專利名稱：一種抗爆試驗(yàn)裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗爆試驗(yàn)裝置及其使用方法。
背景技術(shù)：
隨著我國城市地下工程和隧道交通工程的發(fā)展，有關(guān)地下工程和隧道的結(jié)構(gòu)安全 性越來越受到重視。其中，地鐵和隧道的內(nèi)部結(jié)構(gòu)抗爆性成為最受關(guān)注的重點(diǎn)之一。傳統(tǒng)進(jìn)行抗爆性研究通常采用炸藥來模擬爆破，其危險(xiǎn)性較高，測試工作需要在 國家指定的專門實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，并且，該類實(shí)驗(yàn)室一般隸屬軍事部門，不對(duì)民用機(jī)構(gòu)開放或需 要較復(fù)雜的審批程序，給普通科學(xué)研究帶來不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種抗爆試驗(yàn)裝置及使用方法。本發(fā)明提出的抗爆試驗(yàn)裝置，由空氣炮1、空氣壓縮機(jī)8、爆破噴管9、鋼彈珠11和 計(jì)重器12組成，空氣炮1的進(jìn)氣閥5與空氣壓縮機(jī)8的出氣口通過進(jìn)氣軟管6連接，爆破 噴管9 一端通過法蘭與空氣炮1連接；爆破噴管9另一端設(shè)有帶縮口的爆破噴口 10，爆破 噴口 10上設(shè)有鋼彈珠11，鋼彈珠11的直徑根據(jù)待測試樣的抗爆水平確定，使用前，將水泥、 樹脂等膠凝材料與鋼彈珠11預(yù)先固化在一起，成型為與爆破噴口 10的形狀一致，且其直徑 略大于爆破噴口 10的直徑；計(jì)重器12放置于爆破噴口 10下方。本發(fā)明中，空氣炮1上還設(shè)有氣壓表4、電磁閥2、安全閥3，其體積(型號(hào))可以從 50升到500升之間選擇。本發(fā)明中，空氣壓縮機(jī)8的排氣量可從0. 1立方米/分鐘至4立方米/分鐘之間 選擇。本發(fā)明中，鋼彈珠11直徑可以從5毫米至50毫米之間選擇，
本發(fā)明中，計(jì)重器12上放置測試樣14，計(jì)重器12和測試樣14均位于防護(hù)罩13內(nèi)。本發(fā)明提出的抗爆試驗(yàn)裝置的使用方法，具體步驟為將測試樣14放在計(jì)重器12 上，根據(jù)需要的爆破當(dāng)量要求換算出空氣炮1的壓力，當(dāng)空氣壓縮機(jī)8向空氣炮1充氣到所 計(jì)算的壓力時(shí)，開啟空氣炮1上的電磁閥2，使鋼彈珠11被空氣炮1瞬時(shí)釋放的氣體爆破并 沖擊測試樣14，最后根據(jù)測試樣14受到的沖擊破壞情況以及沖擊造成的計(jì)重計(jì)讀數(shù)變化 來評(píng)價(jià)試樣的抗爆性能。本發(fā)明采取氣體爆破的形式，開發(fā)一種新型抗爆性試驗(yàn)裝置，利用已有的成熟氣 壓控制技術(shù)，能夠比較便利、準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)氣體爆破當(dāng)量，從而針對(duì)不同爆破程度實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu) 及防護(hù)材料受爆破影響的細(xì)致研究。


