CN116660452A - 一种能用于测试隧道抗火性能的装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于防火试验装置技术领域，提供一种能用于测试隧道抗火性能的装置,包括外箱体，外箱体的一侧壁上设置有观察窗，外箱体的顶部设置有开口，开口的边部铰接有顶盖；燃烧基台，燃烧基台的顶部设置有支撑组件，支撑组件用于放置耐火试件，燃烧基台的顶部开设有燃烧腔，燃烧腔的底部和侧壁上分别设置底燃烧单元和侧燃烧单元；承载力加载组件，承载力加载组件设置在顶盖内，承载力加载组件的施压端与耐火试件对应设置；气体检测组件，气体检测组件与外箱体连通，气体检测组件用于检测试验后产生的有毒有害气体是否超标。本发明可以在多种火源位置下检测隧道防火板在火灾过程中是否会产生有毒有害气体，并且可以观察防火板形变过程。

Description

一种能用于测试隧道抗火性能的装置

技术领域

本发明属于防火试验装置技术领域，尤其涉及一种能用于测试隧道抗火性能的装置。

背景技术

由于隧道结构的特征，其内部一般为半封闭状态，当隧道内发生火灾时，高温烟气会迅速向隧道顶部蔓延，并逐渐向两侧扩散，使顶部区域温度在短时间内快速上升，且温度不宜扩散。如果不采取有效措施，极易造成隧道顶部混凝土破裂，影响整体结构安全，甚至带来其他灾害。在隧道混凝土结构表面设置防火保护板等防火隔离材料能够在隧道发生火情危险时减缓隧道混凝土结构的升温，对隧道混凝土结构起到有效的保护作用，使隧道结构不被破坏。

隧道防火保护板可用来提高隧道结构的耐火极限。由于隧道防火保护板在高温或者是火灾影响下稳定性比较好，并且通常不会产生放射性物质及有害气体，在公路、城市快速通道、山岭隧道、一/二类隧道及非承重隧道结构等的防火保护方面应用较为广泛。

由于隧道防火保护板的防火能力对隧道抗火性能的好坏具有重要作用，因此，对隧道防火保护板的性能测试显得尤为重要，现有的防火保护板测试装置提供的火源位置单一，且仅能测试防火板的耐受温度，无法检测防火板在火灾过程中是否会产生有毒有害气体，也无法对防火板在炙烤过程中的形变过程进行观察，因此，亟需一种可以在多种火源位置下检测隧道防火板在火灾过程中是否会产生有毒有害气体，并且可以观察防火板形变过程，进而准确评定隧道抗火能力的能用于测试隧道抗火性能的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种能用于测试隧道抗火性能的装置，以解决上述问题，达到可以在多种火源位置下检测隧道防火板在火灾过程中是否会产生有毒有害气体，并且可以观察防火板形变过程，进而准确评定隧道抗火能力的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种能用于测试隧道抗火性能的装置，包括；

外箱体，所述外箱体的一侧壁上设置有观察窗，所述外箱体的顶部设置有开口，所述开口的边部铰接有顶盖，所述顶盖与所述外箱体之间设置有锁紧组件；

燃烧基台，所述燃烧基台设置在所述外箱体内，所述燃烧基台的顶部设置有支撑组件，所述支撑组件用于放置耐火试件，所述燃烧基台的顶部向下开设有燃烧腔，所述燃烧腔的底部和侧壁上分别设置有底燃烧单元和侧燃烧单元，所述底燃烧单元用于直接燃烧所述耐火试件，所述侧燃烧单元用于在所述耐火试件的底部制造高温环境；

承载力加载组件，所述承载力加载组件设置在所述顶盖内，所述承载力加载组件的施压端与所述耐火试件的上表面对应设置；

气体检测组件，所述气体检测组件与所述外箱体内部连通，所述气体检测组件用于检测试验后产生的有毒有害气体是否超标。

优选的，所述承载力加载组件包括开设在所述顶盖上的顶盖开口，所述顶盖开口的两相对侧壁上分别开设有滑槽，所述滑槽内滑动连接有滑动板，所述滑动板上固定连接有加载部，所述加载部位于所述顶盖开口内且与所述耐火试件对应设置。

