CN102095639A - 一种抗爆试验装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗爆试验装置及其使用方法，由空气炮、空气压缩机、爆破喷管、钢弹珠和计重器组成；空气炮与空气压缩机之间由进气软管连接，爆破喷管通过法兰与空气炮连接；空气炮上配有气压表、电磁阀、安全阀和进气阀。预先由水泥、树脂等胶凝材料把钢弹珠固化、成型为与爆破喷口形状基本一致；将测试样放在计重器上，根据需要的爆破当量要求换算出空气炮的压力，当空气压缩机向空气炮充气到所设计的压力时，开启的电磁阀，使钢弹珠被空气炮瞬时释放的高压气体爆破并冲击测试样，最后根据测试样受到的冲击破坏情况以及冲击造成的计重计读数变化来评价试样的抗爆性能。采用本发明能够比较便利、准确地调节气体爆破当量，从而针对不同爆破程度实现对结构及防护材料受爆破影响的细致研究。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗爆试验装置及其使用方法。
背景技术
随着我国城市地下工程和隧道交通工程的发展，有关地下工程和隧道的结构安全性越来越受到重视。其中，地铁和隧道的内部结构抗爆性成为最受关注的重点之一。
传统进行抗爆性研究通常采用炸药来模拟爆破，其危险性较高，测试工作需要在国家指定的专门实验室进行，并且，该类实验室一般隶属军事部门，不对民用机构开放或需要较复杂的审批程序，给普通科学研究带来不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗爆试验装置及使用方法。
本发明提出的抗爆试验装置，由空气炮1、空气压缩机8、爆破喷管9、钢弹珠11和计重器12组成，空气炮1的进气阀5与空气压缩机8的出气口通过进气软管6连接，爆破喷管9一端通过法兰与空气炮1连接；爆破喷管9另一端设有带缩口的爆破喷口10，爆破喷口10上设有钢弹珠11，钢弹珠11的直径根据待测试样的抗爆水平确定，使用前，将水泥、树脂等胶凝材料与钢弹珠11预先固化在一起，成型为与爆破喷口10的形状一致，且其直径略大于爆破喷口10的直径；计重器12放置于爆破喷口10下方。
本发明中，空气炮1上还设有气压表4、电磁阀2、安全阀3，其体积（型号）可以从50升到500升之间选择。
本发明中，空气压缩机8的排气量可从0.1立方米/分钟至4立方米/分钟之间选择。
本发明中，钢弹珠11直径可以从5毫米至50毫米之间选择，
本发明中，计重器12上放置测试样14，计重器12和测试样14均位于防护罩13内。
本发明提出的抗爆试验装置的使用方法，具体步骤为：将测试样14放在计重器12上，根据需要的爆破当量要求换算出空气炮1的压力，当空气压缩机8向空气炮1充气到所计算的压力时，开启空气炮1上的电磁阀2，使钢弹珠11被空气炮1瞬时释放的气体爆破并冲击测试样14，最后根据测试样14受到的冲击破坏情况以及冲击造成的计重计读数变化来评价试样的抗爆性能。
本发明采取气体爆破的形式，开发一种新型抗爆性试验装置，利用已有的成熟气压控制技术，能够比较便利、准确地调节气体爆破当量，从而针对不同爆破程度实现对结构及防护材料受爆破影响的细致研究。
附图说明
图1为本发明装置的示意图。
图中标号：1为空气炮；2为电磁阀；3为安全阀；4为气压表；5为进气阀；6为进气软管；7为台面；8为空气压缩机；9为爆破喷管；10为爆破喷口；11为钢弹珠；12为计重器；13为防护罩；14为测试样。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。