圖1為本發(fā)明裝置的示意圖。圖中標(biāo)號(hào)1為空氣炮；2為電磁閥；3為安全閥；4為氣壓表；5為進(jìn)氣閥；6為進(jìn)氣軟管；7為臺(tái)面；8為空氣壓縮機(jī)；9為爆破噴管；10為爆破噴口 ；11為鋼彈珠；12為計(jì)重 器；13為防護(hù)罩；14為測試樣。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例1 如圖所示，本裝置由空氣炮1、空氣壓縮機(jī)8、爆破噴管9、鋼彈珠11和計(jì) 重器12組成；空氣炮1與空氣壓縮機(jī)8之間由進(jìn)氣軟管6連接，爆破噴管9通過法蘭與空 氣炮1連接；空氣炮1上配有氣壓表4、電磁閥2、安全閥3和進(jìn)氣閥5，其體積(型號(hào))可以 從50升到500升之間選擇；空氣壓縮機(jī)8的排氣量可從0. 1立方米/分鐘至4立方米/分 鐘之間選擇；爆破噴管9的出口處有一個(gè)帶縮口的爆破噴口 10，爆破噴口 10與爆破噴管9 經(jīng)過螺旋連接；鋼彈珠11的直徑根據(jù)待測試樣的抗爆水平確定，可以從5毫米至50毫米之 間選擇，預(yù)先由水泥、樹脂等膠凝材料把鋼彈珠11固化在一起，成型為與爆破噴口 10 —致 的小圓臺(tái)形狀，小圓臺(tái)面直徑略大于爆破噴口 10的直徑；計(jì)重器12是能夠記錄在一段時(shí)間 內(nèi)重量變化的計(jì)重器的一種，其重量測試范圍根據(jù)所測試樣14受沖擊重量的范圍確定。使用方法為
1、將空氣炮1固定在臺(tái)面7上。2、將空氣壓縮機(jī)8的出氣口通過進(jìn)氣軟管6與空氣炮1的進(jìn)氣閥5連接。3、用水泥、樹脂等膠凝材料把一定數(shù)量的鋼彈珠11固化在一起，成型為與爆破噴 口 10 —致的小圓臺(tái)形狀，小圓臺(tái)面直徑略大于爆破噴口的直徑，將固化了鋼彈珠的小圓臺(tái) 放在爆破噴口的內(nèi)出口，最后把爆破噴口通過螺旋絲扣與爆破噴管9連接。4、用防護(hù)罩13把計(jì)重器12罩住，使爆破噴口 10穿過防護(hù)罩13上面的圓孔并對(duì) 準(zhǔn)計(jì)重器12，接通空氣壓縮機(jī)8的電源，并打開進(jìn)氣閥5，當(dāng)氣壓表4的讀數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)， 關(guān)閉進(jìn)氣閥5和空氣壓縮機(jī)8的電源，然后開啟電磁閥2，于是，鋼彈珠被空氣炮瞬間釋放的 高壓氣體爆破并擊向計(jì)重器，記錄下鋼彈珠擊中計(jì)重器后的重量變化W:0。為防止計(jì)重器被 鋼彈珠擊壞，可在計(jì)重器上加上一塊墊板，該墊板可以是木板、鋼板、鐵板、水泥板等，并在 下述有測試樣的操作時(shí)也墊在計(jì)重器和測試樣之間。5、將測試樣14放置在計(jì)重器12上，用防護(hù)罩13把測試樣14和計(jì)重器12罩住， 使爆破噴口 10穿過防護(hù)罩13上面的圓孔并對(duì)準(zhǔn)測試樣14。6、接通空氣壓縮機(jī)8的電源，并打開進(jìn)氣閥5，當(dāng)氣壓表4的讀數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，關(guān) 閉進(jìn)氣閥5和空氣壓縮機(jī)8的電源，然后開啟電磁閥2，于是，鋼彈珠將被空氣炮瞬間釋放的 高壓氣體爆破并擊向測試樣。7、通過計(jì)重器12，記錄下鋼彈珠擊中測試樣后的重量變化W1。8、通過比較有、無測試樣時(shí)爆破鋼彈珠使計(jì)重器讀數(shù)變化，S卩比較Wl與W0，可以 得到該測試樣緩沖鋼彈珠沖擊力的數(shù)據(jù)；同時(shí)，根據(jù)鋼彈珠擊打前后測試樣的破損情況和 質(zhì)量變化，可以得到測試樣自身的抗爆性能。實(shí)施例2
1、采用體積為75升的空氣炮、排氣量為0. 5立方米/分鐘的空氣壓縮機(jī)、內(nèi)徑為90毫 米的爆破噴管、噴口內(nèi)徑為70毫米的噴口和量程為0至300千克、精度為0. 1千克的計(jì)重 器，按照實(shí)施例1中所述的連接方法組裝成新型抗爆試驗(yàn)裝置。
