CN207850964U - 一种混凝土拉伸状态下的导热系数测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种混凝土拉伸状态下的导热系数测量装置，包括：二个传力块，二个夹具，测量单元，保温装置和固定装置。本实用新型提供的混凝土拉伸状态下的导热系数测量装置构造简单，易操作，测量过程中，不会影响建筑材料原有的力学性能，能够精确地向待测试样施加拉伸荷载，测量结果精度高。
Description
技术领域
本实用新型属于建筑材料科学实验技术领域，具体涉及一种混凝土拉伸状态下的导热系数测量装置。
背景技术
混凝土导热系数的确定是混凝土结构耐久性劣化、温度应力、火灾作用下结构破坏以及建筑节能分析的关键内容。目前，关于混凝土导热系数的研究很少，其主要集中于无应力状态下。然而，实际服役状态下的混凝土结构经常处于拉伸或受压状态，应力会改变建筑材料的孔隙率，甚至会造成拉伸开裂。微裂纹和宏观裂缝内的干燥空气会阻碍热流通过，从而导致导热系数下降。忽略荷载引起的裂缝对混凝土导热系数的影响，会对建筑的安全性能和节能性能把握不足。因此，有必要针对荷载作用状态下的混凝土导热系数展开研究。
混凝土的受力状态分为受拉和受压。目前，相关试验人员已经对压荷载作用下的混凝土导热系数测定展开部分研究。然而，混凝土的抗拉强度远小于抗压强度，实际工程中混凝土结构开裂多为拉伸开裂，而拉荷载对混凝土结构的危害远远大于压荷载。可是关于拉荷载对混凝土导热系数影响的研究很少。
申请号为201510724632.7的发明专利公开了一种测量单周压缩过程混凝土导热系数下降率的装置及方法，该试验装置能够测量混凝土试件在单轴压缩过程中的导热系数及变化规律，但是并不能测量拉伸荷载对混凝土导热系数的影响。
因此有必要通过设计测定拉伸状态下的混凝土导热系数的试验装置研究拉荷载对混凝土试件的有效导热系数变化规律。
实用新型内容
本实用新型提供一种混凝土拉伸状态下的导热系数测量装置，试验装置简单，易操作，精度高。
一种混凝土拉伸状态下的导热系数测量装置，包括：
二个传力块，所述的传力块包括锥台部和长方体部，所述的长方体部表面与混凝土样品固定；
二个夹具，为框架结构，框架底部与传力块的锥台部相配合，框架顶部设有拉伸螺栓；
测量单元，包括设于混凝土样品第一对平行面的一面的加热单元，设于另一面的与加热单元相对的导热硅胶和制冷单元，其中，导热硅胶和加热单元中分别埋设热电偶；
保温装置，设于所述的测量单元以及混凝土样品第二对平行面外侧；
固定装置，环绕于保温装置外侧。
所述的传力块的锥台部的侧面与底面的夹角不大于45度；所述的锥台部的侧面与长方体部的侧面通过倒角过渡面光滑连接。
所述的夹具的框架结构由顶框、侧框和底框组成，顶框与侧框固定，侧框与底框通过铰链结构活动连接。
所述的夹具采用铰接的形式固定于传力块的锥台部的梯形侧面，能够精确地向待测试样施加拉伸荷载，不会产生弯曲荷载。
本实用新型所述夹具的顶框和底框的命名以大小区分，小边端称为顶框、大边端称为底框。
所述的保温装置，包括绝热泡沫板和石棉，所述的绝热泡沫板设于测量单元外侧以及混凝土样品第二对平行面外侧，所述的石棉设于两两相邻绝热泡沫板及绝热泡沫板与制冷单元的间隙。
所述的固定装置为弹性套圈。
所述的传力块采用多孔陶瓷材料，因为多孔陶瓷材料具有绝热、强度高的特点。
所述夹具的材质为钢。
本实用新型提供的混凝土拉伸状态下的导热系数测量装置构造简单，易操作，测量过程中，不会影响建筑材料原有的力学性能，能够精确地向待测试样施加拉伸荷载，测量结果精度高。