实施例1：如图所示，本装置由空气炮1、空气压缩机8、爆破喷管9、钢弹珠11和计重器12组成；空气炮1与空气压缩机8之间由进气软管6连接，爆破喷管9通过法兰与空气炮1连接；空气炮1上配有气压表4、电磁阀2、安全阀3和进气阀5，其体积（型号）可以从50升到500升之间选择；空气压缩机8的排气量可从0.1立方米/分钟至4立方米/分钟之间选择；爆破喷管9的出口处有一个带缩口的爆破喷口10，爆破喷口10与爆破喷管9经过螺旋连接；钢弹珠11的直径根据待测试样的抗爆水平确定，可以从5毫米至50毫米之间选择，预先由水泥、树脂等胶凝材料把钢弹珠11固化在一起，成型为与爆破喷口10一致的小圆台形状，小圆台面直径略大于爆破喷口10的直径；计重器12是能够记录在一段时间内重量变化的计重器的一种，其重量测试范围根据所测试样14受冲击重量的范围确定。
使用方法为：
1、将空气炮1固定在台面7上。
2、将空气压缩机8的出气口通过进气软管6与空气炮1的进气阀5连接。
3、用水泥、树脂等胶凝材料把一定数量的钢弹珠11固化在一起，成型为与爆破喷口10一致的小圆台形状，小圆台面直径略大于爆破喷口的直径，将固化了钢弹珠的小圆台放在爆破喷口的内出口，最后把爆破喷口通过螺旋丝扣与爆破喷管9连接。
4、用防护罩13把计重器12罩住，使爆破喷口10穿过防护罩13上面的圆孔并对准计重器12，接通空气压缩机8的电源，并打开进气阀5，当气压表4的读数达到设计值时，关闭进气阀5和空气压缩机8的电源，然后开启电磁阀2，于是，钢弹珠被空气炮瞬间释放的高压气体爆破并击向计重器，记录下钢弹珠击中计重器后的重量变化W:0。为防止计重器被钢弹珠击坏，可在计重器上加上一块垫板，该垫板可以是木板、钢板、铁板、水泥板等，并在下述有测试样的操作时也垫在计重器和测试样之间。
5、将测试样14放置在计重器12上，用防护罩13把测试样14和计重器12罩住，使爆破喷口10穿过防护罩13上面的圆孔并对准测试样14。
6、接通空气压缩机8的电源，并打开进气阀5，当气压表4的读数达到设计值时，关闭进气阀5和空气压缩机8的电源，然后开启电磁阀2，于是，钢弹珠将被空气炮瞬间释放的高压气体爆破并击向测试样。
7、通过计重器12，记录下钢弹珠击中测试样后的重量变化W1。
8、通过比较有、无测试样时爆破钢弹珠使计重器读数变化，即比较W1与W0，可以得到该测试样缓冲钢弹珠冲击力的数据；同时，根据钢弹珠击打前后测试样的破损情况和质量变化，可以得到测试样自身的抗爆性能。
实施例2
1、采用体积为75升的空气炮、排气量为0.5立方米/分钟的空气压缩机、内径为90毫米的爆破喷管、喷口内径为70毫米的喷口和量程为0至300千克、精度为0.1千克的计重器，按照实施例1中所述的连接方法组装成新型抗爆试验装置。
2、用水泥浆把9颗直径为8毫米的钢弹珠固化在一起，成型、硬化为上面直径为90毫米、下面直径为80毫米、高度为10毫米的小圆台，预先成型若干个同样的小圆台备用；将1个固化了钢弹珠的小圆台装在爆破喷口的内出口，尽量使小圆台贴紧喷口边缘，然后把爆破喷口通过螺旋丝扣与爆破喷管连接。
3、将一块长×宽×高=40×40×2厘米的木板放在计重器上，用防护罩把计重器罩住，在爆破喷口内重新装上固化了钢弹珠的小圆台，连接好爆破喷口与爆破喷管，并使爆破喷口穿过防护罩上面的圆孔并对准计重器上的木板中心位置，爆破喷口距木板的距离为15厘米；按计重器上的“清零”键，使重量显示为“0”；接通空气压缩机的电源，并打开进气阀，当气压表的读数达到0.4兆帕时（根据空气炮产品说明书查得此时的爆破当量为10.2千焦耳），关闭进气阀和空气压缩机的电源，然后开启电磁阀，于是，钢弹珠被空气炮瞬间释放的高压气体爆破并击向计重器上的木板，记录下钢弹珠击中木板后计重器的读数W0，重复2次上述试验，取3个计重器读数W0的平均数，记为W0。
