实用新型实施例提供的温度控制装置的三维剖面图。图3为本实用新型实施例提供的温度控制装置的俯视示意图。参见图2和图3，本实用新型提供的温度控制装置包括：保温箱、加热制冷控制模块3、数字显示模块4、按键模块5、加热元件6、制冷元件7、测温传感器8和电源9。

其中，所述保温箱为底面开口的箱体结构。所述加热制冷控制模块3安装在所述保温箱外部。所述加热制冷控制模块3分别与所述数字显示模块4、所述按键模块5、所述加热元件6、所述制冷元件7、所述测温传感器8和所述电源9连接。所述数字显示模块4和所述按键模块5集成安装在所述加热制冷控制模块3上。所述加热元件6和所述制冷元件7固定安装在所述保温箱的侧壁上。所述测温传感器8位于所述保温箱内部。所述电源9安装在所述保温箱外部，用于为各模块供电。

所述保温箱具有一个顶壁和四个侧壁；所述四个侧壁分别为第一侧壁101、第二侧壁102、第三侧壁103和第四侧壁104。所述第一侧壁101、所述第二侧壁102、所述第三侧壁103和所述第四侧壁104依次连接围成一个框体结构。所述第一侧壁101与所述第三侧壁103正对，所述第二侧壁102与所述第四侧壁104正对。所述顶壁固定在所述四个侧壁上方，与所述四个侧壁共同组成所述底面开口的箱体结构。

其中，所述顶壁和所述四个侧壁分别采用单层或多层PE保温板1粘结而成。四个所述侧壁的底部边缘均粘结有隔热棉2。本实用新型所述保温箱是采用单层或多层PE保温板1粘结而成的底面开口箱，其中保温板1底部边缘粘结隔热棉2，一方面使得保温箱与各种基面都能有良好的接触，另一方面可供拉拔式粘结力测试仪10的连接软管从保温箱底部通过。

所述加热制冷控制模块3包括单片机301、加热继电器302、制冷继电器303和蜂鸣器304。所述单片机301分别与所述加热继电器302、所述制冷继电器303和所述蜂鸣器304连接。在实际应用中，所述加热制冷控制模块3还可以配置电压比较器、三极管、下载口等配件，所述电压比较器和所述下载口分别与所述单片机连接。所述电压比较器通过所述三极管与继电器(包括加热继电器302和制冷继电器303)连接。单片机301通过电压比较器对电压进行比较，从而驱动三极管来控制继电器的吸合。当所述测温传感器8测得的实际温度高于预定温度时，闭合连接制冷元件的制冷继电器303；当实际温度低于预定温度时，闭合连接加热元件的加热继电器302。单片机301配有蜂鸣器报警提示功能，设定程序当温度高于报警温度时，开启蜂鸣器304报警，同时断开全部继电器。

所述数字显示模块4采用LCD液晶显示屏，并与按键模块5集成到单片机301上使用，数字显示模块4显示实时测量的温度数据、设定的温度值和回差温度，以及报警温度，并充当用户操作界面。所述按键模块5中的按键包含上升、下降、确定、复位等按键，可供用户调节预定温度值、回差温度值和报警温度值。

所述加热元件6包括加热散热扇601和PTC半导体陶瓷加热器602。所述加热散热扇601嵌入安装在所述第一侧壁101上；所述PTC半导体陶瓷加热器602固定安装在所述加热散热扇601内侧。本实用新型中，将靠近保温箱内部的一侧称为内侧，远离保温箱内部的一侧称为外侧。因此所述PTC半导体陶瓷加热器602位于所述保温箱内部。如图3所示，所述加热散热扇601和所述PTC半导体陶瓷加热器602分别通过所述加热继电器302与所述单片机301连接。所述加热元件6采用散热扇601加PTC半导体陶瓷加热器602的组合，通电后PTC加热器602通过热电效应中的帕尔贴效应产生空气热，散热扇601转动产生鼓风效果加速温度上升速率。

