CN212255156U - 一种混凝土绝热升温测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种混凝土绝热升温测量装置，属于实验装置技术领域。试样筒和绝热箱均为球形，试样筒嵌套在绝热箱内部，试样筒与绝热箱之间为真空；绝热箱外部设有隔热层；若干测温插管的一端与试样筒连接，另一端分布在试样筒内部与试样筒同心的球面上；测温插管内部设有筒内测温装置，试样筒外壁上设有筒外测温装置和加热装置，筒内测温装置、筒外测温装置和加热装置分别与数据采集及控制系统连接。该装置绝热效果好，测得的温度和实际值更加接近，能够在长时间的试验中进行高精度的测量，为理论分析和工程实践提供重要的依据。

Description

一种混凝土绝热升温测量装置

技术领域

本实用新型属于实验装置技术领域，具体涉及一种混凝土绝热升温测量装置。

背景技术

混凝土的放热性能对混凝土的结构耐久性的影响已经越来越受到重视，尤其是大体积混凝土的温升问题很早就受到关注。按照JG/T55-2000《普通混凝土配合设计规程》中的定义，大体积混凝土是指混凝土结构实物实体最小尺寸等于或大于1米，或者预计会因为水泥水化热引起混凝土内外温差过大而产生裂缝的混凝土结构。目前，在实际工程中发现，很多过去认为不必去注意的混凝土结构由于温升而产生裂缝的现象经常出现，所以美国混凝土协会亦认为，任何现浇混凝土的尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题以最大限度减少其对开裂的影响，即可称为大体积混凝土，都要采取温控措施，因此可以看出混凝土的温升问题一直是国内外关注的问题。测定混凝土的绝热温升可以评价混凝土的水化放热能力。

目前，通常的混凝土绝热升温测量方法主要是混凝土绝热测温装置，该装置由外形为长方体或圆柱体的绝热养护箱和内部形状匹配的试样桶组成，绝热箱完全包裹试样筒，按类似“回”字结构布置。绝热养护箱提供绝热环境，保证试样不与外部发生热交换，绝热室的温度计与试样上布置的温度计实时监测绝热室与试样的温度，并将数据输入计算机进行反馈控制，最终得到温度-时间曲线。

这种测量方法得到的曲线可以定量描述混凝土绝热升温过程的温度变化，但测量精度偏低。究其原因主要有以下几点：

1)试样外形。试样筒一般为长方体或圆柱体。长方体横截面边界各个点距离几何中心的距离并不相同，各几何边界的热边界条件不一致，导致试样内部温度不均匀，温度测点数据与其位置有较大关系，不是真实的试样温度。

2)绝热环境。所谓绝热系统即不与外界发生热交换的系统，是一种理想的物理模型。根据热力学原理，温差是热交换的充分必要条件。因此，绝热箱保证试样筒内外的温度一致就可以隔绝热传递。目前的绝热箱主要使用钢板制作，导热系数偏大；由于需要加热器控制绝热室温度，绝热室存在空气流动；通过绝热室与试样温度监测反馈调节的方式控温，存在温度测量准确度受测点位置影响、加热控温响应慢、控温精度差、加热不均匀等问题。上述因素都影响了绝热效果。

3)试验时间。随着混凝土掺用粉煤灰等外掺料用量的增多，混凝土后期绝热温升还有较大幅度上升。目前绝热温升试验只进行28天，后期混凝土温度上升速度降低，试验精度难以保证。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种混凝土绝热升温测量装置，绝热效果好，测得的温度和实际值更加接近，能够在长时间的试验中进行高精度的测量，为理论分析和工程实践提供重要的依据。

本实用新型通过以下技术方案来实现：

本实用新型公开了一种混凝土绝热升温测量装置，包括试样筒、绝热箱和测温插管；试样筒和绝热箱均为球形，试样筒嵌套在绝热箱内部，试样筒与绝热箱之间为真空；绝热箱外部设有隔热层；若干测温插管的一端与试样筒连接，另一端分布在试样筒内部与试样筒同心的球面上；

