CN207730765U - 一种相变混凝土早期水化性能测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于岩土工程技术领域，公开了一种相变混凝土早期水化性能测试装置，该装置包括相变混凝土试样和光纤光栅传感器，所述相变混凝土试样置于模型箱中，内部设置有光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器。本实用新型通过在相变混凝土内部设置光纤光栅应变传感器，可测得水化过程中应变变化规律；通过在相变混凝土内部布置光纤光栅温度传感器，可测得水化过程中温度的变化规律；通过相变混凝土水化过程中应变和温度的变化规律，可以此来确定最佳水灰比，为相变混凝土的配制选择合理的相变材料种类和掺量范围。本实用新型装置，结构简单，经济适用，可操作性强，易于实现。
Description
技术领域
本实用新型属于岩土工程技术领域，涉及相变混凝土的性能测试的室内实验，尤其涉及一种相变混凝土早期水化性能测试装置。
背景技术
相变材料由固-液-气相变转化完成吸放热过程，该过程已经被广泛应用到各行业的能量暂时储存，是一种有效且廉价的热量调谐方式。相变材料被封存在微胶囊、硅藻土、陶粒等多孔介质中，形成具有优良物理力学性能的新型骨料。相变复合骨料被掺入到混凝土中，可吸收水泥水化热，避免大体积混凝土水化热积聚导致的内应力。该类技术已经被成功地应用到岩土工程领域。
作为一种新型的利用浅层地热能的方式，能量桩将地源热泵系统和桩基础结合起来，具有经济节约和环境友好的特点。传统的能量桩桩体混凝土具有热导率高、热容较低的特点，而桩周土体则导热系数低、比热容高，因此，桩土之间热传输效率较低，热量难以由能量桩充分地传输到周边土体，从而降低了能量桩的热转化效率和承载能力。
综上所述，将相变混凝土引入到能量桩设计之中，根据设计需求，改变相变材料的掺量，改善相变混凝土材料的热物理性质和力学特性，提高能量桩的热转化效率，改善能量桩在热力耦合作用下的长期承载性能，对于能量桩技术发展具有重要的实际意义。因此，目前亟需精确测量相变混凝土早期水化性能的装置和方法，以此来确定最佳水灰比，为相变混凝土的配制选择合理的相变材料种类和掺量范围。
实用新型内容
本实用新型目的在于克服现有测试装置和手段的不足，提供一种相变混凝土早期水化性能测试装置和方法，可通过研究早期水化过程中的温度和应变变化规律，为相变混凝土的配制选择合理的相变材料种类和掺量范围。
本实用新型的技术方案：
一种相变混凝土早期水化性能测试装置，包括相变混凝土试样3和光纤光栅传感器，所述的相变混凝土试样3置于模型箱4中，内部设置有细铜管14；所述的光纤光栅传感器包括光纤光栅温度传感器1和光纤光栅应变传感器2，所述的光纤光栅应变传感器2置于相变混凝土试样3内部，沿其深度布置，测量相变混凝土试样3水化过程的应变变化；所述的光纤光栅温度传感器1置于细铜管14内部，纵向布置，用于测量相变混凝土试样3的水化过程的温度变化；所述的光纤光栅温度传感器1和光纤光栅应变传感器2末端均与光纤光栅解调仪11连接，所述的光纤光栅解调仪11和计算机12连接，进行相关测量数据的实时读取和记录；
所述的模型箱4在实验过程中置于恒温试验箱6的恒温箱9内；所述的模型箱4外部设置有一层隔热材料5；所述的恒温箱9底部安装有四个万向轮10；所述的光纤光栅解调仪11和计算机12均置于水平的操作平台13上。
所述的相变混凝土试样按照实验需求，添加不同种类、性质和配比的相变材料和相变复合骨料，所述相变微胶囊由多孔陶粒封装不同种类的相变材料组成。通过分析改变实验中相变材料和相变复合骨料配比后的实验结果，可为相变混凝土的配制选择合理的相变材料种类和掺量范围。