优选的，所述加载部包括固定贯穿在所述滑动板上的推动柱，所述推动柱内竖向开设有伸缩滑槽，所述伸缩滑槽内滑动连接有伸缩杆，所述伸缩杆的底端固定连接有压块，所述压块与所述伸缩杆之间设置有压力传感器，所述伸缩杆的顶端与所述伸缩滑槽之间固定连接有电动推杆。

优选的，所述支撑组件包括两组支撑架，所述支撑架竖向滑动连接在所述燃烧基台顶部的两相对边部，所述耐火试件与所述支撑架的顶部对应设置，所述支撑架的底部与所述燃烧基台之间传动连接有第一丝杆，所述第一丝杆远离所述支撑架的一端传动连接有第一电机，所述第一电机固定连接在所述燃烧基台内。

优选的，所述底燃烧单元包括若干铰接在所述燃烧腔底部的底燃烧喷嘴，若干所述底燃烧喷嘴用于向所述耐火试件喷射火焰，若干所述底燃烧喷嘴的底部分别铰接有铰接座，所述燃烧基台内转动连接有若干第二丝杆，若干所述第二丝杆分别与若干所述铰接座传动连接，若干所述第二丝杆的一端分别传动连接有第二电机，若干所述第二电机固定连接在所述燃烧基台内。

优选的，所述侧燃烧单元包括若干侧燃烧喷嘴，若干所述侧燃烧喷嘴分别水平固定连接在所述燃烧腔的两相对侧壁上。

优选的，所述气体检测组件包括连通在所述外箱体一侧壁顶部的导气管，所述导气管上连通有电子阀门，所述导气管远离所述外箱体的一侧连通有气体成分检测仪。

优选的，所述外箱体的一侧壁上固定连接有换气扇，所述换气扇位于所述外箱体外侧的一端可拆卸连接有堵盖。

优选的，所述锁紧组件包括固定连接在所述顶盖远离所述铰接端的侧壁上的第一凸台和固定连接在所述外箱体侧壁上的第二凸台，所述第一凸台与所述第二凸台之间通过紧固螺栓固定连接。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：观察窗的主要作用是便于在测试过程中观察耐火试件的形变过程；锁紧组件的主要作用是在测试过程中使顶盖和外箱体紧密连接，使测试产生的气体不会大量逸散；支撑组件的主要作用是放置耐火试件并调节耐火试件与底燃烧单元或侧燃烧单元之间的距离；底燃烧单元的主要作用是在耐火试件的底部直接火烧耐火试件；侧燃烧单元的主要作用是在耐火试件的底部模拟火灾现场的高温环境；承载力加载组件的主要作用是直接下压耐火试件，测试火灾后耐火试件的结构强度；气体检测组件的主要作用是检测耐火试件在测试后产生的气体成分。整体上，本发明可以提供多种火源位置下对耐火试件的火灾模拟，并且可以检测耐火试件在火灾过程中是否会产生有毒有害气体，同时，本发明还可以使火灾过程中耐火试件的形变过程可监测，使得耐火试件的测试过程更加全面，对最终隧道抗火性能的评定测试更加准确、客观。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明测试装置的主视剖视图；

图2为图1中的A局部放大图；

图3为图1种的B局部放大图；

其中，1、外箱体；2、燃烧基台；3、底燃烧喷嘴；4、第一电机；5、第一丝杆；6、支撑架；7、侧燃烧喷嘴；8、换气扇；9、堵盖；10、观察窗；11、高速相机；12、顶盖；13、滑动板；14、滑槽；15、电子阀门；16、导气管；17、气体成分检测仪；18、第二丝杆；19、铰接座；20、第二电机；21、顶盖开口；22、压块；23、压力传感器；24、伸缩杆；25、电动推杆；26、推动柱；27、伸缩滑槽；28、耐火试件；29、第一凸台；30、紧固螺栓；31、控制台；32、燃烧腔；33、第二凸台。

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-图3，本发明提供了一种能用于测试隧道抗火性能的装置，包括；

外箱体1，外箱体1的一侧壁上设置有观察窗10，外箱体1的顶部设置有开口，开口的边部铰接有顶盖12，顶盖12与外箱体1之间设置有锁紧组件；

燃烧基台2，燃烧基台2设置在外箱体1内，燃烧基台2的顶部设置有支撑组件，支撑组件用于放置耐火试件28，燃烧基台2的顶部向下开设有燃烧腔32，燃烧腔32的底部和侧壁上分别设置有底燃烧单元和侧燃烧单元，底燃烧单元用于直接燃烧耐火试件28，侧燃烧单元用于在耐火试件28的底部制造高温环境；