4、采用聚苯颗粒、水泥与纤维制成外形尺寸为长×宽×高=40×40×4厘米的轻质保温板，分别采用不同的水泥掺量制成不同容重的2组（分别记为试样组1和试样组2）、各3块保温板，硬化后将保温板放在60℃的烘箱中烘干约12小时至恒重，分别称重后计算得到试样组1、试样组2的平均绝干容重分别为304公斤/平方厘米和245公斤/平方厘米；将其中1组的1块保温板放在计重器上的木板上，用防护罩把计重器和保温板罩住，使爆破喷口穿过防护罩上面的圆孔并对准保温板中心位置，爆破喷口距保温板面的距离为15厘米；按计重器上的“清零”键，使重量显示为“0”；接通空气压缩机的电源，并打开进气阀，当气压表的读数达到0.4兆帕时，关闭进气阀和空气压缩机的电源，然后开启电磁阀，于是，钢弹珠被空气炮瞬间释放的高压气体爆破并击向保温板，记录下钢弹珠击中保温板后计重器的读数；采用另外5块保温板重复5次上述试验，试样组1和试样组2的计重器读数分别记为W1和W2，取2组各3个计重器读数的平均数，分别记为W1和W2。
5、观察各试样被爆破钢弹珠击中后的受损情况，可以看到试样组1比试样组2受损严重，但2组试样均未被钢弹珠击穿，说明该2组试样均可以有效保护基体，吸收部分该当量的爆破能量。
6、另外用量程为0克至2000克、精度为1克的电子秤（可过载50%）分别称量被爆破击打后的每一块保温板，根据保温板被击打前后的重量损失，可以评价该保温板抗爆破冲击性能；同时，根据有、无测试样所得到的计重器平均读数W0与W1的差值，可以评价该保温板对当量约为10千焦的爆破能量的吸收水平，进而可以评价其对所覆盖和保护工程结构的防爆性能。实验测试及计算结果如表1、表2所示。
表1 测试样受爆破钢弹珠冲击后的重量变化
表2 有、无测试样时，受爆破冲击后的计重器读数
从表1的试验结果可以看出，试样组1被空气炮爆破击中后的平均重量损失率为3.8，试样组,2被空气炮爆破击中后的平均重量损失率为6.7，说明试样组1本身抗拒该当量爆破的能力高于试样组2。
从表2的试验结果可以看出：无试样保护基体时，基体受到的平均爆破冲击力为267.5千克；当有试样组1阻挡爆破物时，基体受到的平均冲击力为159.4千克；当有试样组2阻挡爆破物时，基体受到的平均冲击力为141.6千克。结合试样受爆破后未被击穿的情况，说明2组试样都能够起到保护基体受爆破冲击的作用，并且试样组2的保护效果更好，虽然试样组2自身的损毁情况比试样组1更严重。
因此，根据上述试验结果分析，可以评价出不同试样的抗爆性。
Claims (6)
1.一种抗爆试验装置，由空气炮(1)、空气压缩机(8)、爆破喷管(9)、钢弹珠(11)和计重器(12)组成，其特征在于空气炮(1)的进气阀(5)与空气压缩机(8)的出气口通过进气软管(6)连接，爆破喷管(9)一端通过法兰与空气炮(1)连接；爆破喷管(9)另一端设有带缩口的爆破喷口(10)，爆破喷口(10)上设有钢弹珠(11)，钢弹珠(11)的直径根据待测试样的抗爆水平确定，使用前，将水泥、树脂等胶凝材料与钢弹珠(11)预先固化在一起，成型为与爆破喷口(10)的形状一致，且其直径略大于爆破喷口(10)的直径；计重器(12)放置于爆破喷口(10)下方。
2.根据权利要求1所述的抗爆试验装置，其特征在于空气炮(1)上还设有气压表(4)、电磁阀(2)、安全阀(3)，其体积均为50升到500升。
3.根据权利要求1所述的抗爆试验装置，其特征在于空气压缩机(8)的排气量为0.1立方米/分钟至4立方米/分钟。
4.根据权利要求1所述的抗爆试验装置，其特征在于钢弹珠(11)直径为5毫米至50毫米。
5.根据权利要求1所述的抗爆试验装置，其特征在于计重器(12)上放置测试样(14)，计重器(12)和测试样(14)均位于防护罩(13)内。
6.一种如权利要求1所述的抗爆试验装置的使用方法，其特征在于具体步骤为：将测试样(14)放在计重器(12)上，计重器(12)和测试样(14)均位于防护罩(13)内，根据需要的爆破当量要求换算出空气炮(1)的压力，当空气压缩机(8)向空气炮(1)充气到所计算的压力时，开启空气炮(1)上的电磁阀(2)，使钢弹珠(11)被空气炮(1)瞬时释放的气体爆破并冲击测试样(14)，最后根据测试样(14)受到的冲击破坏情况以及冲击造成的计重计读数变化来评价试样的抗爆性能。
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