[發明專利]一種新型鋼渣混凝土早齡期熱膨脹系數的測定裝置及方法

在審

• 申請號: 202010320599.2
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111487278A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 石振祥;吳朝國;程熙媛;李威彤;沈楠;陳徐東
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N25/16
• 分類號: G01N25/16
• 代理公司: 南京華恒專利代理事務所(普通合伙) 32335
• 代理人: 宋方園

1.一種新型鋼渣混凝土早齡期熱膨脹系數的測定裝置，其特征在于，包括變溫測試組和恒溫測試組，變溫測試組包括變溫桶、試塊支架、第一微型泵、第二微型泵、空氣加熱裝置、電子千分表、位移巡檢儀、第一溫度傳感器及溫度巡檢儀，所述試塊支架與第一微型泵、第二微型泵均位于封閉的變溫桶內，試塊支架包括底座、支撐桿、托片、蓋盤、加熱管、柔性波紋管、剛性波紋板及水平支架，支撐桿下端安裝在底座上，支撐桿上部安裝有托片，蓋盤固定在托片上，底座和蓋盤上均開有小孔，加熱管位于試塊支架內部且從小孔中穿過，蓋盤上還設有缺口，底座的上表面和蓋盤的下表面均有凸起圓環，柔性波紋管固定在底座上表面的凸起圓環與蓋盤下表面的凸起圓環之間，剛性波紋板可拆除的安裝在柔性波紋管外側面，柔性波紋管內澆筑有混凝土，水平支架安裝在支撐桿上且位于蓋盤上方，水平支架用于固定電子千分表，電子千分表與位移巡檢儀連接，第一溫度傳感器懸掛在試塊支架內部且與溫度巡檢儀連接，第一微型泵與空氣加熱裝置連接，空氣加熱裝置與空氣混合器連通，空氣混合器通過進氣管與室外空氣連通，在進氣管上設有可調節開度的進氣閥門，進氣管上還設有第三溫度傳感器，空氣混合器與空氣加熱裝置之間設有第四溫度傳感器，空氣混合器的出氣管上設有第五溫度傳感器，出氣管從變溫桶的頂部進入，變溫桶的底部與第一微型泵連接，第二微型泵與加熱管連接；所述恒溫測試組包括與變溫測試組相同的變溫桶、試塊支架、電子千分表及第一溫度傳感器，試塊支架位于變溫桶中，電子千分表安裝在試塊支架上方且與位移巡檢儀連接，第一溫度傳感器懸掛在試塊支架內部且與溫度巡檢儀連接。

2.根據權利要求1所述的新型鋼渣混凝土早齡期熱膨脹系數的測定裝置，其特征在于，還包括金屬箍，所述金屬箍用于壓緊柔性波紋管的上端和下端。

3.根據權利要求1或2所述的新型鋼渣混凝土早齡期熱膨脹系數的測定裝置，其特征在于，所述支撐桿和托片均有三個，三個支撐桿均勻安裝在底座上。

4.根據權利要求1或2所述的新型鋼渣混凝土早齡期熱膨脹系數的測定裝置，其特征在于，所述水平支架為三腳支架，電子千分表固定在三腳支架的中間。

5.根據權利要求1或2所述的新型鋼渣混凝土早齡期熱膨脹系數的測定裝置，其特征在于，還包括第二溫度傳感器，所述第二溫度傳感器懸掛于變溫桶中，第二溫度傳感器與溫度巡檢儀連接。

6.根據權利要求5所述的新型鋼渣混凝土早齡期熱膨脹系數的測定裝置，其特征在于，所述恒溫測試組還包括第二溫度傳感器，第二溫度傳感器懸掛于恒溫測試組的浴桶內。

7.一種基于權利要求1所述的鋼渣混凝土早齡期熱膨脹系數的測定方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、組裝變溫測試組和恒溫測試組的試塊支架，安裝剛性波紋管在柔性波紋管外側面，變溫桶頂部打開，從蓋盤的缺口中注入混凝土并振搗；在混凝土中心預埋第一溫度傳感器，控制高度后將混凝土抹平，制備成試塊待用；

步驟二、將電子千分表安裝在水平支架上，用金屬片隔檔；將試塊支架連同試塊放入變溫桶中，在變溫桶中放入第二溫度傳感器；連接第一微型泵與空氣加熱裝置；連接第一溫度傳感器、第二溫度傳感器與溫度巡檢儀；連接電子千分表與位移巡檢儀；檢查所有線路；

步驟三、待試塊終凝，拆除剛性波紋管，將電子千分表頂至試塊表面，開啟空氣加熱裝置、位移巡檢儀、溫度巡檢儀并調試，封閉變溫桶，恒溫測試組溫度恒定在設定值；

步驟四、開始測試，調節溫度從t1升溫至t2，恒溫一段時間后，降溫至t3，恒溫一段時間后，再次升溫至t2，整個測試過程連續采集溫度和應變數據并記錄；

步驟五、根據采集溫度及應變數據計算變溫測試組和恒溫測試組的熱膨脹系數，

變溫測試組的熱膨脹系數計算公式為：

其中為變溫測試組混凝土總應變，ΔL^M為電子千分表測得的變溫測試組混凝土長度變化值，L^M為試驗組混凝土初始長度，為試驗組混凝土熱應變，為試驗組混凝土自應變；

恒溫測試組的熱膨脹系數計算公式為：

其中，為恒溫測試組混凝土總應變，ΔL^N為電子千分表測得的恒溫測試組混凝土長度變化值，L^N為恒溫測試組混凝土初始長度，為恒溫測試組混凝土自應變；

由于混凝土自應變是自身性質決定的，因此：

故變溫測試組熱應變有：

每個溫度循環周期在恒溫階段均可以計算一個熱應變值，因此以第i和i+1個熱應變計算熱膨脹系數公式如下：

其中，α為熱膨脹系數，ΔT^c為第i和i+1個熱應變混凝土中心的溫度差，和分別為第i和i+1個熱應變，T_i^c和分別為第i和i+1個混凝土中心溫度。