CN103674724A - 一种混凝土构件徐变高温试验箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土构件徐变高温试验箱，其包括徐变试验箱、交流接触器、温度控制仪、干烧型电加热管、启动电源、数据线、电源线等设备。本发明高温试验箱适用所有混凝土结构徐变试验：包括普通混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢管混凝土结构等；可以控制在20℃～100℃的高温徐变试验，即可使温度控制在恒定的某一固定值，进行长期徐变试验；温度精度为1℃，实现温度自动控制，在设定温度后，无需人员操作，其可根据高温箱内的温度进行自动启动和停止，准确控制在规定的温度范围内；仪器易于操作，工程成本小；实现了混凝土构件徐变的高温试验研究。

Description

一种混凝土构件徐变高温试验箱

技术领域

本发明涉及一种混凝土构件徐变高温试验箱。 

背景技术

徐变是在持续荷载作用下，混凝土结构的变形随时间不断增加的现象。通常混凝土结构徐变比弹性变形大1～3倍，在结构设计中徐变是必须要考虑的重要因素。影响普通混凝土(素混凝土)徐变的内部原因有：水泥、骨料、水胶比、灰浆率、外加剂、粉煤灰等；影响混凝土(素混凝土)徐变的外部因素有：加载龄期、加载应力、持续时间、相对湿度、温度、时间尺寸，形状、浸泡介质、碳化等。而影响钢管混凝土的因素既有上述中的部分因素，又有其鲜明的特征，如湿度影响没有，而含钢率则有影响。针对影响混凝土结构徐变的不同影响因素，可以使试验优化，比如在其它因素不变的情况下，改变一种因素，对混凝土结构徐变进行研究，从而得出其影响程度，如改变水灰比、改变骨料，改变外加剂、改变试件尺寸、改变持续时间及加载应力等，这些均较容易实现，目前有较为成熟的试验方法。但由于温度对混凝土构件徐变影响非常明显，温度对混凝土构件徐变的影响成为当前混凝土研究的一个重要领域，特别是在特殊的气候环境下，如高温、低温或温差较大的地区，准确确定混凝土结构的徐变性能，成为这些地区必须考虑的问题。由于混凝土结构分布在不同地区，各地区的温度有很大区别，不同地区由于温度不同，不能用一种温度试验得到的混凝土徐变性能对全国的混凝土结构徐变进行设计。系统深入的研究混凝土构件收缩徐变是混凝土结构设计、施工中必须解决的问题。 

针对混凝土结构徐变国内外学者作了许多有意义的探索，如一种混凝土徐变试验系统、一种混凝土受压徐变仪、一种混凝土构件徐变试验加载器、混凝土受压徐变试验测试仪等，这些有意义的研究和发明，在不同的混凝土工程中发挥了重要的作用。 

现有技术之一：一种混凝土徐变试验系统，提供一种混凝土徐变试验系统，包括机座、丝杠、顶板、电液伺服作动器、应变计、荷载传感器及碟形弹簧，所述丝杠底部固定于机座，所述顶板固定于丝杠顶部，所述丝杠上安装可移动的下压板及上压板，所述碟形弹簧设置在上压板和顶板之间，所述荷载传感器装设于上压板底部，所述应变计嵌入试件中，所述电液伺服作动器设置在机座与下压板之间。通过在试件上部采用碟形弹簧实现反力加载，底部采用电液伺服作动器加载，可实现直接测量全级配混凝土的徐变特性，较为真实地反映全级配混凝土的徐变特性，使工程设计更安全可靠和经济合理。 