测温插管内部设有筒内测温装置，试样筒外壁上设有筒外测温装置和加热装置，筒内测温装置、筒外测温装置和加热装置分别与数据采集及控制系统连接。

优选地，绝热箱为多层，相邻绝热箱之间为真空。

优选地，试样筒和绝热箱的材质为隔热材质。

优选地，试样筒包括筒下半球、筒上半球和筒顶盖；筒下半球与筒上半球可拆卸的连接，筒上半球与筒顶盖可拆卸的连接，若干测温插管的一端与筒顶盖连接，另一端均布在与试样筒同心的球面上；

绝热箱包括箱下半球、箱上半球和箱顶盖；箱下半球与箱上半球可拆卸的连接，箱上半球与箱顶盖可拆卸的连接；

筒下半球与箱下半球之间连接有若干支柱。

进一步优选地，筒下半球与筒上半球之间、筒上半球与筒顶盖之间、箱下半球与箱上半球之间、箱上半球与箱顶盖之间均设有密封垫片。

优选地，优选地，箱顶盖上设有插座和抽气阀门，插座与筒内测温装置、筒外测温装置和加热装置连接，抽气阀门上设有压力检测装置。

进一步优选地，插座为航空插座。

优选地，测温插管包括连接管和测温尖端，连接管的一端与试样筒连接，另一端与测温尖端可拆卸的连接，筒内测温装置与测温尖端连接。

进一步优选地，连接管的材质为隔热材质，测温尖端的材质为温敏材质。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型公开的一种混凝土绝热升温测量装置，试样筒和绝热箱采用球形结构，便于嵌套组装，更重要的是球面的各个位置等效，温度表达均匀，测温插管的测温端分布在与试样筒同心的球面上，能够得到表达均匀的准确温度数值，同时减小了由于布置位置不同带来的读数差异。试样筒与绝热箱之间为真空，能够减少混凝土试样与外部环境的热传递，提升绝热效果，绝热箱外部的隔热层进一步提升了绝热效果。当试样筒内外出现温度差时，通过加热装置能够提高试样筒外的温度，弥补内外温差，保证了测试过程的绝热，提高试验精度。试验过程中通过数据采集及控制系统进行试样筒内外温度数据的采集和加热装置的启闭，自动化程度高，减少了人工，能够在长时间的试验中进行高精度的测量，为理论分析和工程实践提供重要的依据。

进一步地，绝热箱采用多层结构，相邻绝热箱之间为真空，能够满足更高绝热要求的试验场合。

进一步地，试样筒和绝热箱的材质为隔热材质，能够提升绝热效果，提高试验数据的精确度。

进一步地，试样筒和绝热箱采用上下半球的结构设计，便于进行嵌套、组装和拆卸。

更进一步地，各部件之间的连接处设置密封垫片，能够保证密封性，提高绝热效果。

更进一步地，筒内测温装置、筒外测温装置和加热装置集成在插座处，减少接线的复杂操作，方便线路的集成和插拔。压力检测装置能够实时监测真空度，在必要时还可以为绝热箱充气降温。

更进一步地，插座采用航空插座，连接快速、可靠性好。

进一步地，测温插管采用可拆卸的连接管和测温尖端结构，制造和维护方便。

更进一步地，连接管采用隔热材质，测温尖端采用温敏材质，能够保证内部的筒内测温装置能够通过测温尖端准确地采集到温度测点的温度，提高数据的精确度。

附图说明

图1为本实用新型的混凝土绝热升温测量装置的爆炸图；

图2为本实用新型的混凝土绝热升温测量装置的使用效果图；

图3为本实用新型的测温插管的装置示意图；

图4为本实用新型的测量原理框图。

图中：1-试样筒，1-1-筒下半球，1-2-筒上半球，1-3-筒顶盖，2-绝热箱，2-1-箱下半球，2-2-箱上半球，2-3-箱顶盖，3-测温插管，3-1-连接管，3-2-测温尖端，4-筒内测温装置，5-筒外测温装置，6-加热装置，7-数据采集及控制系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细描述，其内容是对本实用新型的解释而不是限定：

