CN203615899U - 一种混凝土应力应变数据采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种混凝土应力应变数据采集装置，该装置包括箱体，安装在箱体中的测量支架，激光位移传感器，照明灯，温度传感器，湿度传感器，测头，试件盒，试件，鼓风机，加热器，冷凝器，加湿器，控制面板，应力传感器。本装置克服了现有数据采集工作中人为因素影响大，且不能模拟各种复杂因素耦合的环境条件，实验结果准确性低与可靠性差的缺陷；装置可根据需要设置各种模拟条件，数据实时显示，实验结果准确可靠。

Description

一种混凝土应力应变数据采集装置

技术领域

本实用新型涉及一种试验设备，可以模拟单因素条件下、多种环境条件下，尤其是腐蚀介质与温湿度耦合作用下，进行混凝土应力应变的跟踪测试。

背景技术

混凝土处在不同的环境下会发生不同程度的体积变形，我国现行《普通混凝土长期性能和耐久性能实验方法标准》（GB-T50082-2009）对于混凝土的收缩采用接触法和非接触法两种方法测定，两种方法均不能测试试件处在腐蚀液体中和温度变化的耦合作用下的形变。

目前尚缺少这种复杂条件下混凝土收缩的试验方法与试验设备，少数研究者采用先进行腐蚀与温湿循环，然后人工搬运再次与变形测试装置组装，这不仅造成试验人员劳动强度大，试验过程中环境条件发生变化，而且二次安装试件难以使试件准确归位，造成人为因素干扰大及数据离散，导致试验结果缺乏准确性与可靠性。

发明内容

为了能够模拟单因素条件及多种环境因素耦合作用，进行混凝土的应力应变的跟踪测试，本实用新型特提出一种腐蚀介质与温湿度耦合条件下的混凝土应力应变测定装置。

一种混凝土应力应变数据采集装置，包括封闭的箱体，箱体的顶面可打开，箱体中由水平隔板分隔为上层的测量室和下层的环境室：

测量室中的水平隔板上设置有无顶面的试件盒，试件盒中安放有试件，试件的上端面上粘结有测头，试件中埋设有应力传感器；在测头正上方设置有激光位移传感器，激光位移传感器固结在铰接于测量室侧壁上的测量支架上；试件盒上方的测量室侧壁上安装有照明灯，在试件盒中还设置有温度传感器和湿度传感器；

环境室中设置有均通过管道与测量室连接的鼓风机、冷凝器、加热器和加湿器；

该装置还包括设置在箱体外侧面上的控制面板，所述的激光位移传感器、温度传感器、湿度传感器、应力传感器、鼓风机、冷凝器、加热器和加湿器均连接至控制面板。

进一步地，所述的控制面板包括键盘和带有显示器的处理器，激光位移传感器、温度传感器、湿度传感器和应力传感器均连接处理器，鼓风机、冷凝器、加热器和加湿器均连接键盘。

进一步地，在处理器上连接有USB接口。

本实用新型的技术特点：

1、克服了现有数据采集工作中人为因素影响大，且不能模拟各种复杂因素耦合的环境条件，实验结果准确性低与可靠性差的缺陷；

2、装置可根据需要设置各种模拟条件，数据实时显示，实验结果准确可靠；

3、可以模拟多种外界环境条件，自动测量混凝土试件的应力与应变，测量精度高且连续。

附图说明

图1是本实用新型的正向剖视图；

图2是本实用新型箱体外部的示意图；

图3是试件的放大图；

图中，1—测量支架，2—激光位移传感器，3—照明灯，4—温度传感器，5—湿度传感器，6—测头，7—试件盒，8—试件，9—鼓风机，10—加热器，11—冷凝器，12—加湿器，13—控制面板，14—应力传感器，15—水平隔板，16—箱体；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如附图所示，本实用新型是一个矩形箱体16，箱体16的顶面可打开用以放置试件8，箱体16中由水平隔板15分为上下两层，上层为测量室，下层为环境室。

测量室中设置有试件盒7，试件盒7安放在水平隔板15上，分布多个；试件盒7无顶面，试件盒7中安放试件8，试件8为矩形试件8，在试件8的制作过程中，试件8中埋设应力传感器14，以监控试件8在测试过程中内部的应变。为了监控试件8体积和外形的变化，在试件8上端面上粘结有测头6，该测头6为一铜柱，主要起标识作用，用以和激光位移传感器2配合。每个测头6正上方都设置有激光位移传感器2，该传感器安装在一个测量支架1上，而测量支架1铰接在测量室的侧壁上；安放和取出试件8时，先将测量支架1旋转开，安放好试件8后，再将支架旋转使激光位移传感器2位于测头6正上方，并固定。

试件盒7上方的测量室侧壁上安装有照明灯3，为测量室提供照明环境。试件盒7除了安放试件8之外，还可以灌注腐蚀性液体，因此试件盒7宜采用高耐腐蚀性材料制成。

环境室中设置与测量室连接的鼓风机9、冷凝器11、加热器10和加湿器12；这些器件通过管道与测量室连接，对测量室提供一定的风速、温度、湿度测试环境。

箱体16外侧面上设置有控制面板13，控制面板13包括一个带有显示器的处理器，激光位移传感器2、温度传感器4、湿度传感器5和应力传感器14均连接处理器，处理器的作用是对各个传感器数据进行数模转换，并通过显示器进行显示，以实时监控测量室内部的情况，并具有数据存储功能；显示器实时显示各种数据供操作人员分析记录；控制器上设置有USB接口，可将保存的数据导出，输送至计算机进行数据分析处理。