现有技术一存在以下缺点： 

1、技术一提供了一种做徐变的试验箱器，可以按照规范控制在20±2℃，无法实现高温的混凝土徐变试验。 

现有技术之二：一种混凝土受压徐变仪。包括上底板、千斤顶、上中板、试件垫板、下中板、弹簧、下底板、立柱和固定螺母；其特征在于立柱为可容纳多个试件的加长立柱，在两个试件间设有滑动块，在叠放试件的上、下端面有钢球。滑动块为三角形，并卡在立柱上固定。本发明的混凝土受压徐变仪在原有徐变仪结构的基础上，采用加长立柱，使徐变仪试验容量增加，对叠放试件的上、下端面采用钢球与约束滑块产生轴向传递荷载，同时对试件在高荷载作用下的偏心具有一定的扶持作用，保证安全生产，并提高设备的利用率，减少投资。 

现有技术二的缺点同技术一相同。 

现有技术之三：一种混凝土构件徐变试验加载器，包括刚架、杠杆、千斤顶和支座。刚架固定在支座上，杠杆的一端铰接在刚架的立柱上，杠杆下方放置千斤顶，千斤顶放置在支座上。旨在提供一种加载方便快捷、加载吨位大的构件徐变加载器，利用杠杆原理，配合千斤顶可方便快捷地对构件施加恒荷载，加载量大，大大减轻劳动强度，试验数据准确可靠，解决了传统加载设备无法长期对构件施加大吨位荷载及加载不均衡的难题。 

现有技术三的缺点同技术一相同。 

现有技术之四：一种混凝土受压徐变试验测试仪，包括位移传感器，荷载传感器，其 特征在于，还包括约束框架，约束框架两端分别安装有荷载施加装置和弹性蓄能装置，荷载传感器位于荷载施加装置和弹性蓄能装置之间，荷载传感器与荷载施加装置或弹性蓄能装置连接，位移传感器安装于待测试件表面，位移传感器和荷载传感器与多元数据自动采集仪连接。混凝土受压徐变试验测试仪操作方便、数据自动采集的高精度、低成本、在试验过程中可维持荷载稳定。 

现有技术四的缺点同技术一相同。 

通过以上现有技术的查新及目前国内外混凝土构件徐变试验箱器的查阅发现，目前没有任何实现混凝土构件徐变高温的试验箱，但是，实际混凝土构件徐变均在自然条件下经历高温，开展混凝土构件高温的试验是结构设计、施工、运营必须要解决的问题，而发明一种适应混凝土构件徐变高温的试验箱也是混凝土结构发展必须经历的一个过程，本发明从无到有创造了一种混凝土构件徐变高温的试验箱。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对目前没有可以实现混凝土构件徐变高温试验箱的现状，提供一种结构可行，设计合理，能够满足混凝土构件徐变高温试验的一种混凝土构件徐变高温试验箱。 

一种混凝土构件徐变高温试验箱，其包括：1-试验箱体、2-温度控制仪、3-交流接触器、4-空气开关、5-干烧型电加热器、6-启动电源、7-数据线及线缆等设备组件，一种混凝土构件徐变高温试验箱的系统构造图见附图1。 

所述的混凝土构件徐变高温试验箱，其中所述的1-试验箱体为长×宽×高=1.1m×1.1m×2.2m的，试验箱体构造图见附图2。试验箱体由7-数据线及线缆、9-试验箱框架、10-保温板、11-观察窗、12-试验箱门体等组成。其中9-试验箱框架由75mm×75mm×1250mm方钢通过焊接构成试验箱的框架，为主要受力部分；10-保温板是由两层成型金属面板和直接在面板中间发泡、熟化成型的高分子隔热内芯组成，填充系统使用的也是闭泡分子结构，可以杜绝水汽的凝结，外层钢板的成型充分考虑了结构和强度要求，并 兼顾美观，内面层成型为平板以适应铺设5-干烧型电加热器的需要，5-干烧型电加热器干烧加热管采用优质不锈钢、改性氧化镤粉、高电阻电热合金丝、不锈钢散热片等材料，通过先进的生产设备和工艺制作而成，并进行了严格的质量管理，该系列产品可以安装在吹风管道中或其它静止、流动空气的加热场合，干烧加热器优点：1、翅片干烧加热器与普通光管相比散热面积增加了2.5～4倍，则表面负荷比光管增加了2～3倍；2、由于散热片电加热器件的长度缩短，使将其本身的热损失减小。5-干烧型电加热器的布置形式见附图3。8-温度综合控制系统有13-控制箱、2-温度控制仪、3-交流接触器、4-空气开关，控制箱及各组件构造见附图4，8-温度综合控制系统通过试验箱内安装的13-铂电阻温度传感装置，把温度信号变换成电信号，通过单片机电路控制继电器使得混凝土构件徐变箱实现加热(或断电)，即实现恒温和加温的控制；8-温度综合控制系统内安装启动5-干烧型电加热器的交流电解的3-交流接触器实现开闭总电路，4-空气开关实现开闭分电路。11-观察窗及试验门体尺寸见附图2，10-观察窗为双层真空玻璃窗，试验门体的材料为夹芯板。 

