[發明專利]一種用于表征混凝土高溫爆裂程度試驗爐及試驗方法

在審

• 申請號: 201711117306.5
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107907571A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 曹瑞東;李憲軍;南兵;劉宏;朱翔;牛璽榮;成飛
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: G01N25/72
• 分類號: G01N25/72
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司)14105
• 代理人: 郭海燕

技術領域

本發明屬于試驗爐技術領域，具體涉及一種用于表征混凝土高溫爆裂程度試驗爐及試驗方法。

背景技術

高強混凝土材料在城市化的進程中扮演著重要的角色，在幾乎所有的道路、橋梁以及住房上，高強混凝土隨處可見。隨著高強混凝土大范圍的使用，其自身的性能也被人們不斷探索著。在探索的進程中，人們發現，一些高強混凝土在高溫環境下會爆裂；而在實驗過程中，隨著環境溫度的升高，其爆裂次數會隨著時間以及周圍環境溫度的升高而增加，混凝土試塊會不斷爆裂脫落碎片，試塊質量會不斷減少。關于高強混凝土在高溫環境下的爆裂，眾多學者進行了深入的研究，但是多數學者都集中于將高強混凝土高溫加熱后再將其恢復常溫觀察其質量變化、碎塊多少及大小，以此來判定混凝土的爆裂程度，在諸多文獻中研究高強混凝土在高溫下質量的變化并未多見。

發明內容

本發明的目的是提供一種可以實時測量在高溫環境下混凝土試塊的用于表征混凝土高溫爆裂程度試驗爐，用于填補這一空白，同時不影響試驗的正常進行。

本發明為實現上述目的而采取的技術方案為：

一種用于表征混凝土高溫爆裂程度試驗爐，包括電爐和試件放置裝置，所述的電爐由外殼、內倉和電爐溫度控制器組成，所述的內倉由兩層耐火磚砌筑而成，在兩層耐火磚之間的頂面和左、右、后三個側面上分布設置有加熱元件，溫度控制器與外殼活動連接，所述電爐溫度控制器與加熱元件相連接用于控制加熱元件的開和關，在內倉內設有1號熱電偶，所述1號熱電偶與外接數據采集裝置相連接將采集的溫度信息傳送給外接數據采集裝置，在外殼的正前方設有爐門，在爐門的中間設有耐高溫玻璃用于觀察電爐內的情況，在爐門上設有隔熱把手用于保證試驗人員的安全；

所述的試件放置裝置由托盤、連接棒、電機、壓力傳感器和2號熱電偶組成，電機設置在內倉的底部，電機的輸出軸與連接棒的下端相連接，連接棒的上端與托盤活動連接，壓力傳感器設置在外殼和內倉之間的空腔內，壓力傳感器與外接數據采集裝置相連接，2號熱電偶活動設置在試驗時的試塊內且與外接數據采集裝置相連接。

作為本發明的一種優選實施方式，本發明在外殼的外表面噴涂一層耐高溫油漆。

作為本發明的一種優選實施方式，本發明在外殼和內倉之間設置一層保溫隔熱層。

作為本發明的一種優選實施方式，本發明所述的保溫隔熱層為石棉。

作為本發明的一種優選實施方式，本發明所述的加熱元件為硅碳棒。

作為本發明的一種優選實施方式，本發明在爐門的內表面設置一層耐火磚。

作為本發明的一種優選實施方式，本發明所述的托盤可以為盤狀或者網狀。

本發明用于表征混凝土高溫爆裂程度試驗爐的試驗方法，包括以下步驟：

第一步：打開爐門，根據試件尺寸選擇托盤并將托盤固定到連接棒上；

第二步：開啟電腦電源，打開電腦控制軟件；

第三步：將壓力傳感器及1號、2號熱電偶的數據傳輸線與電腦數據接收端連接后，調整數字控制端，將壓力清零；

第四步：將1號熱電偶置于電爐1內，2號熱電偶隨試塊放置在托盤上，關好爐門；

第五步：開啟電爐電源，打開電爐溫控器電源，設定加熱溫度及加熱速率，按動加熱按鈕開始加熱；

第六步：觀察電腦顯示屏上的溫度—力曲線；

第七步：采集所有的突變壓力變化，將所有的突變壓力相加，再除以9.8，則為爆裂掉落質量m；

第八步：取最后的壓力示數除以9.8再加上試件爆裂掉落質量為試件的質量M，則可得每個試塊的爆裂掉落質量百分率X_i＝m_i/M_i，取得平均爆裂質量率

第九步：為避免單一試件偶然因素的影響，可將本試驗重復N次，則試件總數為N，可在試驗過程中記錄得到爆裂試件個數n，則可得到爆裂概率P＝n/N；

第十步：根據爆裂度計算得到爆裂度

本發明采用上述技術方案，具有以下有益效果：

1、本試驗電爐可根據不同的試塊選擇托盤，使爆裂后的小碎塊可以掉落下托盤，方便試驗和后續的計算，得到精確的試驗結果；

2、本發明試驗電爐可轉動加熱，使試件均勻受熱，更接近真實情況；

3、本發明試驗電爐可實時測量得到試件爆裂質量及爆裂后剩余試件質量，減少工作強度，方便實驗人員的操作；

4、本發明試驗方法不是傳統的肉眼觀察得出經驗爆裂結果，而是量化爆裂程度，得到的試驗結果具有很強的參考價值；