2、用水泥漿把9顆直徑為8毫米的鋼彈珠固化在一起，成型、硬化為上面直徑為90 毫米、下面直徑為80毫米、高度為10毫米的小圓臺(tái)，預(yù)先成型若干個(gè)同樣的小圓臺(tái)備用；將 1個(gè)固化了鋼彈珠的小圓臺(tái)裝在爆破噴口的內(nèi)出口，盡量使小圓臺(tái)貼緊噴口邊緣，然后把爆 破噴口通過螺旋絲扣與爆破噴管連接。3、將一塊長X寬X高=40X40X2厘米的木板放在計(jì)重器上，用防護(hù)罩把計(jì)重器 罩住，在爆破噴口內(nèi)重新裝上固化了鋼彈珠的小圓臺(tái)，連接好爆破噴口與爆破噴管，并使爆 破噴口穿過防護(hù)罩上面的圓孔并對(duì)準(zhǔn)計(jì)重器上的木板中心位置，爆破噴口距木板的距離為 15厘米；按計(jì)重器上的“清零”鍵，使重量顯示為“0” ；接通空氣壓縮機(jī)的電源，并打開進(jìn)氣 閥，當(dāng)氣壓表的讀數(shù)達(dá)到0. 4兆帕?xí)r(根據(jù)空氣炮產(chǎn)品說明書查得此時(shí)的爆破當(dāng)量為10. 2 千焦耳)，關(guān)閉進(jìn)氣閥和空氣壓縮機(jī)的電源，然后開啟電磁閥，于是，鋼彈珠被空氣炮瞬間釋 放的高壓氣體爆破并擊向計(jì)重器上的木板，記錄下鋼彈珠擊中木板后計(jì)重器的讀數(shù)W0，重 復(fù)2次上述試驗(yàn)，取3個(gè)計(jì)重器讀數(shù)WO的平均數(shù)，記為迎。4、采用聚苯顆粒、水泥與纖維制成外形尺寸為長X寬X高=40 X 40 X 4厘米的輕 質(zhì)保溫板，分別采用不同的水泥摻量制成不同容重的2組(分別記為試樣組1和試樣組2)、 各3塊保溫板，硬化后將保溫板放在60°C的烘箱中烘干約12小時(shí)至恒重，分別稱重后計(jì)算 得到試樣組1、試樣組2的平均絕干容重分別為304公斤/平方厘米和245公斤/平方厘米； 將其中1組的1塊保溫板放在計(jì)重器上的木板上，用防護(hù)罩把計(jì)重器和保溫板罩住，使爆破 噴口穿過防護(hù)罩上面的圓孔并對(duì)準(zhǔn)保溫板中心位置，爆破噴口距保溫板面的距離為15厘 米；按計(jì)重器上的“清零”鍵，使重量顯示為“0” ；接通空氣壓縮機(jī)的電源，并打開進(jìn)氣閥，當(dāng) 氣壓表的讀數(shù)達(dá)到0. 4兆帕?xí)r，關(guān)閉進(jìn)氣閥和空氣壓縮機(jī)的電源，然后開啟電磁閥，于是， 鋼彈珠被空氣炮瞬間釋放的高壓氣體爆破并擊向保溫板，記錄下鋼彈珠擊中保溫板后計(jì)重 器的讀數(shù)；采用另外5塊保溫板重復(fù)5次上述試驗(yàn)，試樣組1和試樣組2的計(jì)重器讀數(shù)分別 記為Wl和W2，取2組各3個(gè)計(jì)重器讀數(shù)的平均數(shù)，分別記為II和膽。5、觀察各試樣被爆破鋼彈珠擊中后的受損情況，可以看到試樣組1比試樣組2受 損嚴(yán)重，但2組試樣均未被鋼彈珠擊穿，說明該2組試樣均可以有效保護(hù)基體，吸收部分該 當(dāng)量的爆破能量。6、另外用量程為0克至2000克、精度為1克的電子秤(可過載50%)分別稱量被爆 破擊打后的每一塊保溫板，根據(jù)保溫板被擊打前后的重量損失，可以評(píng)價(jià)該保溫板抗爆破 沖擊性能；同時(shí)，根據(jù)有、無測試樣所得到的計(jì)重器平均讀數(shù)迎與Ii的差值，可以評(píng)價(jià)該保 溫板對(duì)當(dāng)量約為 ο千焦的爆破能量的吸收水平，進(jìn)而可以評(píng)價(jià)其對(duì)所覆蓋和保護(hù)工程結(jié) 構(gòu)的防爆性能。實(shí)驗(yàn)測試及計(jì)算結(jié)果如表1、表2所示。表1測試樣受爆破鋼彈珠沖擊后的重量變化
權(quán)利要求
