CN112649463A - 一种基于混凝土绝热温升的自生体积变形测试设备 - Google Patents

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王露
任志盛
王浩
葛宇川
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Abstract

本发明公开了一种基于混凝土绝热温升的自生体积变形测试设备，包括绝热试验箱、钢桶、加热器、环境温度传感器、试件温度传感器、电阻应变计和计算机控制系统；钢桶安装在所述绝热试验箱中，在钢桶内装有待测量的混凝土试样，并且在钢桶内部混凝土试样中埋设试件温度传感器、试件pH值传感器以及电阻应变计；所述绝热试验箱和钢桶的空腔部分装有液体，并在其中设置有环境温度传感器和加热器。本发明能准确测试混凝土的绝热温升、以及相应温度变化条件下的自生体积变形和孔隙溶液pH值，以便获取坝体内部混凝土热学性能、变形性能及碱度的长期变化规律。该设备操作简单，实用性强。

Description

一种基于混凝土绝热温升的自生体积变形测试设备
技术领域
本发明属于混凝土建筑技术领域，尤其涉及一种基于混凝土绝热温升的自生体积变形测试设备。
背景技术
混凝土的内部放热性能对混凝土的结构性能的影响越来越受人们的重视，尤其是在大体积混凝土中。混凝土的绝热温升是在绝热条件下，由于混凝土中胶凝材料的水化而引起的温度升高值。由于混凝土的热传导性能较差，在连续浇筑的大体积混凝土内部的温升接近混凝土的绝热温升值，容易产生温度裂缝。
混凝土自生体积变形是由于混凝土内胶凝材料的水化作用引起的，混凝土的自生体积变形易使混凝土产生裂缝，影响混凝土结构的服役性能。
目前水工混凝土的性能测试主要按照《DL/T 5150-2017水工混凝土试验规程》进行，对试验条件有严格要求，标准养护室温度控制在20±3℃，自生体积变形试验的环境温度控制在20±2℃，这与坝体内部混凝土温度相差较大，因而实验室测得的混凝土自生体积变形等性能不能反映实际情况，这导致相关结构计算的参数设置实际上是不准确的，严重影响结构计算分析的可靠性。
发明内容
针对背景技术中现存的技术问题，本发明提供一种基于混凝土绝热温升的自生体积变形测试设备，以准确测试混凝土的绝热温升、以及相应温度变化条件下的自生体积变形和孔隙溶液pH值。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种基于混凝土绝热温升的自生体积变形测试设备，包括绝热试验箱、钢桶、加热器、环境温度传感器、试件温度传感器、电阻应变计和计算机控制系统；钢桶安装在所述绝热试验箱中，在钢桶内装有待测量的混凝土试样，并且在钢桶内部混凝土试样中埋设试件温度传感器、试件pH值传感器以及电阻应变计；所述绝热试验箱和钢桶的空腔部分装有液体，并在其中设置有环境温度传感器和加热器。
进一步，所述环境温度传感器、试件温度传感器、电阻应变计均以及加热器均与计算机控制系统相连；所述环境温度传感器、试件温度传感器和电阻应变计的测定均由计算机控制系统显示，试件温度传感器采集温度传输到计算机控制系统，环境温度传感采集箱体内水温度传输到计算机控制系统，计算机控制系统通过控制加热器使绝热试验箱和钢桶的空腔部分液体温度与混凝土内部温度相同。
进一步，所述绝热试验箱的底部设置有绝热板，所述钢桶放置在绝热试验箱底部的绝热板上。
进一步，还包括试件PH传感器，所述试件PH传感器连接所述计算机控制系统，计算机控制系统显示混凝土试样内部pH值。
进一步，所述的绝热试验箱采用绝热材料制成。
进一步，所述环境温度传感器、试件温度传感器、试件PH传感器、应变计以及加热器均通过导线与所述计算机控制系统相连。
进一步，所述的计算机控制系统位于绝热试验箱的外部。
进一步，所述的试件温度传感器设置为两个，且对称布置在混凝土试件中，用以准确测量混凝土试件内部温度。
进一步，所述的环境温度传感器设置为两个，且对称布置在混凝土试件中。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.该设备可反映坝体或大体积混凝土内部的绝热温升以及在绝热温升变化过程中的自生体积变形；
2.该设备可模拟不同的施工环境、不同的环境温度，如夏季施工或冬季施工的情况，更加接近混凝土自生体积变形的真实情况。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为试件温度传感器和pH值传感器安装放置示意图；
其中：1-绝热试验箱，2-绝热板，3-钢桶，4-液体，5-加热器，6-环境温度传感器，7-试件温度传感器，8-pH值传感器，9-电阻应变计，10-计算机控制系统，11-混凝土试样。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，本发明实施例提供种基于混凝土绝热温升的自生体积变形测试设备，包含绝热试验箱1，绝热板2，钢桶3，液体4，加热器5，环境温度传感器6，试件温度传感器7，pH值传感器8，电阻应变计9，计算机控制系统10。其中钢桶3安装在所述绝热试验箱1中，在钢桶内装有待测量的混凝土试样11，并且在钢桶3内部混凝土试样11中埋设试件温度传感器7、试件pH值传感器8以及电阻应变计9；绝热试验箱1和钢桶3的空腔部分装有液体4，在本实施例中，液体4选用水，并在其中设置有环境温度传感器6和加热器5。
在试验开始前需做一定的准备工作；在试验前24h将待试验的混凝土拌合用料放置室内，使其温度与室温一致(如对拌合物浇筑温度有专门的要求时，则按要求控制拌合物的初始温度)，使电子仪器部件(环境温度传感器6、pH值传感器7、电阻应变计9、加热器5以及计算机控制系统10)处于准备工作状态。
将混凝土拌合料装入钢桶3中(钢桶表面可涂层黄油，以便使混凝土脱落)，按照规范要求拌制成待测的混凝土；将与混凝土拌合物温度相同的水加入绝热试验箱中1，并盖好密封绝热试验箱盖。
随着混凝土中胶凝材料的水化作用，混凝土内部温度逐渐升高，混凝土内部温度经试件温度传感器7传入计算机控制系统10并记录，同时计算机控制系统10控制加热器5改变绝热试验箱1中水的温度，使环境温度传感器6与试件温度传感器7测得的温度相同。补偿混凝土温升，使混凝土处于绝热状态。
计算机控制系统10实时记录试件温度传感器7、pH值传感器8及电阻应变计9的数值，并将电信号反馈到计算机内，绘制三者随时间变化的曲线并显示。
待混凝土水化完成后即可得出混凝土的绝热温升及在其相应温度变化下的自生体积变形和pH值。
工作完毕后，关闭各电子仪器部件，拆卸混凝土试件，并对混凝土残渣及水进行清理。
工作原理：本发明由绝热试验箱1来提供可靠的绝热试验环境，箱体由绝热材料组成，箱体内部底板与钢桶3之间用绝热板2隔开，最大限度的保障箱体内部与外界减少热交换；环境温度传感器6、试件温度传感器7、pH值传感器8均为两个，取其平均值为相应值；待测的混凝土试样放到钢桶3中，试件温度传感器7采集温度传输到计算机控制系统10，环境温度传感6采集箱体内水温度传输到计算机控制系统10，计算机控制系统10通过控制加热器5使水温与混凝土内部温度相同，最终测出混凝土试件的绝热温升及在其相应温度变化下的自生体积变形和pH值随着水化过程的变化。
上述实施例只是用于对本发明的举例和说明，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明不局限于上述实施例，根据本发明教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围内。