附图说明
图1为本实用新型具体实施方式中测量装置的结构示意图；
图2为本实用新型具体实施方式中测量装置的传力块结构示意图；
图3为本实用新型具体实施方式中测量装置的夹具结构示意图；
图4为本实用新型具体实施方式中测量装置的爆炸图；
图5为图1所示装置的纵向剖面图；
图6为图1所示装置的横向剖面图；
图7为本实用新型具体实施方式中的夹持轮板的结构图。
图中：1、下夹具，2、下传力块，3、混凝土试样，4、上传力块，5、上夹具，6、绝热泡沫板，7、加热单元，8、制冷单元，9、导热硅胶，10、石棉， 11、弹性套圈，12、锥台部，13、长方体部，14、拉伸螺栓，15、夹具框架， 16、铰链轴，17、夹持轮板，18、夹持轮板的板面，19、夹持轮班上的管孔。
具体实施方式
为了进一步理解本实用新型，下面结合具体实施方式对本实用新型提供的一种混凝土拉伸状态下的导热系数测量装置进行具体描述，但本实用新型并不限于此，该领域技术人员在本实用新型核心指导思想下做出的非本质改进和调整，仍然属于本实用新型的保护范围。
本实用新型所测试的混凝土试样的边长与装置各接触面边长相匹配，在试样制作过程中完成。
如附图1-6所示，混凝土拉伸状态下的导热系数测量装置，包括下夹具1、下传力块2、上传力块4、上夹具5、绝热泡沫板6、加热单元7、制冷单元8、导热硅胶9、石棉10和弹性套圈11，其中加热单元7、导热硅胶9中分别埋设热电偶。
如图2所示，上传力块4，分为锥台部12和长方体部13；各段的横截面均呈方形，锥台部侧面与其大底面所成二面角为45度，与长方体部的侧面所成二面角为135度，锥台部的梯形侧面与长方体部的侧面通过倒角过渡面光滑连接；下传力块2与上传力块4构造、材料完全相同。
如图3所示，上夹具5，包括拉伸螺栓14、夹具框架15、铰链轴16、夹持轮板17；拉伸螺栓14穿过夹具框架15的顶框，顶框与侧框固定，侧框与底框通过铰链结构活动连接：两个铰链轴16分别穿过夹具框架15的底框的左右两侧，铰链轴16上固定夹持轮板17，夹持轮板17用于固定上传力块4的锥台部12；下夹具1与上夹具5构造、材料完全相同。
拉伸螺栓14为圆柱形，穿过夹具框架15的顶框，施加拉力时，通过拉伸试验机上的挂钩和拉伸螺栓相连，施加拉力。
如图7所示，加持轮板的结构分为两部分，一端是板面18，另一端是能够使铰链轴穿过的管孔19，铰链轴穿过夹持轮板17的管孔19和底框的孔，将两者以铰接的方式连在了一起(管与铰链轴构成铰链结构)。加持轮板在实际操作中，通过调整板18的角度，接触传力块，当拉伸试验机施加拉力时即可固定。
上述的上传力块4、下传力块2材料采用高性能多孔陶瓷材料，上夹具5、下夹具1的材质采用钢。
混凝土拉伸状态下的导热系数测量装置的测量方法，包括如下步骤：
1)将混凝土试样3放置于装置中进行装置组装，下传力块2上放置混凝土试样3，用建筑用胶粘合；在混凝土试样3的对称面上放置上传力块4，用建筑用胶粘合；上夹具5、下夹具1采用铰接的形式固定于分别固定于上传力块4、下传力块2锥台部的侧面；混凝土试样3的另外一对平行面，其中一面由内向外依次放置加热单元7、绝热泡沫板6，另一面从内向外依次放置导热硅胶9、制冷单元8；混凝土的第三对平行面分别放置绝热泡沫板6；三块绝热泡沫板和制冷单元之间的缝隙采用石棉10填充；三块绝热泡沫板6和制冷单元8及其间隙的石棉采用弹性套圈11固定。