所述制冷元件7包括由外侧向内侧依次设置的热面散热扇701、热面散热器702、TEC半导体制冷片703、冷面散热器704和冷面散热扇705。所述TEC半导体制冷片703嵌入安装在所述第三侧壁103上。所述热面散热器702和所述热面散热扇701位于所述保温箱外部。所述冷面散热器704和所述冷面散热扇705位于所述保温箱内部。如图3所示，所述热面散热扇701、所述TEC半导体制冷片703和所述冷面散热扇705分别通过所述制冷继电器303与所述单片机301连接。优选的，所述TEC半导体制冷片703的两面均涂有导热硅脂。

所述制冷元件7采用散热器、散热扇加TEC半导体制冷片的组合，将制冷片703两面涂上导热硅脂后，在制冷片703两侧分别安装散热器与散热扇，热面散热器702在保温箱外，冷面散热器704在保温箱内，注意用硅胶对制冷组件的四周进行密封。通电后由于帕尔贴效应，所述TEC半导体制冷片703一面制冷，一面发热，冷面散热器704和冷面散热扇705将提高制冷速率与效果，热面散热器702和热面散热扇701能够提高热面散热效率和效果。

所述测温传感器8采用热电偶线，热电偶应用热电效应通过接触表面测取温度，测量时需要将测温传感器8固定在拉拔式粘结力测试仪的锻模旁表面上，确保测定温度为表面实际温度。

若待测层为漆膜涂层，考虑漆膜厚度一般不超过150，无论材料导热系数如何其导热性能都很强，实际测量温度即为待测层温度。若待测层为沥青路面的粘结层，由于路表受热辐射与热变换产生的温度差会以热传导的形式往下传递，粘结层温度变化与实际测量温度相比存在一定的滞后性，待测层温度在实测温度恒定一段时间后才达到路表温度。

所述电源9采用专用大容量锂电池或多节锂离子及锂聚合物电池组。

在实际应用中，可以在所述保温箱的所述顶壁上方放置配重块。保温箱顶部应适当安置配重块，可以使隔热棉2底部边缘与基面更加贴合，提高保温效果。

优选的，选用高质量单片机可提高加热制冷控制模块3的使用性能、稳定性与寿命等。

优选的，为提高温度测量精度与减少测量误差，测温传感器8可选用铠装型的热电偶，例如联测(LONTROL)铠装热电K型热电偶Pt100WRNK，具有测量反应速度快，动态误差小等优点。

优选的，可在加热制冷控制模块3中安装锂电池智能管理芯片，例如BQ24160A型锂电池智能管理芯片。所述锂电池智能管理芯片分别与所述电源9、所述单片机301和所述数字显示模块4连接，用于实时计算电源电池剩余容量与可运行时间并显示。

应用本实用新型温度控制装置辅助进行拉拔式粘结力测试时，首先将大小合适的锻模粘结到待测层上，等待粘结剂完全固化。如图4所示，对于涂层，使用切割器清除锻模四周的粘结剂与漆膜。如图5所示，对于粘结层，使用钻芯机钻至粘结层处，然后将锻模套进拉拔器套筒内。此时即可将本实用新型所述温度控制装置盖住拉拔器套筒，套筒连接的软管通过温度控制装置的隔热棉2连接放置在外面的液压主机。打开所述温度控制装置的开关，设定好预定温度、回差温度、报警温度后开始运行温度控制装置。当测温传感器8检测温度≤预定温度-回差温度，加热继电器302导通，加热元件6开始工作；当检测温度≥预定温度，加热继电器302断开，加热元件6停止工作。当检测温度≥预定温度+回差温度，制冷继电器303导通，制冷元件7开始工作；当检测温度≤预定温度，制冷继电器303断开，制冷元件7停止工作，使温度控制装置内的空间维持在恒定的温度范围。对于涂层，当显示屏4温度达到预定温度时即可开始拉拔试验；对于粘结层，当显示屏4温度达到预定温度后10分钟再开始拉拔试验。本实用新型单片机301内的温度控制程序为常规设置，在此不再赘述。本实用新型提供的温度控制装置可以适用于市面上多种常规型号的拉拔式粘结力测试仪，例如Defelsko PosiTest AT-A型拉拔试验仪。本实用新型中提到的锻模、拉拔器套筒、软管、液压主机等均为现有拉拔式粘结力测试仪中的常规元件，在此不再赘述。

