基于红外测温仪的热再生混合料拌和时间研究

基于红外测温仪的热再生混合料拌和时间研究

莫柠瑜

广西壮族自治区计量检测研究院 广西南宁 530007

摘要：近些年，随着我国社会的快速发展，由于厂拌热再生沥青混合料在生产时，铣刨料(RAP)的加热温度与新集料和沥青的加热温度存在差异，并且RAP回收后的沥青与新沥青混合后黏度较传统指数偏高，所以存在拌和不均匀的隐患，进而影响沥青混合料的质量。为分析厂拌热再生沥青混合料室内拌和工艺的均匀性，我们采用红外线测温仪对厂拌热再生沥青混合料的室内拌和及拌和楼拌和时间进行研究，控制沥青混合料的温度均匀性，保证沥青混合料质量。

关键词：厂拌热再生；红外线测温仪；拌和温度；拌和时间

引言

便携式红外测温仪是近年来铁路运输部门随着科技的发展而投入使用的一种新型的非接触式测温设备，它在铁路部门主要用于车辆热轴探测及电气设备的温升检测,其准确与否直接影响热轴预报准确率及电气设备的安全，关系到铁路的运输安全生产。因此研制红外测温仪自动检定装置，开展对红外测温仪的检定以保证其量值的准确可靠，对保证铁路运输安全生产具有十分重要的意义。

1概述

通过红外测温仪的测温参数可绘制室内及拌和楼拌和后厂拌热再生沥青混合料的热量分布图，评价厂拌热再生沥青混合料在不同拌和时间下温度的均匀性。因红外测温仪只能探测到混合料表层的温度分布情况，适于评价刚拌和后的沥青混合料的温度均匀性。

2红外测温仪的使用情况

2.1测温点的选取

使用光电高温计测量立火道底部温度时，通常是将隐形灯丝端部对准鼻梁砖，而“爱康”牌便携式红外测温仪物镜的测量圆环的面积大于鼻梁砖区域，而该区域的亮度并不一致，辐射率也存在差异，故不能完全准确地在测温仪内转变成电信号。

如何选取合适的测温点，是使用红外测温仪来正确反映炉温的关键。因不同的测温点温度并不相同，统一测量点，就能灵敏地反映立火道底部的温度。对于复热式炼焦炉，宜将立火道底部的斜道和烧嘴砖之间的空旷区域定为红外测温仪的测量点，即图1中的阴影部分。而国产的红外测温仪，其瞄准器是一个小圆点，故测温点仍可选择在鼻梁砖上。

图1红外测温仪的测量点

2.2红外测温仪发射率的设定

红外测温仪接收到物体的光辐射讯号的强弱取决于物体表面的温度和表面光洁度，而物体的辐射率又与其本身的温度成正比，大致在0.1～1.0之间。所以，为使红外测温仪测出的温度有代表性，就要合理地设定红外测温仪的发射率。

为保证读数的准确性，红外测温仪应观测已知温度的硅砖表面,并调整发射率，在现有条件下，用标准光电高温计和红外测温仪同时测量图1中的阴影部位的温度，以调整发射率，使其与标准高温计数值相符。这样便能得到发射率与温度的关系曲线，因为炉温在1100℃～1300℃之间，所以，选择测量点1200℃，发射率0.95作为全炉的辐射率。表1列出了焦炉的对比实验数据。

由计算得出，两种测温仪表的温度偏差为1.1℃，对于上千摄氏度的立火道底部的温度来说，此温差可以忽略不计。

注：光电高温计的校正值为0℃，红外测温仪的发射率为0.95

表1

2.3两种测温仪的对比试验

由于传统的光电高温计所测部位是斜道口的鼻梁砖，而瞄准器为“圆环”式的红外测温仪受自身条件限制只能测量图1中的阴影区，因此就存在红外测温仪和光电高温计所测温度的相关性问题。针对上述问题，在焦炉上做了相关性试验，通过对红外测温仪和光学高温计测得的56组昼夜直行平均温度的回归分析，得出下列线性方程：

式中：

a,a*———光电高温计测得的机、焦侧温度。

B,b*—红外测温仪测得的机、焦侧温度

由于红外测温仪和光电高温计有很好的相关性，因此红外测温仪用于焦炉燃烧室立火道温度的测量是完全可行的，并能准确可靠地反映立火道底的温度实况，完全可以替代光电高温计。

3实验数据分析

采用红外测温仪对厂拌热再生沥青混合料的不同拌和时间及不同RAP加热温度进行数据分析，为避免托盘边缘对沥青混合料产生的温度影响，选取托盘中心方形范围进行测量，测得范围内的最大值、最小值及平均值，其中平均值为所测范围内所有温度值的平均值。基于方案一，RAP掺量为25%，RAP温度为60℃、80℃、110℃时在不同拌和时间下沥青混合料温度变化情况分别如图2、图3、图4所示，RAP掺量为25%时不同RAP温度汇总如表2所示。

图2 RAP温度为60℃时在不同拌和时间下沥青混合料温度变化情况

图3 RAP温度为80℃时在不同拌和时间下沥青混合料温度变化情况

图4 RAP温度为110℃时在不同拌和时间下沥青混合料温度变化情况

表2不同温度下RAP温度差

从上述试验结果可以看出：随着干拌时间的增加，沥青混合料温度的均匀性变化不大。

4拌和楼沥青混合料检测

对不同拌和时间及不同加热温度的厂拌热再生沥青混合料进行室内马歇尔击实试验，检测再生沥青混合料马歇尔残留稳定度，生产配合比设计空隙率为4.7%，最佳油石比条件下浸水马歇尔试验结果如表3所示。由表3检测结果看出，试件在不同拌和时间下，空隙率均随着RAP加热湿度的升高而降低；RAP加热温度在60℃、80℃时，随着拌和时间的增加马歇尔残留稳定度比呈上升趋势；RAP加热温度在110℃时，拌和时间在45s时马歇尔残留稳定度比最大。

表3最佳油石比条件下浸水马歇尔试验结果

5 结论

5.1 通过热成像对厂拌热再生沥青混合料温度离析研究，结果表明，在RAP掺量为25%时，拌和温度为60℃时，沥青混合料拌和时间应不小于65s；拌和温度为80℃时，沥青混合料拌和时间应不小于55s；拌和温度为110℃时，沥青混合料拌和时间应不小于45s。

5.2 建议RAP掺量为25%时，厂拌热再生沥青混合料在室内拌和时，RAP加热温度设定为110℃，拌和时间设定为3min，以确保混合料拌和温度均匀。厂拌热再生技术能够节约资源，减少旧沥青混合料的堆放和污染问题，同时能有效地降低工程造价。随着我国对厂拌热再生技术的大范围应用，对厂拌热再生沥青混合料的质量要求越来越高，通过对厂拌热再生室内及拌和楼拌和时间的研究，进一步掌握厂拌热再生沥青混合料在生产过程中所需的最佳拌和时间，以方便技术人员在施工时更加熟练地掌握厂拌热再生技术。

参考文献

［1］李强，钟燕辉，张蓓，等．红外热像仪在沥青路面质量控制中的应用研究［J］．中外公路，2007(4):102-105．

［2］徐文远，夏冬，计伟帅．基于红外热像仪的沥青混合料温度变异分析［J］大连交通大学学报，2013，34(3):69-73．

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