承载力加载组件，承载力加载组件设置在顶盖12内，承载力加载组件的施压端与耐火试件28的上表面对应设置；

气体检测组件，气体检测组件与外箱体1内部连通，气体检测组件用于检测试验后产生的有毒有害气体是否超标。

观察窗10的主要作用是便于在测试过程中观察耐火试件28的形变过程；锁紧组件的主要作用是在测试过程中使顶盖12和外箱体1紧密连接，使测试产生的气体不会大量逸散；支撑组件的主要作用是放置耐火试件28并调节耐火试件28与底燃烧单元或侧燃烧单元之间的距离；底燃烧单元的主要作用是在耐火试件28的底部直接火烧耐火试件28；侧燃烧单元的主要作用是在耐火试件28的底部模拟火灾现场的高温环境；承载力加载组件的主要作用是直接下压耐火试件28，测试火灾后耐火试件28的结构强度；气体检测组件的主要作用是检测耐火试件28在测试后产生的气体成分。整体上，本发明可以提供多种火源位置下对耐火试件的火灾模拟，并且可以检测耐火试件在火灾过程中是否会产生有毒有害气体，同时，本发明还可以使火灾过程中耐火试件的形变过程可监测，使得耐火试件的测试过程更加全面，对最终隧道抗火性能的评定测试更加准确、客观。

进一步优化方案，本发明还包括控制台31，支撑组件、底燃烧单元、侧燃烧单元、承载力加载组件和气体检测组件分别与控制台31电性连接。

进一步优化方案，外箱体1的外侧设置有高速相机11。高速相机11通过观察窗10监控耐火试件28的形变过程。

进一步优化方案，承载力加载组件包括开设在顶盖12上的顶盖开口21，顶盖开口21的两相对侧壁上分别开设有滑槽14，滑槽14内滑动连接有滑动板13，滑动板13上固定连接有加载部，加载部位于顶盖开口21内且与耐火试件28对应设置。

如图1和图2所示，滑动板13在滑槽14内进行滑动的同时，可以将顶盖12进行密封，避免在测试过程中产生的气体从顶盖开口21处大量逸散。

进一步优化方案，加载部包括固定贯穿在滑动板13上的推动柱26，推动柱26内竖向开设有伸缩滑槽27，伸缩滑槽27内滑动连接有伸缩杆24，伸缩杆24的底端固定连接有压块22，压块22与伸缩杆24之间设置有压力传感器23，伸缩杆24的顶端与伸缩滑槽27之间固定连接有电动推杆25。

如图1和图3所示，通过滑动板13的滑动，可以实现推动柱26在顶盖开口21内的左右位置移动，进而改变对耐火试件28的施力位置，使得对耐火试件的结构强度的测试过程更加全面、合理。在移动推动柱26，将压块22移动到耐火试件28上方合适的位置后，通过控制台31控制电动推杆25伸长，将伸缩杆24从推动柱26内向下推出，伸缩杆24伸出带动压块22与耐火试件28接触并挤压耐火试件28。压力传感器23通过检测缩杆24对压块22的压力间接测试出耐火试件28在火灾后可以承受的最大压力，进而便于评价出耐火试件28的结构强度。

进一步优化方案，支撑组件包括两组支撑架6，支撑架6竖向滑动连接在燃烧基台2顶部的两相对边部，耐火试件28与支撑架6的顶部对应设置，支撑架6的底部与燃烧基台2之间传动连接有第一丝杆5，第一丝杆5远离支撑架6的一端传动连接有第一电机4，第一电机4固定连接在燃烧基台2内。

如图1所示，当需要增加耐火试件28距火源的距离时，通过控制台31控制两组第一电机4转动，两组第一电机4转动分别带动两组第一丝杆5转动，两组第一丝杆5转动时通过螺纹传动，带动两组支撑架6同步向上将耐火试件28提高。当需要减小耐火试件28与火源之间的距离时，通过控制台31控制第一电机4反转，即可实现耐火试件28的下降。

进一步优化方案，底燃烧单元包括若干铰接在燃烧腔32底部的底燃烧喷嘴3，若干底燃烧喷嘴3用于向耐火试件28喷射火焰，若干底燃烧喷嘴3的底部分别铰接有铰接座19，燃烧基台2内转动连接有若干第二丝杆18，若干第二丝杆18分别与若干铰接座19传动连接，若干第二丝杆18的一端分别传动连接有第二电机20，若干第二电机20固定连接在燃烧基台2内。