2)测量装置每单位时间热量损失Q损，并绘制与温度相关的热量损失函数 Q损(T)：利用试验装置测量已知导热系数为λ0的混凝土试样，当温差稳定后，读取加热功率P热，制冷功率P冷，加热单元中温度T热，导热硅胶中温度T冷，计算装置热量损失，公式如下：
η热为装置制热系数，η冷为装置制冷系数，λ0为采用防护热板法测量得到的与试样同配合比混凝土试件的导热系数，d是混凝土试样的厚度，S是混凝土试样的受热横截面积，T热为稳定后加热电偶内的温度，T冷为稳定后导热硅胶中的温度；改变加热功率P热，重复试验，获得不同T热下的热量损失Q损，利用数据拟合函数Q损(T)。
3)测量拉伸时的混凝土导热系数λ拉：将夹具的拉伸螺栓与液力伺服拉伸试验机的工作头相连，液力伺服试验机逐级加载，到达实验要求的拉伸荷载值后停止，维持荷载，观察热电偶读数，当温差稳定，读取加热功率P热，制冷功率 P冷，加热单元中温度T热，导热硅胶中温度T冷的数值，计算公式如下：
d是混凝土试样的厚度，S是混凝土试样的受热横截面积，T热为稳定后加热电偶内的温度，T冷为稳定后导热硅胶中的温度。
Claims (7)
1.一种混凝土拉伸状态下的导热系数测量装置，其特征在于，包括：
二个传力块，所述的传力块包括锥台部(12)和长方体部(13)，所述的长方体部(13)表面与混凝土样品固定；
二个夹具，为框架结构，框架底部与传力块的锥台部(12)相配合，框架顶部设有拉伸螺栓(14)；
测量单元，包括设于混凝土样品第一对平行面的一面的加热单元，设于另一面的与加热单元相对的导热硅胶和制冷单元，其中，导热硅胶和加热单元中分别埋设热电偶；
保温装置，设于所述的测量单元以及混凝土样品第二对平行面外侧；
固定装置，环绕于保温装置外侧。
2.根据权利要求1所述的混凝土拉伸状态下的导热系数测量装置，其特征在于，所述的传力块的锥台部的侧面与底面的夹角不大于45度；所述的锥台部的侧面与长方体部的侧面通过倒角过渡面光滑连接。
3.根据权利要求1所述的混凝土拉伸状态下的导热系数测量装置，其特征在于，所述的夹具的框架结构由顶框、侧框和底框组成，顶框与侧框固定，侧框与底框通过铰链结构活动连接。
4.根据权利要求1所述的混凝土拉伸状态下的导热系数测量装置，其特征在于，所述的保温装置，包括绝热泡沫板和石棉，所述的绝热泡沫板设于测量单元外侧以及混凝土样品第二对平行面外侧，所述的石棉设于两两相邻绝热泡沫板及绝热泡沫板与制冷单元的间隙。
5.根据权利要求1或2所述的混凝土拉伸状态下的导热系数测量装置，其特征在于，所述的传力块采用多孔陶瓷材料。
6.根据权利要求1或3所述的混凝土拉伸状态下的导热系数测量装置，其特征在于，所述夹具的材质为钢。
7.根据权利要求1所述的混凝土拉伸状态下的导热系数测量装置，其特征在于，所述的固定装置为弹性套圈。
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| CN108267476A (zh) * | 2018-02-07 | 2018-07-10 | 浙江大学 | 一种混凝土拉伸状态下的导热系数测量装置及测量方法 |
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| CN108267476B (zh) * | 2018-02-07 | 2024-02-13 | 浙江大学 | 一种混凝土拉伸状态下的导热系数测量装置及测量方法 |
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