本实用新型的混凝土绝热升温测量装置，包括试样筒1、绝热箱2和测温插管3；如图2，试样筒1和绝热箱2均为球形，均为简单压力容器，参照相应国家标准设计制造；试样筒1嵌套在绝热箱2内部，试样筒1与绝热箱2之间为真空；根据绝热要求，可以设置多层绝热箱2，相邻绝热箱2之间为真空。试样筒1和绝热箱2采用隔热材质制造，如G10玻璃纤维与树脂碾压复合材料、聚四氟乙烯等。绝热箱2外部设有隔热层，隔热层采用保温效果好，质地柔软的材料制造，如棉花，泡沫塑料等。

若干测温插管3的一端与试样筒1连接，另一端分布在试样筒1内部与试样筒1同心的球面上。如图3，在本实用新型的一个较优的实施例中，测温插管3包括连接管3-1和测温尖端3-2，连接管3-1的一端与试样筒1连接，另一端与测温尖端3-2通过螺纹连接，筒内测温装置4与测温尖端3-2连接。连接管3-1采用隔热材质制造，优选聚四氟乙烯，测温尖端3-2采用温敏材质制造，优选铜。

测温插管3内部设有筒内测温装置4，试样筒1外壁上设有筒外测温装置5和加热装置6，筒内测温装置4、筒外测温装置5和加热装置6分别与数据采集及控制系统7连接。数据采集及控制系统7包括数据采集卡和上位机，上位机内置有数据处理软件，如LabVIEW，数据采集卡能够读取筒内测温装置4和筒外测温装置5的读数并转换成电信号传递给上位机，经数据处理软件处理后上位机再将控制信号传递给数据采集卡，通过控制加热装置6的工作电压和电流，控制加热程度。

如图1，在本实用新型的一个较优的实施例中，试样筒1包括筒下半球1-1、筒上半球1-2和筒顶盖1-3；筒下半球1-1与筒上半球1-2通过法兰和连接螺栓可拆卸的连接，筒上半球1-2与筒顶盖1-3通过法兰和连接螺栓可拆卸的连接，若干测温插管3的一端与筒顶盖1-3连接，另一端均布在与试样筒1同心的球面上；筒上半球1-2侧面上设有把手。绝热箱2包括箱下半球2-1、箱上半球2-2和箱顶盖2-3；箱下半球2-1与箱上半球2-2通过法兰和连接螺栓可拆卸的连接，箱上半球2-2与箱顶盖2-3通过法兰和连接螺栓可拆卸的连接；箱上半球2-2侧面上设有把手。筒下半球1-1与箱下半球2-1之间连接有若干支柱，通过筒下半球1-1与箱下半球2-1外壁上的支点一一对应实现同心固定连接。

为了提高装置的密封性能，可以在筒下半球1-1与筒上半球1-2之间、筒上半球1-2与筒顶盖1-3之间、箱下半球2-1与箱上半球2-2之间、箱上半球2-2与箱顶盖2-3之间均设置密封垫片。箱顶盖2-3上设有插座和抽气阀门，筒内测温装置4、筒外测温装置5和加热装置6集成在插座上，插座优选采用航空插座，抽气阀门上设有压力检测装置，用于监测真空度，还可为绝热箱充气降温。

采用上述混凝土绝热升温测量装置进行混凝土绝热升温测量的方法，包括：

试验前，各个部件呈分离状态，方便必要的检查和清洁，根据试验需要确定所需的绝热箱2的层数。首先依次安装好各层箱下半球2-1及筒下半球1-1，将筒下半球1-1与筒上半球1-2连接，将混凝土注入试样筒1中，将筒内测温装置4置于测温插管3内部，将固定有测温插管3的筒顶盖1-3与筒上半球1-2密闭连接。将筒内测温装置4、筒外测温装置5和加热装置6分别接线完毕，外部电源和数据采集及控制系统7连接至插座，将箱上半球2-2与箱下半球2-1连接，再将箱顶盖2-3与箱上半球2-2连接；通过抽气阀门将绝热箱2与试样筒1之间抽真空后进行整体密闭，关闭抽气阀门。