1.一種抗爆試驗(yàn)裝置，由空氣炮(1)、空氣壓縮機(jī)(8)、爆破噴管(9)、鋼彈珠(11)和計(jì) 重器(12)組成，其特征在于空氣炮(1)的進(jìn)氣閥(5)與空氣壓縮機(jī)(8)的出氣口通過進(jìn)氣 軟管(6)連接，爆破噴管(9) 一端通過法蘭與空氣炮(1)連接；爆破噴管(9)另一端設(shè)有帶 縮口的爆破噴口(10)，爆破噴口(10)上設(shè)有鋼彈珠(11)，鋼彈珠(11)的直徑根據(jù)待測試 樣的抗爆水平確定，使用前，將水泥、樹脂等膠凝材料與鋼彈珠(11)預(yù)先固化在一起，成型 為與爆破噴口(10)的形狀一致，且其直徑略大于爆破噴口(10)的直徑；計(jì)重器(1 放置 于爆破噴口(10)下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗爆試驗(yàn)裝置，其特征在于空氣炮(1)上還設(shè)有氣壓表G)、 電磁閥⑵、安全閥(3)，其體積均為50升到500升。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗爆試驗(yàn)裝置，其特征在于空氣壓縮機(jī)(8)的排氣量為0.1 立方米/分鐘至4立方米/分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗爆試驗(yàn)裝置，其特征在于鋼彈珠(11)直徑為5毫米至50 毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗爆試驗(yàn)裝置，其特征在于計(jì)重器(1 上放置測試樣(14)， 計(jì)重器(12)和測試樣(14)均位于防護(hù)罩(13)內(nèi)。
6.一種如權(quán)利要求1所述的抗爆試驗(yàn)裝置的使用方法，其特征在于具體步驟為將測 試樣(14)放在計(jì)重器(12)上，計(jì)重器(12)和測試樣(14)均位于防護(hù)罩(13)內(nèi)，根據(jù)需 要的爆破當(dāng)量要求換算出空氣炮(1)的壓力，當(dāng)空氣壓縮機(jī)(8)向空氣炮(1)充氣到所計(jì) 算的壓力時(shí)，開啟空氣炮(1)上的電磁閥0)，使鋼彈珠(11)被空氣炮(1)瞬時(shí)釋放的氣體 爆破并沖擊測試樣(14)，最后根據(jù)測試樣(14)受到的沖擊破壞情況以及沖擊造成的計(jì)重 計(jì)讀數(shù)變化來評(píng)價(jià)試樣的抗爆性能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抗爆試驗(yàn)裝置及其使用方法，由空氣炮、空氣壓縮機(jī)、爆破噴管、鋼彈珠和計(jì)重器組成；空氣炮與空氣壓縮機(jī)之間由進(jìn)氣軟管連接，爆破噴管通過法蘭與空氣炮連接；空氣炮上配有氣壓表、電磁閥、安全閥和進(jìn)氣閥。預(yù)先由水泥、樹脂等膠凝材料把鋼彈珠固化、成型為與爆破噴口形狀基本一致；將測試樣放在計(jì)重器上，根據(jù)需要的爆破當(dāng)量要求換算出空氣炮的壓力，當(dāng)空氣壓縮機(jī)向空氣炮充氣到所設(shè)計(jì)的壓力時(shí)，開啟的電磁閥，使鋼彈珠被空氣炮瞬時(shí)釋放的高壓氣體爆破并沖擊測試樣，最后根據(jù)測試樣受到的沖擊破壞情況以及沖擊造成的計(jì)重計(jì)讀數(shù)變化來評(píng)價(jià)試樣的抗爆性能。采用本發(fā)明能夠比較便利、準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)氣體爆破當(dāng)量，從而針對(duì)不同爆破程度實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)及防護(hù)材料受爆破影響的細(xì)致研究。
文檔編號(hào)G01N3/10GK102095639SQ20101057778
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者朱洪波, 柳獻(xiàn), 潘偉, 袁勇 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)