CN110095499A - 一种混凝土温度与温度应力梯度可接受度试验监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种混凝土温度与温度应力梯度可接受度试验监测装置与方法，它包括混凝土加热系统、混凝土冷却系统、以及温度及温度应力监测系统。通过独立控制的混凝土加热和冷却系统，实现混凝土内部温度的可控式调整，以此形成混凝土内部不同的温度及温度应力梯度，采用温度及温度应力监测系统，实现混凝土内部温度与温度应力梯度的实时监测；基于大量监测数据，分析温度与温度应力梯度可接受度范围。本发明目的是为了提供一种能够较好地对混凝土内部温度进行可控式调整的装置和方法，其能获取混凝土内部不同温度及温度应力梯度监测数据，以此丰富混凝土温度应力理论及混凝土温度与温度应力可接受度的试验研究方法。
Description
技术领域
本发明属于混凝土检测领域，具体涉及一种混凝土温度与温度应力梯度可接受度试验监测装置及方法。
背景技术
对于混凝土坝大尺寸浇筑仓而言，受入仓时差、外界环境条件波动、混凝土散热条件及分区混凝土材料性能差异、分阶段通水冷却措施等复杂因素影响，仓内混凝土温度分布在施工期内普遍存在显著的不均匀性，且这种不均匀性随着混凝土龄期的增长而动态变化，一旦这种不均匀性造成混凝土内部局部温度梯度过大，容易导致混凝土内部产生温度裂缝。
目前，针对混凝土坝浇筑仓内温度及温度应力的研究仍然存在控制手段和测试手段的不足，仍然缺少仓内温度不均匀度可接受度的工程应用标准。因此，有必要对混凝土温度及温度应力梯度的可接受度进行试验分析，以此制定合理可靠的温度控制标准，进一步为混凝土浇筑仓内精细化温控措施的制定提供基础参考和依据。
发明内容
本发明目的是为了提供一种能很好的对混凝土块进行温度的调整，并能很好的获取在不同温度下混凝土块内部不同点温度应力的数据的装置和方法。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种混凝土温度与温度应力梯度可接受度试验监测装置，它包括混凝土加热系统、混凝土冷却系统、以及温度及温度应力监测系统，混凝土加热系统包括电阻丝发热器，电阻丝发热器用于对混凝土块进行加热，混凝土冷却系统用于对混凝土块进行冷却，温度及温度应力监测系统用于对混凝土内部的的温度及温度应力进行检测。
上述电阻丝发热器包括呈环形分布且在端部并接而成的若干个电阻丝单元。
上述电阻丝发热器在浇筑混凝土料振捣过程中埋入，在混凝土块成型后，电阻丝发热器位于混凝土块内。
上述混凝土加热系统包括电阻丝加热箱、控制单元、母线、线路连接底座、并接式电阻丝发热器；混凝土加热系统可实现混凝土内部区域的温度可控加热调节，温度加热采取低压低能缓慢加热的方式；
上述混凝土冷却系统包括冷却水管，冷却水管包括若干U型管单元，多个U型管在同一平面排列形成冷却水管弯折部，冷却水管弯折部包括进水口和出水口。
上述混凝土冷却系统包括液压水箱、电机、压力泵、液压控制单元、过油块、溢流阀、液控单向阀、电磁换向阀、可控冷却机、管路、冷却水管、转换过渡接头、万向轮、水压显示面板，混凝土冷却系统可实现混凝土块内部区域的温度可控冷却调节，冷却水量的调节均由液压控制单元控制，冷却水温由可控冷却机数显调节控制。
上述温度及温度应力监测系统包括监控连接线，监控连接线包括若干横向监控连接线、以及设置在横向监控连接端的若干竖向监控连接线，在竖向监控连接线的端部设有振弦式应变传感器。
上述温度及温度应力监测系统包括应变监测仪、分离式采集器IMP、振弦式应变传感器、监测连接线、计算机、数据传输线、应变监测仪搁置架和计算机搁置架；可实时监测混凝土内部的温度及温度应力数据，数据经传输至计算机后，通过计算分析得到混凝土内部的温度及温度应力梯度可接受度，通过反复进行多工况下的数据监测及计算，最终得到混凝土温度及温度应力梯度可接受度范围。
在使用时，采用以下步骤：