Claims (9)

1.一种基于混凝土绝热温升的自生体积变形测试设备，其特征在于：包括绝热试验箱、钢桶、加热器、环境温度传感器、试件温度传感器、电阻应变计和计算机控制系统；钢桶安装在所述绝热试验箱中，在钢桶内装有待测量的混凝土试样，并且在钢桶内部混凝土试样中埋设试件温度传感器、试件pH值传感器以及电阻应变计；所述绝热试验箱和钢桶的空腔部分装有液体，并在其中设置有环境温度传感器和加热器。
2.根据权利要求1所述的一种基于混凝土绝热温升的自生体积变形测试设备，其特征在于：所述环境温度传感器、试件温度传感器、电阻应变计均以及加热器均与计算机控制系统相连；所述环境温度传感器、试件温度传感器和电阻应变计的测定均由计算机控制系统显示，试件温度传感器采集温度传输到计算机控制系统，环境温度传感采集箱体内水温度传输到计算机控制系统，计算机控制系统通过控制加热器使绝热试验箱和钢桶的空腔部分液体温度与混凝土内部温度相同。
3.根据权利要求1所述的一种基于混凝土绝热温升的自生体积变形测试设备，其特征在于：所述绝热试验箱的底部设置有绝热板，所述钢桶放置在绝热试验箱底部的绝热板上。
4.根据权利要求1所述的一种基于混凝土绝热温升的自生体积变形测试设备，其特征在于：还包括试件PH传感器，所述试件PH传感器连接所述计算机控制系统，计算机控制系统显示混凝土试样内部pH值。
5.根据权利要求1所述的一种基于混凝土绝热温升的自生体积变形测试设备，其特征在于：所述的绝热试验箱采用绝热材料制成。
6.根据权利要求1所述的一种基于混凝土绝热温升的自生体积变形测试设备，其特征在于：所述环境温度传感器、试件温度传感器、试件PH传感器、应变计以及加热器均通过导线与所述计算机控制系统相连。
7.根据权利要求1所述的一种基于混凝土绝热温升的自生体积变形测试设备，其特征在于：所述的计算机控制系统位于绝热试验箱的外部。
8.根据权利要求1所述的一种基于混凝土绝热温升的自生体积变形测试设备，其特征在于：所述的试件温度传感器设置为两个，且对称布置在混凝土试件中，用以准确测量混凝土试件内部温度。
9.根据权利要求1所述的一种基于混凝土绝热温升的自生体积变形测试设备，其特征在于：所述的环境温度传感器设置为两个，且对称布置在混凝土试件中。
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