所述的混凝土构件徐变高温试验箱，其中所述5-干烧型电加热器等设备组件安装在试验箱箱除去门内侧以外的三个内壁上，每个内壁并联两个5-干烧型电加热器，每两个一组。当启动电源时，2-温度控制仪会通过箱内12-铂电阻温度传感装置，把温度信号变换成电信号从而屏幕显示箱内温度，当箱内温度低于实验设置温度时，3-交流接触器内的线圈会自动通电，在铁芯中产生磁通及电磁吸力，此电磁吸力克服弹簧反力使得衔铁吸合，带动触点机构动作，常闭触点打开，互锁或接通电路。电路接通后可通过空气开关控制开通几组干烧型电加热器，以满足实验所需控制温度。 

一种上述混凝土构件徐变高温试验箱的使用方法，按照试验目的及设计要求将混凝土类结构试件浇筑加工好，按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GBT50082-2009)、《中国工程建设标准化协会标准.钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS28：90)等规范规程下，将制作好的试件加载在弹簧式压缩徐变仪上，将混凝土构件徐变高温试验箱移动，使弹簧式压缩徐变仪位置在混凝土构件徐变高温试验箱中间 位置，关上箱门体，通过温度控制综合系统设置徐高温度范围，并启动混凝土构件徐变高温试验箱中控温装置，进行高温或某一恒温下混凝土构件试件的徐变性能试验。 

针对目前无法实现高温徐变试验的现状，特别是钢筋混凝土、钢管混凝土等对温度非常敏感的构件中，应用目前现有的徐变试验方法无法实现高温的试验，在这种条件下，通过对混凝土构件徐变高温试验箱深入的可行性分析和方案设计研究，以实现混凝土构件徐变高温试验为目的，通过设计一种即可以满足温控制，又可以满足徐变试验的要求，设计一种混凝土构件徐变高温试验箱。在室内进行了多种设计方案比选，材料、设备性能的选定及大量试验，通过不同设计方案的优化，分析温度控制的可行性，得出最优化的混凝土构件徐变高温试验箱的设计构造，新研制的混凝土构件徐变高温试验箱以满足不同温度(20℃～100℃)的高温或恒温试验的要求。 

在高温的实现过程中，由于徐变试验所需时间较长，对试验箱的运转性能、温度稳定性、温度的可控性、高温的实现等，这些特殊的试验条件为徐变高温试验箱的研制提出了新的考验，如何保证各设备长达36个月及更长时间的使用、如何保证试验箱2.226m³这样大的空间内实现温度的稳定性、如何满足混凝土类结构徐高温度的可控性，实现模拟外界高温的要求、如何实现100℃的高温要求成为新的难题，在这些条件下，本发明在试验过程中得到“长江学者和创新团队发展计划资助(IRT1139)及兰州交通大学青年科学基金(2012028)”资助，根据大量设计方案比选、设备性能稳定性测试、试验箱高温试验研究，证实混凝土构件徐变高温试验箱可以实现徐高温度的高温要求，使试验数据满足设计、研究、施工、使用的要求。 

