CN208383667U - 高温下混凝土试块孔隙压力测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高温下混凝土试块孔隙压力测试装置，包括高温炉体、温度测量装置、炉膛温度控制装置、压力测量装置、重量测量装置以及计算机控制装置：其压力测量装置为高温下混凝土试块孔隙压力测试装置；重量测量装置为高温下混凝土试块的重量测量装置；通过在混凝土试块内部的孔隙中设置温度传感器和托盘毛细管来获取高温下混凝土试块内部温度和压力的变化情况；通过采用悬挂的方式，使用两个称重传感器并联来获取混凝土试块质量的变化；同时在计算机控装置上预设炉膛温度，通过温控仪控制热源加热，使得炉膛内达到预设温度。本实用新型能准确测量高温下混凝土内部温度与孔隙压力的关系，为预防混凝土在高温下爆裂情况的发生提供依据。

Description

高温下混凝土试块孔隙压力测试装置

技术领域：

本实用新型涉及一种混凝土性能测试装置，具体涉及一种高温下混凝土试块内部孔隙压力测试装置。

背景技术：

现代建筑规模日益扩大，频频发生的火灾事故造成的损失也越来越大。如果火灾对建筑结构的损伤严重，建筑有可能突然坍塌，造成不可估量的生命财产损失。混凝土作为现代建筑的主流承重结构，在受火、急热等高温环境下其表面局部或整体易发生剥落破坏的现象，同时常伴有爆裂声音，爆裂后混凝土表面出现肉眼可辨的裂缝。火灾发生时，混凝土承受高温作用发生的爆裂现象可能会导致建筑结构承载能力迅速下降。

高温下，混凝土爆裂的影响因素有很多，不仅与温度、升温速率、含水率、渗透性能、配合比、养护条件、约束条件等因素密切相关，而且与它们之间的相互作用联系更为紧密。目前，广泛被学术界争论的爆裂机理有：温度梯度机理，即当遭遇火灾时，在混凝土内部接近受热面的位置温度高，随着远离受热面，混凝土的温度逐渐降低，由此形成的温度梯度产生了热应力，从而导致了混凝土的爆裂；热开裂机理，即在高温作用下混凝土本身会收缩，和混凝土在凝结时产生的微裂缝贯通，发生爆裂现象；以及孔隙蒸汽压力机理，即在高温作用下混凝土内部温度升高，混凝土中所含的自由水和结合水达到蒸发点变成水蒸汽，水蒸汽积聚在混凝土内部的孔隙中并产生逐渐增大的压力，当孔隙内部压力增大到一定程度时，发生爆裂。这三种机理所代表的影响因素往往是同时发生、共同作用的，但究竟哪种机理在混凝土爆裂中起主导作用，仍未有定论。

发明内容：

高温下混凝土试块的孔隙压力存在于混凝土内部的微孔结构里面、对孔隙压力测量有一定难度，本实用新型提供了一种高温下混凝土试块孔隙压力测试装置，明确混凝土试块在高温下内部温度与孔隙压力的关系，为预防混凝土在高温下爆裂情况的发生提供依据。

为实现上述技术，本实用新型采用的技术方案为：

一种混凝土孔隙压力测试装置，包括高温炉体、温度测量装置、炉膛温度控制装置、压力测量装置、重量测量装置以及计算机控制装置：其中压力测量装置为高温下混凝土试块孔隙压力测试装置；重量测量装置为高温下混凝土试块重量的重量测量装置。

所述的高温炉体，包括炉膛外壳、位于炉膛外壳内部且有一定厚度的炉膛保温层、位于底部炉膛保温层上面的热源和位于炉体上部且在放入混凝土试块后能与侧面炉膛保温层吻合至无缝连接的保温盖；其中在一侧面炉膛保温层上，位于热源和混凝土试块之间设有一深孔，用于设置温度传感器来测量炉膛温度。