如图1和图2所示，当需要测试耐火试件28直接在火焰烘烤下的抗火性能时，可通过控制台31控制底燃烧喷嘴3喷出火焰，从下往上直接对耐火试件28的底部进行灼烧。通过控制第二电机20转动，第二电机20带动第二丝杆18进行转动，第二丝杆18转动时通过螺纹传动使铰接座19在第二丝杆18上进行移动，从而带动底燃烧喷嘴3绕其与燃烧基台2的铰接点进行角度偏转，从而改变底燃烧喷嘴3的火焰喷射角度，从而改变对耐火试件28的灼烧位置，可使测试过程更具有针对性。

进一步优化方案，侧燃烧单元包括若干侧燃烧喷嘴7，若干侧燃烧喷嘴7分别水平固定连接在燃烧腔32的两相对侧壁上。

如图1所示，由于隧道火灾发生时，并非所有防火板都处于火焰直接灼烧的状态下，因此，对防火板在高温环境下的性能对比测试也尤为重要。当仅需要提供高温烘烤环境时，可通过控制台31控制若干侧燃烧喷嘴7水平喷出火焰，在耐火试件28的底部制造出高温烘烤的环境。

进一步优化方案，气体检测组件包括连通在外箱体1一侧壁顶部的导气管16，导气管16上连通有电子阀门15，导气管16远离外箱体1的一侧连通有气体成分检测仪17。

气体成分检测仪17选用SGA-608系列多参数气体分析仪。如图1所示，在火灾模拟过程结束后，打开电子阀门15，使模拟过程中产生的气体进入到气体成分检测仪17中，由气体成分检测仪17分析检测出燃烧后的气体成分是否符合要求。

进一步优化方案，外箱体1的一侧壁上固定连接有换气扇8，换气扇8位于外箱体1外侧的一端可拆卸连接有堵盖9。

如图1所示，换气扇8可为外箱体1内充入新鲜空气，确保燃烧过程充分进行。在燃烧过程结束后可通过盖上堵盖9，防止外箱体1内的气体外溢。

进一步优化方案，锁紧组件包括固定连接在顶盖12远离铰接端的侧壁上的第一凸台29和固定连接在外箱体1侧壁上的第二凸台33，第一凸台29与第二凸台33之间通过紧固螺栓30固定连接。

如图1所示，在将顶盖12盖在外箱体1的开口处后，可通过使用紧固螺栓30将第一凸台29与第二凸台33之间进行刚性连接，来确保顶盖12与外箱体1之间的紧密连接，以防止外箱体1中的气体出现大量外溢的情况出现。

本实施例的工作过程如下：打开顶盖12，将耐火试件28放置在两组支撑架6上，使耐火试件28处于燃烧基台2的上方。之后，将高速相机11放置在外箱体1外侧，并通过观察窗10对准耐火试件28，通过控制台31控制第一电机4来调整耐火试件28处于合适高度；

关闭顶盖12，利用紧固螺栓30将顶盖12与外箱体1紧密连接并封堵外箱体1顶部的开口；

根据测试项目，通过控制台31控制底燃烧喷嘴3或侧燃烧喷嘴7喷出火焰，对耐火试件28进行灼烧或烘烤，过程中，通过高速相机11可实时检测耐火试件28的形变过程，根据燃烧情况，可适时取下堵盖9并启动换气扇8，向外箱体1内充入空气，确保燃烧过程充分进行；

在燃烧过程结束后，在确保堵盖9安装在换气扇8的情况下，打开电子阀门15，使气体进入到气体成分检测仪17中进行气体成分检测，同时手动移动推动柱26至合适位置，控制电动推杆25使压块22挤压耐火试件28，并通过压力传感器23检测的数值判断出耐火试件28在模拟火灾后的结构强度是否达标。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“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，而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。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种能用于测试隧道抗火性能的装置，其特征在于，包括；

外箱体(1)，所述外箱体(1)的一侧壁上设置有观察窗(10)，所述外箱体(1)的顶部设置有开口，所述开口的边部铰接有顶盖(12)，所述顶盖(12)与所述外箱体(1)之间设置有锁紧组件；