附图说明：

图1是本发明实施例提供的试验箱系统构造图； 

图中：1、试验箱体；2、温度控制仪；3、交流接触器；4、空气开关；5、干烧型电加热器；6、电源；7、数据线及线缆；8、温度控制系统。 

图2是本发明实施例提供的试验箱体构造图； 

图中：8、温度控制系统；9、试验框架；10、保温板；11、观察窗；12、试验箱门体；13、铂电阻温度传感器。 

图3是本发明实施例提供的干烧型电加热器的布置形式图； 

图中：5、干烧型电加热器；10、保温板。 

图4是本发明实施例提供的温度综合控制系统控制箱构造图； 

图中：2、温度控制仪；3、交流接触器；4、空气开关；13、铂电阻温度传感器。 

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行说明。 

实施例1 

本实施例混凝土构件徐变高温试验箱主要构件包括：试验箱体、交流接触器、温度控制仪、温度测试器、干烧型电加热管、空气开关、启动电源、数据线、电源线、等设备组件。 

实施例2 

1、将各组件按照图1～图4进行安装； 

2、移动混凝土构件徐变高温试验箱，使加载混凝土类结构好的弹簧式压缩徐变仪在其正中，开启并设置相关设备，进行徐变试验。 

混凝土构件徐变高温试验箱主要作用： 

1)可进行混凝土构件的徐变试验：包括普通混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢管混凝土结构(圆钢管混凝土、方钢管混凝土)等与混凝土有关的结构的徐变试验； 

2)可将温度控制在20℃～100℃范围内； 

3)可进行控制温度内的某一恒定温度的徐变试验； 

4)可进行控制温度内的任一变化温度范围内的试验； 

5)可进行6个月～36个月的徐变高温试验，实现模拟高温对混凝土结构徐变影响的试验； 

6)可实现温度测量精度为1℃的徐变试验； 

7)在设定温度后，无需人员操作，其可根据高温箱内的温度进行自动启动和停止(包括实现人为停机延时)，准确控制在规定的温度范围内。 

有益效果： 

1、本发明解决了混凝土构件实现高温的试验； 

2、本发明试验箱适用任何混凝构件徐变高温试验； 

3、本发明试验箱各组件安装简单，操作方便； 

4、本发明试验箱实现数据自动采集的高精度、工程成本增加小； 

5、本发明试验箱对噪音小，不会造成环境的噪音污染。 

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。 

Claims (6)

1.一种混凝土构件徐变高温试验箱，包括徐变试验箱、交流接触器、温度控制仪、干烧型电加热管、空气开关、启动电源、数据线、电源线。

2.根据权利要求1所述的混凝土构件徐变高温试验箱，其特征在于，其中所述试验箱的尺寸为长×宽×高=1.1m×1.1m×2.2m。

3.根据权利要求1所述的混凝土构件徐变高温试验箱，其特征在于，其中所述实现了所有混凝土构件的徐变试验：包括普通混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢管混凝土结构等与混凝土有关的构件的徐变试验。

4.根据权利要求1所述的混凝土构件徐变高温试验箱，其特征在于，其中所述实现了徐变试验温度控制在20℃～100℃范围内。实现了加热模式自动控制，即徐变试验即可固定在控制温度的某一范围内，进行长期试验。

5.根据权利要求1所述的混凝土构件徐变高温试验箱，其特征在于，其中所述温度测量精度为1℃，实现温度自动控制，在设定温度后，无需人员操作，其可根据高温箱内的温度进行自动启动和停止(包括实现人为停机延时)，准确控制在规定的温度范围内。

6.一种权利要求1～5任一所述混凝土结构徐变高温试验箱的使用方法，其特征在于，在混凝土构件徐变试验用所述的混凝土构件徐变高温试验箱。

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