在实际应用中，本实用新型温度控制装置采用的保温板1也可替代为XPS(低内应力型-挤塑)保温板或聚氨酯保温板等。所述数字显示模块4可使用彩色显示屏，与按键或旋钮集成成单独的显示操控模块，也可以应用多触对应触摸液晶显示屏幕替代。所述加热元件6可替换为应用焦耳效应加热的大电阻率金属或非金属元件，将电能转换成热能。所述制冷元件7可替换为液氮制冷系统或微型制冷压缩机。所述测温传感器8可替换为热敏电阻，通过电阻随温度变化而改变的原理进行温度测量。所述单片机301可采用AT89C51系列单片机；所述加热继电器302和制冷继电器303可采用UNION SDA1-425Z型继电器；所述蜂鸣器304可采用LZQ-4022H型蜂鸣器。所述数字显示模块4可采用LCD1602液晶显示屏模块，所述按键模块5可采用ST004按键模块。所述测温传感器8可采用DS18B20型温度传感器。

以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施例，但本实用新型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实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的装置及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种适用于拉拔式粘结力测试仪的温度控制装置，其特征在于，所述温度控制装置包括：保温箱、加热制冷控制模块、数字显示模块、按键模块、加热元件、制冷元件、测温传感器和电源；

所述保温箱为底面开口的箱体结构；所述加热制冷控制模块安装在所述保温箱外部；所述加热制冷控制模块分别与所述数字显示模块、所述按键模块、所述加热元件、所述制冷元件、所述测温传感器和所述电源连接；所述数字显示模块和所述按键模块集成安装在所述加热制冷控制模块上；所述加热元件和所述制冷元件固定安装在所述保温箱的侧壁上；所述测温传感器位于所述保温箱内部；所述电源安装在所述保温箱外部。

2.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述保温箱具有一个顶壁和四个侧壁；所述四个侧壁分别为第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁；所述第一侧壁、所述第二侧壁、所述第三侧壁和所述第四侧壁依次连接围成一个框体结构；所述顶壁固定在所述四个侧壁上方，与所述四个侧壁共同组成所述底面开口的箱体结构。

3.根据权利要求2所述的温度控制装置，其特征在于，所述顶壁和所述四个侧壁分别采用单层或多层PE保温板粘结而成。

4.根据权利要求2所述的温度控制装置，其特征在于，四个所述侧壁的底部边缘均粘结有隔热棉。

5.根据权利要求2所述的温度控制装置，其特征在于，所述加热制冷控制模块包括单片机、加热继电器、制冷继电器和蜂鸣器；所述单片机分别与所述加热继电器、所述制冷继电器和所述蜂鸣器连接。

6.根据权利要求5所述的温度控制装置，其特征在于，所述加热元件包括加热散热扇和PTC半导体陶瓷加热器；所述加热散热扇嵌入安装在所述第一侧壁上；所述PTC半导体陶瓷加热器固定安装在所述加热散热扇内侧；所述PTC半导体陶瓷加热器位于所述保温箱内部；所述加热散热扇和所述PTC半导体陶瓷加热器分别通过所述加热继电器与所述单片机连接。

7.根据权利要求5所述的温度控制装置，其特征在于，所述制冷元件包括由外侧向内侧依次设置的热面散热扇、热面散热器、TEC半导体制冷片、冷面散热器和冷面散热扇；所述TEC半导体制冷片嵌入安装在所述第三侧壁上；所述第三侧壁与所述第一侧壁正对；所述热面散热器和所述热面散热扇位于所述保温箱外部；所述冷面散热器和所述冷面散热扇位于所述保温箱内部；所述热面散热扇、所述TEC半导体制冷片和所述冷面散热扇分别通过所述制冷继电器与所述单片机连接。

8.根据权利要求7所述的温度控制装置，其特征在于，所述TEC半导体制冷片的两面均涂有导热硅脂。

9.根据权利要求2所述的温度控制装置，其特征在于，所述保温箱的所述顶壁上方放置配重块。

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