本实用新型的有益效果：通过在相变混凝土内部设置光纤光栅应变传感器，可测得水化过程中应变变化规律；通过在相变混凝土内部布置光纤光栅温度传感器，可测得水化过程中温度的变化规律；实验过程中，试管置于真空隔热箱内部，可避免环境温度对于试验结果的影响；通过相变混凝土水化过程中应变和温度的变化规律，可以此来确定最佳水灰比，为相变混凝土的配制选择合理的相变材料种类和掺量范围。本实用新型装置，结构简单，经济适用，可操作性强，易于实现。
附图说明
图1是本实用新型整体布置示意图。
图2是本实用新型相变混凝土试样横截面示意图。
图3是本实用新型相变混凝土试样纵截面示意图。
图中：1光纤光栅温度传感器；2光纤光栅应变传感器；3相变混凝土试样；4模型箱；5隔热材料；6恒温试验箱；7隔热塞；8PLC操控面板；9恒温室；10万向轮；11光纤光栅解调仪；12计算机；13搁板；14细铜管。
具体实施方式
下面结合附图和技术方案，详述本实用新型的具体实施方式。
如图1所示为本实用新型的整体布置示意图，如图2所示为本实用新型的相变混凝土试样的横截面示意图，如图3所示为本实用新型的相变混凝土纵截面示意图。进行实验时，按照实验需求，在普通水泥中添加不同种类、性质和配比的相变材料和相变复合骨料制备相变混凝土试样3；相变微胶囊由多孔陶粒封装不同种类的相变材料组成。而后将相变混凝土试样3在模型箱4中预制，与此同时，相变混凝土试样3中沿纵向设置光纤光栅应变传感器2和细铜管14；光纤光栅温度传感器1置于紫铜管14中，可测量相变混凝土试样3水化过程中温度的改变；光纤光栅应变传感器2和光纤光栅温度传感器1末端和光纤光栅解调仪11连接，光纤光栅解调仪11和计算机12连接，可进行相关测量数据的实时读取和记录。通过分析改变实验中相变材料和相变复合骨料配比后的实验结果，可为工程实践中相变混凝土的配制选择合理的相变材料种类和掺量范围。
由于相变混凝土试样3水化反应较快，因此实验时操作要迅速。实验时，操控恒温箱6的PLC操控面板8，按照实验需求设置温度；将预制好相变混凝土试样3的模型箱4置于恒温试验箱6的恒温室9中；模型箱4外侧设置有隔热材料5，以防止散热对于实验测量结果的影响；光纤光栅应变传感器2和光纤光栅温度传感器1通过隔热塞7的孔隙引出，与光纤光栅解调仪11连接。
试验的全过程中，光纤光栅解调仪11和计算机12均置于搁板13上，便于操作；恒温试验箱6底部安装有四个万向轮10，可按照实验需求便捷移动。
Claims (1)
1.一种相变混凝土早期水化性能测试装置，其特征在于，所述的相变混凝土早期水化性能测试装置包括相变混凝土试样(3)和光纤光栅传感器，所述的相变混凝土试样(3)置于模型箱(4)中，内部设置有细铜管(14)；所述的光纤光栅传感器包括光纤光栅温度传感器(1)和光纤光栅应变传感器(2)，所述的光纤光栅应变传感器(2)置于相变混凝土试样(3)内部，沿其深度布置，测量相变混凝土试样(3)水化过程的应变变化；所述的光纤光栅温度传感器(1)置于细铜管(14)内部，纵向布置，用于测量相变混凝土试样(3)的水化过程的温度变化；所述的光纤光栅温度传感器(1)和光纤光栅应变传感器(2)末端均与光纤光栅解调仪(11)连接，所述的光纤光栅解调仪(11)和计算机(12)连接，进行相关测量数据的实时读取和记录；
所述的模型箱(4)在实验过程中置于恒温试验箱(6)的恒温箱(9)内；所述的模型箱(4)外部设置有一层隔热材料(5)；所述的恒温箱(9)底部安装有四个万向轮(10)；所述的光纤光栅解调仪(11)和计算机(12)均置于水平的操作平台(13)上。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108318669A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-07-24 | 大连理工大学 | 一种相变混凝土早期水化性能测试装置 |
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