1)分别调控混凝土加热与冷却系统至指定温度c3以及指定温度c4，加热系统升至指定温度c3，冷却系统调至指定温度c4，两套独立系统分别控制不同的温度，以形成混凝土块内部区域不同的温度梯度，调控稳温若干小时后，温度及温度应力监测系统采集温度及温度应力数据；
2)数据传输至计算机后，处理分析数据得到该设计工况下的温度及温度应力梯度；
3)重复步骤1)，调控冷却机维持冷却系统指定温度c4不变，通过调整电阻丝加热系统，逐次以不同的温度阶级升高混凝土至指定温度c1，并保持温度稳定若干小时，分别采集各试验工况下的温度及温度应力数据；
4)完成每种试验工况下的混凝土温度及温度应力监测后，使用混凝土超声波探测仪监测混凝土温度梯度范围内是否存在温度裂缝；
5)分别处理各工况下的温度及温度应力数据，分析混凝土内部温度及温度应力梯度，结合超声波探测仪监测的混凝土内部情况，绘制统计分析表；
6)待混凝土加热系统调控温度指定温度c1后，开展破坏性试验，重复步骤1)至步骤4)的过程，逐步升高混凝土加热系统设定温度，每次增加一定温度c2，稳定温度若干小时t，完成各工况下的混凝土温度及温度应力监测，直至使用混凝土超声波探测仪监测到混凝土温度梯度范围内存在裂缝为止；
7)进一步处理分析数据后得到破坏性试验工况下的温度及温度应力梯度；
8)统计分析后得到混凝土温度与温度应力梯度可接受度的参考范围。
本发明通过调整混凝土加热和冷却系统的温度变化设置多种温差试验工况，以振弦式应变传感器为温度及温度应力监测仪器，采用应变监测仪采集并通过计算分析的方法处理数据，以此丰富混凝土温度应力理论及混凝土温度与温度应力可接受度的试验研究方法，从而为桥梁、公路、隧道、大坝等混凝土结构工程的混凝土内部温度及温度应力梯度的可接受度提供重要参考依据。
附图说明
图1为本发明试验监测装置整体三维结构示意图；
图2为本发明试验监测装置各部件组成结构示意图；
图3为本发明混凝土加热系统组成结构示意图；
图4为本发明混凝土冷却系统组成结构示意图；
图5为本发明温度及温度应力监测系统组成结构示意图。
具体实施方式
如图1至图5所示，一种混凝土温度与温度应力梯度可接受度试验监测装置，它包括混凝土加热系统1、混凝土冷却系统2、以及温度及温度应力监测系统3、混凝土加热系统1包括电阻丝发热器15，电阻丝发热器15用于对混凝土块进行加热，混凝土冷却系统2用于对混凝土块进行冷却，温度及温度应力监测系统3用于对混凝土内部的的温度及温度应力进行检测，这样实现了混凝土内部温度与温度应力梯度的实时监测；基于大量监测数据，分析温度与温度应力梯度可接受度范围。本发明通过调整混凝土加热和冷却系统的温度变化设置多种温差试验工况，以振弦式应变传感器为温度及温度应力监测仪器，采用应变监测仪采集并通过计算分析的方法处理数据，以此丰富混凝土温度应力理论及混凝土温度与温度应力可接受度的试验研究方法；
所述电阻丝发热器15包括呈环形分布且在端部并接而成的若干个电阻丝单元，单个电阻丝单元的纵向长度为0.5m，其能实现温度的快速均匀加热。
所述电阻丝发热器15在浇筑混凝土料振捣过程中埋入，在混凝土块成型后，电阻丝发热器15位于混凝土块内。
所述混凝土加热系统1包括电阻丝加热箱11、控制单元12、母线13、线路连接底座14、并接式电阻丝发热器15；混凝土加热系统1可实现混凝土内部区域的温度可控加热调节，温度加热采取低压低能缓慢加热的方式；
所述混凝土冷却系统2包括冷却水管211，冷却水管211包括若干U型管单元，多个U型管在同一平面排列形成冷却水管弯折部，冷却水管弯折部包括进水口和出水口。
所述混凝土冷却系统2包括液压水箱21、电机22、压力泵23、液压控制单元24、过油块25、溢流阀26、液控单向阀27、电磁换向阀28、可控冷却机29、管路210、冷却水管211、转换过渡接头212、万向轮213、水压显示面板214，混凝土冷却系统2可实现混凝土块内部区域的温度可控冷却调节，冷却水量的调节均由液压控制单元控制，冷却水温由可控冷却机29数显调节控制。
所述温度及温度应力监测系统3包括监控连接线34，监控连接线34包括若干横向监控连接线、以及设置在横向监控连接端的若干竖向监控连接线，在竖向监控连接线的端部设有振弦式应变传感器33，这样可以在混凝土块中设置足量的振弦式应变传感器33，满足更高精度测量的需求。