所述的温度测量装置，包括炉膛温度传感器和混凝土试块中温度传感器；其中，混凝土试块中的温度通过在混凝土试块内部不同位置处预设温度传感器来测得。

所述的炉膛温度控制装置，包括与热源连接的温控仪，采用PID控制算法控制炉膛内温度。

所述的压力测量装置，包括试块中气体收集装置、压力传感器和通过线路与压力传感器连接的压力采集模块；其中试块中气体收集装置采用托盘毛细管进行气体收集，且托盘毛细管预设的位置和数量与混凝土试块中预设的温度传感器的位置和数量相对应：所述的托盘毛细管是由毛细管和顶部中心带有孔的凹槽型托盘组成，毛细管与托盘中心的孔密封连接，以便更完全的收集托盘毛细管所处位置处的气体；气体收集中的托盘毛细管的出气端通过PVC管与压力传感器连接。

所述的重量测量装置，在炉体外两侧设置两个称重支架，在两个称重支架的顶端分别设置一个称重传感器，称重传感器并联后感知质量的变化；在两个称重传感器的上方放置一称重梁，使称重梁横跨整体炉体，且在称重梁上设有两个孔，将两个丝杆分别固定于两个孔里，同时丝杠的下端插入混凝土试块中相对称的位置，采用混凝土试块悬挂式放置获取混凝土质量变化。

所述的计算机控制装置，通过RS485总线通讯的方式获取试块温度、压力、重量、炉膛内温度数据，并进行显示和记录，同时可设置数据的采集周期、记录周期和炉膛温度，通过温控仪控制热源加热，使炉膛内温度达到设置的温度。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型结构简单，操作方便，特制气体收集装置和测量装置，准确测量并揭示了混凝土试块在高温下内部温度和孔隙压力的关系，为预防混凝土在高温下爆裂情况的发生提供依据。

附图说明：

图1为本实用新型的装置结构示意图；

图2为本实用新型的托盘毛细管示意图；

图3为本实用新型的数据采集处理框图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

由图1可以看出：本实用新型由高温炉体、温度测量装置、炉膛温度控制装置、压力测量装置、重量测量装置和计算机控制装置组成，其压力测量装置为高温下混凝土试块孔隙压力测试装置；重量测量装置为高温下混凝土试块重量的重量测量装置。

如图1-3所示，高温炉体包括炉膛外壳、炉膛保温层7、热源9和保温盖8；其中炉膛外壳使用不锈钢材料，尺寸为400mm×400mm×400mm；炉膛保温层7使用尺寸为230mm×114mm×65mm的耐火砖裁剪并堆砌而成；热源9采用200mm×200mm的方形加热电炉盘，加热功率为3KW；保温盖8使用岩棉填充制作，放置在炉膛上方，保障炉膛内部温度稳定快速地上升；在炉膛保温层7一侧面，位于热源9和混凝土试块11之间设有一深孔10，在深孔10内部设置有温度传感器，用以测量炉膛内温度；混凝土试块11中温度通过在混凝土试块11内部不同位置处预设温度传感器1来测得；温度传感器都采用同样的K型热电偶温度传感器，温度的采集使用阿尔泰科技公司的DAM3039型RS485总线分布式采集模块，应用计算机软件程序获取并显示记录温度变化情况。

炉膛温度控制采用PID控制算法控制炉膛内温度，利用温控仪与热源9连接，使炉膛温度控制在室温到1000℃，控制精度在800℃时为±10℃。

压力测量装置，包括混凝土试块11中气体收集、压力传感器和通过线路与压力传感器连接的压力采集模块；其中气体收集为特制装置托盘毛细管2，如图2所示，采用托盘、毛细管组合的方式，且托盘毛细管2预设的位置和数量与混凝土试块11中预设的温度传感器1的位置和数量相对应；托盘毛细管2的出气端通过PVC管与压力传感器连接，压力传感器采用0-1.6MPa的GB-3000A型压力传感器，压力采集装置采用研华的数据采集模块ADAM-4117型8路模拟量输入模块，应用计算机软件程序通过RS485总线通讯的方式获取并显示记录压力变化情况。

