[发明专利]沥青混合料积聚型水气运动参数检测装置及方法

权利要求书

1.一种沥青混合料积聚型水气运动参数检测装置，其特征在于，包括密闭腔体、磁悬浮天平、样品桶、恒温循环浴A、蒸气供应系统和真空泵，所述密闭腔体内设温度探头；所述磁悬浮天平和样品桶均设于密闭腔体内，且样品桶悬挂于磁悬浮天平下方的挂钩上；所述恒温循环浴A设于密闭腔体的外围，用于控制密闭空腔内的温度；所述密封空腔设有气体出入口，气体出入口通过第一管道分别与蒸气供应系统、真空泵和回压管道连通，回压管道连通氮气供应设备。

2.如权利要求1所述的沥青混合料积聚型水气运动参数检测装置，其特征在于，所述蒸气供应系统包括内装有蒸馏水的试剂小瓶和用于为试剂小瓶加热使蒸馏水汽化的恒温循环浴B，所述试剂小瓶的顶部设有蒸气出口，蒸气出口与第一管道连通。

3.如权利要求2所述的沥青混合料积聚型水气运动参数检测装置，其特征在于，各管道上均配置有用于通断的阀门，各管道以及对应配置的阀门均设于保温区域内。

4.如权利要求1所述的沥青混合料积聚型水气运动参数检测装置，其特征在于，所述磁悬浮天平为非直接接触式天平。

5.一种沥青混合料积聚型水气运动参数检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、提供权利要求1～4中任意一项所述检测装置；

步骤二、提供圆柱形的沥青混合料待测样品，测得尺寸参数后放入所述检测装置的样品桶内干燥处理，待样品相对湿度RH₁为0时记录样品初始质量M₀；

步骤三、设计并实施不同设定温度下的多种相对湿度梯度水气运动试验，得到设定多种试验温度，以及各试验温度时不同相对湿度梯度下样品的水气吸附量随时间变化的数据，并绘制关系图；所述水气吸附量为吸附水气后样品的质量M_t与步骤二中所得样品初始质量M₀之差；

步骤四、根据各相对湿度梯度下样品的水气吸附总量随时间变化的关系图形，并结合沥青混合料水气运动模型进行拟合，得到纯水气压环境各相对湿度梯度下沥青混合料的水气运动参数，即水气扩散系数D和保水度θ；并运用转换公式换算成标准大气、相同水气压条件下对应的水气运动参数：

(1)、沥青混合料水气运动模型为：

式(1)中：M(t)为置于相对湿度RH₂中的沥青混合料样品吸收的水气质量，g；M(∞)为相对湿度RH₂下沥青混合料样品能够吸收的最大水气质量，g；a为圆柱体沥青混合料样品的半径，mm；H为沥青混合料样品高度，mm；D为沥青混合料内部水气扩散系数，mm²/s；t为时间，s；m、k＝1、2、3…；

(2)、为了更好地进行不同样品之间的横向对比，定义保水度θ，即单位质量沥青混合料样品能够吸收的最大水气质量：

θ＝M(∞)/M₀ (2)

(3)、转换后得到的水气扩散系数方程为：

式(3)中：D_atm为标准大气、相同水气压P条件下的水气扩散系数，mm²/s；D为试验得到的纯水气压P下的水气扩散系数，mm²/s；P为水气压，mbar；σ_w为水分子直径，m；σ_a为干燥空气分子平均直径，m；P_atm为标准大气压，mbar；M_w为水分子摩尔质量，g/mol；M_a为干燥空气分子平均摩尔质量，g/mol；θ_atm为标准大气、相同水气压P条件下的保水度，‰；θ为试验得到的纯水气压P下的保水度，‰；K为转换系数，常数，无量纲。