一般来说，由于混凝土的凝固升温，试样筒1内温度总是高于筒外温度，这个温差会导致混凝土自发向外散热。散热即不绝热，因此阻止散热就是绝热测试的关键。测试过程中，多层的绝热箱2、真空环境和隔热层共同作用，可在很大程度上阻止试样向外散热。

筒内测温装置4实时读取混凝土内部温度，筒外测温装置5实时读取试样筒1外的温度，数据采集及控制系统7在读取比较两个温度差值后与预设的阈值比较，当温度差值超过阈值，如0.1℃时，数据采集及控制系统7控制加热装置6开始加热弥补内外温差，直至温度差值不超过阈值，保证了测试过程的绝热，可以得到更加精确的结果。

当测试完毕后，只需将整套设备拆分，清理掉试样筒1内的混凝土即可进行下一次测试。

需要说明的是，以上所述仅为本实用新型实施方式的一部分，根据本实用新型所描述的系统所做的等效变化，均包括在本实用新型的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种混凝土绝热升温测量装置，其特征在于，包括试样筒(1)、绝热箱(2)和测温插管(3)；试样筒(1)和绝热箱(2)均为球形，试样筒(1)嵌套在绝热箱(2)内部，试样筒(1)与绝热箱(2)之间为真空；绝热箱(2)外部设有隔热层；若干测温插管(3)的一端与试样筒(1)连接，另一端分布在试样筒(1)内部与试样筒(1)同心的球面上；

测温插管(3)内部设有筒内测温装置(4)，试样筒(1)外壁上设有筒外测温装置(5)和加热装置(6)，筒内测温装置(4)、筒外测温装置(5)和加热装置(6)分别与数据采集及控制系统(7)连接。

2.根据权利要求1所述的混凝土绝热升温测量装置，其特征在于，绝热箱(2)为多层，相邻绝热箱(2)之间为真空。

3.根据权利要求1所述的混凝土绝热升温测量装置，其特征在于，试样筒(1)和绝热箱(2)的材质为隔热材质。

4.根据权利要求1所述的混凝土绝热升温测量装置，其特征在于，试样筒(1)包括筒下半球(1-1)、筒上半球(1-2)和筒顶盖(1-3)；筒下半球(1-1)与筒上半球(1-2)可拆卸的连接，筒上半球(1-2)与筒顶盖(1-3)可拆卸的连接，若干测温插管(3)的一端与筒顶盖(1-3)连接，另一端均布在与试样筒(1)同心的球面上；

绝热箱(2)包括箱下半球(2-1)、箱上半球(2-2)和箱顶盖(2-3)；箱下半球(2-1)与箱上半球(2-2)可拆卸的连接，箱上半球(2-2)与箱顶盖(2-3)可拆卸的连接；

筒下半球(1-1)与箱下半球(2-1)之间连接有若干支柱。

5.根据权利要求3所述的混凝土绝热升温测量装置，其特征在于，筒下半球(1-1)与筒上半球(1-2)之间、筒上半球(1-2)与筒顶盖(1-3)之间、箱下半球(2-1)与箱上半球(2-2)之间、箱上半球(2-2)与箱顶盖(2-3)之间均设有密封垫片。

6.根据权利要求3所述的混凝土绝热升温测量装置，其特征在于，箱顶盖(2-3)上设有插座和抽气阀门，插座与筒内测温装置(4)、筒外测温装置(5)和加热装置(6)连接，抽气阀门上设有压力检测装置。

7.根据权利要求6所述的混凝土绝热升温测量装置，其特征在于，插座为航空插座。

8.根据权利要求1所述的混凝土绝热升温测量装置，其特征在于，测温插管(3)包括连接管(3-1)和测温尖端(3-2)，连接管(3-1)的一端与试样筒(1)连接，另一端与测温尖端(3-2)可拆卸的连接，筒内测温装置(4)与测温尖端(3-2)连接。

9.根据权利要求7所述的混凝土绝热升温测量装置，其特征在于，连接管(3-1)的材质为隔热材质，测温尖端(3-2)的材质为温敏材质。

Images