在重量测量，炉体外两侧设置两个称重支架5，在两个称重支架5的顶端分别设置一个称重传感器3，在两个称重传感器3的上方放置一称重梁4，使称重梁4横跨整体炉体，且在称重梁4上设有两个孔，将两个丝杆6分别固定于两个孔里，同时丝杠6的下端插入混凝土试块11中相对称的位置。该装置采用混凝土试块11悬挂式放置的方式，应用两只量程为0-60kg的并联的悬臂梁称重传感器3，使用RS485总线通讯型的高精度称重采集模块（LT-1000）作为重量采集模块对称重传感器3获取的质量变化进行A/D转换和采集处理。

计算机控制装置通过RS485总线通讯的方式与重量采集模块、压力采集模块、温度采集模块连接，重量采集模块、压力采集模块、温度采集模块分别通过线路与称重传感器3、压力传感器、温度传感器1连接，从而获取混凝土试块11的重量、孔隙压力、内部的温度及炉膛温度变化情况；且计算机软件通过温控仪与热源9连接，控制热源9加热，使炉膛内温度达到预设的温度；同时也可通过计算机软件设置数据的采集周期、记录周期等参数。

本实用新型结构简单，操作方便，能准备获得高温下混凝土内部温度和孔隙压力的关系，为预防混凝土在高温下发生爆裂情况提供依据，具有积极的社会效益。

Claims (9)

1.一种高温下混凝土试块孔隙压力测试装置，包括高温炉体、与高温炉体连接的温度测量装置、炉膛温度控制装置、压力测量装置、重量测量装置以及计算机控制装置；其特征在于：压力测量装置为高温下混凝土试块孔隙压力测试装置；重量测量装置为高温下混凝土试块重量的重量测量装置。

2.根据权利要求1所述的高温下混凝土试块孔隙压力测试装置，其特征在于：所述的高温炉体包括炉膛外壳、位于炉膛外壳内部且有一定厚度的炉膛保温层（7）、位于底部炉膛保温层上面的热源（9）和位于炉体上部且在放入混凝土试块（11）后能与侧面炉膛保温层（7）吻合至无缝连接的保温盖（8）。

3.根据权利要求2所述的高温下混凝土试块孔隙压力测试装置，其特征在于：所述的温度测量装置，包括炉膛温度测量和混凝土试块（11）中温度测量两个温度测量装置。

4.根据权利要求3所述的高温下混凝土试块孔隙压力测试装置，其特征在于：在炉膛的一侧，位于热源（9）和混凝土试块（11）之间设有一装配炉膛温度传感器的深孔（10）。

5.根据权利要求4所述的高温下混凝土试块孔隙压力测试装置，其特征在于：所述的压力测量装置，包括混凝土试块中气体收集装置、压力传感器和通过线路与压力传感器连接的压力采集模块。

6.根据权利要求5所述的高温下混凝土试块孔隙压力测试装置，其特征在于：所述的气体收集装置采用托盘毛细管组合的方式，托盘毛细管是由毛细管和顶部中心带有孔的凹槽型托盘组成，毛细管与托盘中心的孔密封连接，且托盘毛细管（2）预设的位置和数量与混凝土试块（11）中预设的温度传感器（1）的位置和数量相对应；托盘毛细管（2）的出气端通过PVC管与压力传感器连接。

7.根据权利要求6所述的高温下混凝土试块孔隙压力测试装置，其特征在于：所述的重量测量装置，包括两个设置在炉体外两侧的称重支架（5），两个称重支架（5）顶端分别设置的称重传感器（3），两个称重传感器（3）上方放置的横跨整体炉体的称重梁（4）；高温下混凝土试块通过悬挂的方式悬吊在称重梁（4）上。

8.根据权利要求7所述的高温下混凝土试块孔隙压力测试装置，其特征在于：在称重梁（4）上设有两个孔，将两个丝杆（6）分别固定于两个孔里，同时丝杆（6）的下端插入混凝土试块（11）中相对称的位置。

9.根据权利要求8所述的高温下混凝土试块孔隙压力测试装置，其特征在于：所述的计算机控制装置通过RS485总线通讯的方式获取混凝土试块（11）温度、压力、重量和炉膛温度数据，并进行显示和记录，同时设置数据的采集周期、记录周期和炉膛温度，通过温控仪控制热源（9）加热，使炉膛内温度达到设置的温度。