所述温度及温度应力监测系统3包括应变监测仪31、分离式采集器IMP32、振弦式应变传感器33、监测连接线34、计算机35、数据传输线36、应变监测仪搁置架37和计算机搁置架38；可实时监测混凝土内部的温度及温度应力数据，数据经传输至计算机后，通过计算分析得到混凝土内部的温度及温度应力梯度可接受度，通过反复进行多工况下的数据监测及计算，最终得到混凝土温度及温度应力梯度可接受度范围。
关于混凝土块，试验用混凝土块浇筑尺寸为2x1x1m(长x宽x高)，在浇筑混凝土料振捣过程中，分别埋入并接式电阻丝发热器15、冷却水管211和振弦式应变传感器(可同时进行温度及应变监测)33，各埋入混凝土内部的设备中心位置定位尺寸分别为0.5x0.5x0.5m、1.5x0.5x0.5m、1x0.5x0.5m；其中振弦式应变传感器33(可同时进行温度及应变监测)均匀阵列布置27支(三层，每层9支)，阵列尺寸为0.3x0.3x0.3m；
在使用时，采用以下步骤：
1)分别调控混凝土加热与冷却系统至指定温度c3以及指定温度c4，加热系统升至指定温度c3，冷却系统调至指定温度c4，两套独立系统分别控制不同的温度，以形成混凝土块内部区域不同的温度梯度，调控稳温若干小时后，温度及温度应力监测系统3采集温度及温度应力数据；
2)数据传输至计算机后，处理分析数据得到该设计工况下的温度及温度应力梯度；
3)重复步骤1)，调控冷却机维持冷却系统指定温度c4不变，通过调整电阻丝加热系统，逐次以不同的温度阶级升高混凝土至指定温度c1，并保持温度稳定若干小时，分别采集各试验工况下的温度及温度应力数据；
4)完成每种试验工况下的混凝土温度及温度应力监测后，使用混凝土超声波探测仪监测混凝土温度梯度范围内是否存在温度裂缝；
5)分别处理各工况下的温度及温度应力数据，分析混凝土内部温度及温度应力梯度，结合超声波探测仪监测的混凝土内部情况，绘制统计分析表；
6)待混凝土加热系统调控温度指定温度c1后，开展破坏性试验，重复步骤1)至步骤4)的过程，逐步升高混凝土加热系统设定温度，每次增加一定温度c2，稳定温度若干小时t，完成各工况下的混凝土温度及温度应力监测，直至使用混凝土超声波探测仪监测到混凝土温度梯度范围内存在裂缝为止；
7)进一步处理分析数据后得到破坏性试验工况下的温度及温度应力梯度；
8)统计分析后得到混凝土温度与温度应力梯度可接受度的参考范围。
为了便于实施，作为一个实施例，可以选择的，指定温度c1为30摄氏度，每次增加的温度c2为1摄氏度，指定温度c3可选16摄氏度，指定温度c4可选14摄氏度，时间1h≤t≤2h。
本发明通过调整混凝土加热和冷却系统的温度变化设置多种温差试验工况，以振弦式应变传感器为温度及温度应力监测仪器，采用应变监测仪采集并通过计算分析的方法处理数据，以此丰富混凝土温度应力理论及混凝土温度与温度应力可接受度的试验研究方法，从而为桥梁、公路、隧道、大坝等混凝土结构工程的混凝土内部温度及温度应力梯度的可接受度提供重要参考依据。
Claims (9)
1.一种混凝土温度与温度应力梯度可接受度试验监测装置，其特征在于：它包括混凝土加热系统（1）、混凝土冷却系统（2）、以及温度及温度应力监测系统（3）、混凝土加热系统（1）包括电阻丝发热器（15），电阻丝发热器（15）用于对混凝土块进行加热，混凝土冷却系统（2）用于对混凝土块进行冷却，温度及温度应力监测系统（3）用于对混凝土内部的的温度及温度应力进行检测。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土温度与温度应力梯度可接受度试验监测装置，其特征在于：所述电阻丝发热器（15）包括呈环形分布且在端部并接而成的若干个电阻丝单元。
3.根据权利要求2所述的一种混凝土温度与温度应力梯度可接受度试验监测装置，其特征在于：所述电阻丝发热器（15）在浇筑混凝土料振捣过程中埋入，在混凝土块成型后，电阻丝发热器（15）位于混凝土块内。
