[發(fā)明專利]一種高性能混凝土內(nèi)部蒸汽壓的測(cè)試裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710441242.8
• 申請(qǐng)日: 2017-06-13
• 公開（公告）號(hào): CN107290510A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜紅秀;張一帆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/38
• 分類號(hào): G01N33/38;G01K7/02;G01L19/00
• 代理公司: 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司14101
• 代理人: 申艷玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高性能混凝土內(nèi)部蒸汽壓的測(cè)試裝置及方法，具體涉及一種基于明火燃燒及溫度、荷載耦合條件下高性能混凝土內(nèi)部蒸汽壓的測(cè)試裝置及方法，屬于建筑工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高性能混凝土受熱產(chǎn)生蒸汽壓是造成高性能混凝土高溫后突然爆裂的重要因素之一，高性能混凝土在高溫作用下，其中的吸附水、毛細(xì)水在受熱后氣化開始逸出，但由于高性能混凝土的致密性以及內(nèi)部不貫通的毛細(xì)孔，使得混凝土內(nèi)部的水蒸汽不容易遷移和逸出，這很容易使混凝土蒸汽壓達(dá)到飽和狀態(tài)，并且在混凝土內(nèi)部所出現(xiàn)的蒸汽壓會(huì)引起局部拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力高于混凝土內(nèi)部的抗拉強(qiáng)度，混凝土?xí)l(fā)生爆裂即產(chǎn)生高性能混凝土高溫爆裂。

目前在混凝土高溫性能試驗(yàn)研究方面，主要存在兩大方面的問題。一是試驗(yàn)多采用電爐進(jìn)行加熱，在國(guó)外，這種試驗(yàn)方式占據(jù)了一大半，而在國(guó)內(nèi)，則大多數(shù)利用電爐進(jìn)行加溫，偶爾見有采用燃油燃燒進(jìn)行試驗(yàn)的報(bào)道。雖然電爐加熱具有操作簡(jiǎn)便、受熱均勻、易控制溫度等優(yōu)點(diǎn)，但仍具有以下弊端：一、高溫電爐加熱很難模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)或構(gòu)件遭遇火災(zāi)時(shí)的情況。實(shí)際火災(zāi)發(fā)生時(shí)，溫度升高迅速，且持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間；此外，實(shí)際結(jié)構(gòu)遭受火災(zāi)時(shí)，構(gòu)件多為一面受火或三面受火，混凝土內(nèi)部溫度場(chǎng)極不均勻；在電爐中，試件基本六面均勻受熱，升溫速率往往依電爐最大功率而定；二是試驗(yàn)時(shí)構(gòu)件往往是處于自由變形狀態(tài)，沒有限制其膨脹變形，而實(shí)際混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在受火災(zāi)時(shí)，外部荷載仍然存在，即荷載與火災(zāi)共存，外荷載的存在限制了混凝土在火災(zāi)下的膨脹變形；電爐加溫卻很難模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)或構(gòu)件遭遇火災(zāi)時(shí)的情況。

明火試驗(yàn)裝置復(fù)雜、溫度難以控制，且燃燒物屬于消耗品，試驗(yàn)費(fèi)用急劇增加，目前研究者們很少采用。但是明火卻可以更好地模擬實(shí)際構(gòu)件發(fā)生火災(zāi)時(shí)的損傷情況，能更好地為研究混凝土材料在實(shí)際火災(zāi)作用下的各項(xiàng)性能提供依據(jù)，從而進(jìn)一步為混凝土結(jié)構(gòu)的防火性能設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種高性能混凝土內(nèi)部蒸汽壓的測(cè)試裝置及方法，采用明火液化石油氣爐加熱在荷載作用下的鋼筋混凝土板，采用蒸汽壓采集傳導(dǎo)裝置和熱電偶分別對(duì)鋼筋混凝土板內(nèi)不同深度的蒸汽壓和溫度進(jìn)行測(cè)量記錄。

本發(fā)明在現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)由蒸汽導(dǎo)氣管、液化石油氣爐、帶鋼筋的混凝土板、壓力變送器和無紙記錄儀等組成的蒸汽壓試驗(yàn)裝置，研究高性能混凝土在荷載與溫度耦合條件下蒸汽壓的變化與溫度的關(guān)系。這對(duì)于研究不同溫度作用下孔隙水蒸汽壓對(duì)高性能混凝土損傷機(jī)制的研究很有意義，不僅有利于揭示混凝土內(nèi)部破壞和性能劣化發(fā)生機(jī)理，建立高性能混凝土受熱破壞的損傷理論體系，而且對(duì)改善材料性能、提高結(jié)構(gòu)抗火能力及災(zāi)后損傷評(píng)估具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本發(fā)明提供了一種高性能混凝土內(nèi)部蒸汽壓的測(cè)試裝置，包括液化石油氣爐，爐內(nèi)設(shè)有第一熱電偶、液化石油氣爐與液化石油天然氣罐連接，液化石油氣爐上方放置鋼筋混凝土板，鋼筋混凝土板上方為混凝土加載塊，混凝土加載塊分別連接第二熱電偶及壓力變送器，第一熱電偶、第二熱電偶、壓力變送器分別連接無紙記錄儀；所述液化石油氣爐由蒸汽加壓混凝土砌塊砌筑而成，爐內(nèi)均勻分布有天燃?xì)馊季?，并且布置若干個(gè)熱電偶用于控制爐內(nèi)升溫速率。

上述裝置中，所述液化石油氣爐的尺寸為長(zhǎng)695mm、寬505mm、深320mm、壁厚206mm；爐內(nèi)平行設(shè)有兩排天燃?xì)馊季?，共有六個(gè)。

上述裝置中，所述液化石油氣爐的爐內(nèi)布置有兩個(gè)熱電偶分別布置在天然氣燃具正上方接近板底處及爐膛角落處。

本發(fā)明提供了一種高性能混凝土內(nèi)部蒸汽壓的測(cè)試方法，包括以下內(nèi)容：

（1）制作液化石油氣爐：

（2）準(zhǔn)備試件：

①準(zhǔn)備原料：

水泥：采用強(qiáng)度等級(jí)為C60-C100的普通硅酸鹽水泥P.O 42.5級(jí)或P.O 52.5級(jí)；;

抗凍性：大于等于F70;

坍落度:180±20mm;

坍落擴(kuò)展度：500±50mm;

骨料：粗骨料為粒徑5-20 mm的石灰石碎石，粗石為10-20mm，細(xì)石為5-10mm；砂為細(xì)度模數(shù)2.8、級(jí)配良好的砂；

礦物摻合料：粉煤灰為GB/T1596《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》所規(guī)定的Ⅰ級(jí)或Ⅱ級(jí)粉煤灰；?；郀t礦渣粉采用S105或S95 級(jí)礦渣微粉。

外加劑：采用聚羧酸高效減水劑；

拌合水：符合《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ 63-2006規(guī)定；

②制備試件：

制備四個(gè)鋼筋混凝土板和三塊立方體試塊：