燃烧基台(2)，所述燃烧基台(2)设置在所述外箱体(1)内，所述燃烧基台(2)的顶部设置有支撑组件，所述支撑组件用于放置耐火试件(28)，所述燃烧基台(2)的顶部向下开设有燃烧腔(32)，所述燃烧腔(32)的底部和侧壁上分别设置有底燃烧单元和侧燃烧单元，所述底燃烧单元用于直接燃烧所述耐火试件(28)，所述侧燃烧单元用于在所述耐火试件(28)的底部制造高温环境；

承载力加载组件，所述承载力加载组件设置在所述顶盖(12)内，所述承载力加载组件的施压端与所述耐火试件(28)的上表面对应设置；

气体检测组件，所述气体检测组件与所述外箱体(1)内部连通，所述气体检测组件用于检测试验后产生的有毒有害气体是否超标。

2.根据权利要求1所述的一种能用于测试隧道抗火性能的装置，其特征在于：所述承载力加载组件包括开设在所述顶盖(12)上的顶盖开口(21)，所述顶盖开口(21)的两相对侧壁上分别开设有滑槽(14)，所述滑槽(14)内滑动连接有滑动板(13)，所述滑动板(13)上固定连接有加载部，所述加载部位于所述顶盖开口(21)内且与所述耐火试件(28)对应设置。

3.根据权利要求2所述的一种能用于测试隧道抗火性能的装置，其特征在于：所述加载部包括固定贯穿在所述滑动板(13)上的推动柱(26)，所述推动柱(26)内竖向开设有伸缩滑槽(27)，所述伸缩滑槽(27)内滑动连接有伸缩杆(24)，所述伸缩杆(24)的底端固定连接有压块(22)，所述压块(22)与所述伸缩杆(24)之间设置有压力传感器(23)，所述伸缩杆(24)的顶端与所述伸缩滑槽(27)之间固定连接有电动推杆(25)。

4.根据权利要求1所述的一种能用于测试隧道抗火性能的装置，其特征在于：所述支撑组件包括两组支撑架(6)，所述支撑架(6)竖向滑动连接在所述燃烧基台(2)顶部的两相对边部，所述耐火试件(28)与所述支撑架(6)的顶部对应设置，所述支撑架(6)的底部与所述燃烧基台(2)之间传动连接有第一丝杆(5)，所述第一丝杆(5)远离所述支撑架(6)的一端传动连接有第一电机(4)，所述第一电机(4)固定连接在所述燃烧基台(2)内。

5.根据权利要求1所述的一种能用于测试隧道抗火性能的装置，其特征在于：所述底燃烧单元包括若干铰接在所述燃烧腔(32)底部的底燃烧喷嘴(3)，若干所述底燃烧喷嘴(3)用于向所述耐火试件(28)喷射火焰，若干所述底燃烧喷嘴(3)的底部分别铰接有铰接座(19)，所述燃烧基台(2)内转动连接有若干第二丝杆(18)，若干所述第二丝杆(18)分别与若干所述铰接座(19)传动连接，若干所述第二丝杆(18)的一端分别传动连接有第二电机(20)，若干所述第二电机(20)固定连接在所述燃烧基台(2)内。

6.根据权利要求1所述的一种能用于测试隧道抗火性能的装置，其特征在于：所述侧燃烧单元包括若干侧燃烧喷嘴(7)，若干所述侧燃烧喷嘴(7)分别水平固定连接在所述燃烧腔(32)的两相对侧壁上。

7.根据权利要求1所述的一种能用于测试隧道抗火性能的装置，其特征在于：所述气体检测组件包括连通在所述外箱体(1)一侧壁顶部的导气管(16)，所述导气管(16)上连通有电子阀门(15)，所述导气管(16)远离所述外箱体(1)的一侧连通有气体成分检测仪(17)。

8.根据权利要求1所述的一种能用于测试隧道抗火性能的装置，其特征在于：所述外箱体(1)的一侧壁上固定连接有换气扇(8)，所述换气扇(8)位于所述外箱体(1)外侧的一端可拆卸连接有堵盖(9)。

9.根据权利要求1所述的一种能用于测试隧道抗火性能的装置，其特征在于：所述锁紧组件包括固定连接在所述顶盖(12)远离所述铰接端的侧壁上的第一凸台(29)和固定连接在所述外箱体(1)侧壁上的第二凸台(33)，所述第一凸台(29)与所述第二凸台(33)之间通过紧固螺栓(30)固定连接。