4.根据权利要求2所述的一种混凝土温度与温度应力梯度可接受度试验监测装置，其特征在于：所述混凝土加热系统（1）包括电阻丝加热箱（11）、控制单元（12）、母线（13）、线路连接底座（14）、并接式电阻丝发热器（15）；混凝土加热系统（1）可实现混凝土内部区域的温度可控加热调节，温度加热采取低压低能缓慢加热的方式。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土温度与温度应力梯度可接受度试验监测装置，其特征在于：所述混凝土冷却系统（2）包括冷却水管（211），冷却水管（211）包括若干U型管单元，多个U型管在同一平面排列形成冷却水管弯折部，冷却水管弯折部包括进水口和出水口。
6.根据权利要求5所述的一种混凝土温度与温度应力梯度可接受度试验监测装置，其特征在于：所述混凝土冷却系统（2）包括液压水箱（21）、电机（22）、压力泵（23）、液压控制单元（24）、过油块（25）、溢流阀（26）、液控单向阀（27）、电磁换向阀（28）、可控冷却机（29）、管路（210）、冷却水管（211）、转换过渡接头（212）、万向轮（213）、水压显示面板（214），混凝土冷却系统（2）可实现混凝土块内部区域的温度可控冷却调节，冷却水量的调节均由液压控制单元控制，冷却水温由可控冷却机（29）数显调节控制。
7.根据权利要求1至6其中之一所述的一种混凝土温度与温度应力梯度可接受度试验监测装置，其特征在于：所述温度及温度应力监测系统（3）包括监控连接线（34），监控连接线（34）包括若干横向监控连接线、以及设置在横向监控连接端的若干竖向监控连接线，在竖向监控连接线的端部设有振弦式应变传感器（33）。
8.根据权利要求7所述的一种混凝土温度与温度应力梯度可接受度试验监测装置，其特征在于：所述温度及温度应力监测系统（3）包括应变监测仪（31）、分离式采集器IMP（32）、振弦式应变传感器（33）、监测连接线（34）、计算机（35）、数据传输线（36）、应变监测仪搁置架（37）和计算机搁置架（38）；可实时监测混凝土内部的温度及温度应力数据，数据经传输至计算机后，通过计算分析得到混凝土内部的温度及温度应力梯度可接受度，通过反复进行多工况下的数据监测及计算，最终得到混凝土温度及温度应力梯度可接受度范围。
9.根据权利要求1或2或3或4或5或6或8所述的一种混凝土温度与温度应力梯度可接受度试验监测装置，其特征在于，在使用时，采用以下步骤：
1）分别调控混凝土加热与冷却系统至指定温度c3以及指定温度c4，加热系统升至指定温度c3，冷却系统调至指定温度c4，两套独立系统分别控制不同的温度，以形成混凝土块内部区域不同的温度梯度，调控稳温若干小时后，温度及温度应力监测系统（3）采集温度及温度应力数据；
2）数据传输至计算机后，处理分析数据得到该设计工况下的温度及温度应力梯度；
3）重复步骤1），调控冷却机维持冷却系统指定温度c4不变，通过调整电阻丝加热系统，逐次以不同的温度阶级升高混凝土至指定温度c1，并保持温度稳定若干小时，分别采集各试验工况下的温度及温度应力数据；
4）完成每种试验工况下的混凝土温度及温度应力监测后，使用混凝土超声波探测仪监测混凝土温度梯度范围内是否存在温度裂缝；
5）分别处理各工况下的温度及温度应力数据，分析混凝土内部温度及温度应力梯度，结合超声波探测仪监测的混凝土内部情况，绘制统计分析表；
6）待混凝土加热系统调控温度指定温度c1后，开展破坏性试验，重复步骤1）至步骤4）的过程，逐步升高混凝土加热系统设定温度，每次增加一定温度c2，稳定温度若干小时t，完成各工况下的混凝土温度及温度应力监测，直至使用混凝土超声波探测仪监测到混凝土温度梯度范围内存在裂缝为止；
7）进一步处理分析数据后得到破坏性试验工况下的温度及温度应力梯度；
8）统计分析后得到混凝土温度与温度应力梯度可接受度的参考范围。
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