控制面板13上还设置有键盘，键盘与鼓风机9、冷凝器11、加热器10和加湿器12连接，用于控制这些器件。操作人员根据测量室内环境情况，通过键盘可调整风速、温度、湿度等信息，以模拟外界环境，使测量数据更准确。

当混凝土试件8处于一定模拟环境下，随龄期的增长，外界温湿度的变化条件的改变，混凝土试件8体积发生变化，带动混凝土试件8上附着的测头6发生位移，通过激光位移传感器2可以实时不间断测定测头6的位移情况，并将测得变形数据传递到控制面板13显示，并由处理器保存。在试件8体积发生变化的过程中，试件8内部的应力也发生变化，应力数据也通过控制面板13显示和储存。

本装置的使用过程：

将测量支架1旋转至一旁，将安装好测头6的混凝土试件8放置在试件盒7里。如果需要测定腐蚀液体与温度耦合作用对混凝土形变的影响，放置好试件8后往试件盒7中注入对应腐蚀液体，如果仅测定温湿度或冻融循环对混凝土试件8形变的影响，则仅放置试件8。将测量支架1拨回原位，使激光位移传感器2处于对应测头6正上方。通过控制面板13设置测量室风速、温度、湿度，满足实验需求。

开始实验时，随着加热器10、冷凝器11、鼓风机9、加湿器12的工作，测量室内温度、湿度、风速发生变化，混凝土试件8体积发生变化，带动测头6产生位移，并在混凝土内部产生应力变化，激光位移传感器2对测头6位移进行不间断变形测量，应力传感器14对混凝土试件8内部应力进行测量，并将数据通过控制面板13显示，供操作人员分析记录；同时这些数据也可以通过USB接口导出，通过计算机分析处理。

本装置可以模拟的外界环境类型包括：

（1）当试件盒中仅放置试件，没有注入腐蚀液体（如硫酸盐溶液）时，可以在GB-T50082-2009规定的标准条件下测量试件的收缩变形，并可测定试件内部应力变化；

（2）当试件盒中放置试件，注入腐蚀液体（如硫酸盐溶液）后随时间改变测量室温度，可以观测试件处于腐蚀液体侵蚀和温度变化耦合作用下的变形与试件内部应力变化。

（3）当试件盒中放置好试件后注入腐蚀液体（如硫酸盐溶液）并保持温度不变时，可以用来观测试件处于腐蚀液体侵蚀条件下的变形与试件内部应力。

（4）当试件盒中放置好试件后注入腐蚀液体（如硫酸盐溶液），进行正负温交替变化，可以用来观测试件处于腐蚀与冻融循环耦合条件下的变形并跟踪试件内部应力。

（5）当试件盒中放置好试件，不注入腐蚀液体，同时变化温度，可以观测试件的温缩形变与试件内部应力变化。

（6）当试件盒中放置好试件，不注入腐蚀液体，同时变化湿度，可以观测试件的干缩形变与试件内部应力变化。

（7）当试件盒中放置好试件后注入水，进行正负温交替变化，可以用来进行混凝土抗冻融循环试验，并测定冻融循环过程中试件内部应力变化。

Claims (3)

1.一种混凝土应力应变数据采集装置，其特征在于，包括封闭的箱体（16），箱体（16）的顶面可打开，箱体（16）中由水平隔板（15）分隔为上层的测量室和下层的环境室：

测量室中的水平隔板（15）上设置有无顶面的试件盒（7），试件盒（7）中安放有试件（8），试件（8）的上端面上粘结有测头（6），试件（8）中埋设有应力传感器（14）；在测头（6）正上方设置有激光位移传感器（2），激光位移传感器（2）固结在铰接于测量室侧壁上的测量支架（1）上；试件盒（7）上方的测量室侧壁上安装有照明灯（3），在试件盒（7）中还设置有温度传感器（4）和湿度传感器（5）；

环境室中设置有均通过管道与测量室连接的鼓风机（9）、冷凝器（11）、加热器（10）和加湿器（12）；

该装置还包括设置在箱体（16）外侧面上的控制面板（13），所述的激光位移传感器（2）、温度传感器（4）、湿度传感器（5）、应力传感器（14）、鼓风机（9）、冷凝器（11）、加热器（10）和加湿器（12）均连接至控制面板（13）。

2.如权利要求1所述的混凝土应力应变数据采集装置，其特征在于，所述的控制面板（13）包括键盘和带有显示器的处理器，激光位移传感器（2）、温度传感器（4）、湿度传感器（5）和应力传感器（14）均连接处理器，鼓风机（9）、冷凝器（11）、加热器（10）和加湿器（12）均连接键盘。

3.如权利要求2所述的混凝土应力应变数据采集装置，其特征在于，在处理器上连接有USB接口。

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