專利名稱：用于混凝土熱擴(kuò)散率測定的試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種用于混凝土熱擴(kuò)散率測定的試驗(yàn)裝置，屬物理中通過應(yīng) 用熱方法測試材料的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
熱擴(kuò)散率(或稱熱擴(kuò)散系數(shù))是材料的一種熱物理性質(zhì)，表示材料被加熱或冷卻 時，其內(nèi)部溫度趨于一致的能力，由公式α = λ/p c表示，式中α表示材料的熱擴(kuò)散率， λ表示導(dǎo)熱系數(shù)，P表示密度，c表示熱容。熱擴(kuò)散率越大，表示物體內(nèi)部溫度趨于一致的 能力越強(qiáng)，同時熱擴(kuò)散率也是材料傳播溫度變化能力大小的指標(biāo)，因而有導(dǎo)溫系數(shù)之稱。目前一種制式測定混凝土熱擴(kuò)散率的方法是把混凝土制作成某種對稱形狀的試 件，先使混凝土試件形成溫度分布一致的同溫體，再在混凝土試件的表面施加并保持與原 有溫度具有一定溫度差的恒溫環(huán)境，使得被測混凝土試件內(nèi)部在熱交換(熱擴(kuò)散)過程中 形成穩(wěn)定的溫度梯度場分布和溫度變化，并測得試件中心溫度隨時間變化的數(shù)據(jù)。最后用 根據(jù)物理學(xué)的物體熱傳導(dǎo)定理推得的熱擴(kuò)散率(導(dǎo)溫系數(shù))與試件中心溫度差隨時間變化 的關(guān)系式計(jì)算獲得熱擴(kuò)散率。上述測定方法所用的試驗(yàn)裝置有以下兩種1、傳統(tǒng)的試驗(yàn)裝置傳統(tǒng)的試驗(yàn)裝置由加熱桶、冷卻桶兩個獨(dú)立部分組成。加熱桶、冷卻桶內(nèi)都安裝有 試件架及測溫計(jì)，另外加熱桶有保溫外殼，桶內(nèi)安裝加熱器和攪拌器。冷卻桶內(nèi)有對準(zhǔn)試件 噴水的噴嘴。所說噴嘴通過水管連接至溫度恒定的水源(通常是足夠大容量的水箱或連接 自來水管道或直接從河流、池泊等水源抽取)。但這種傳統(tǒng)的試驗(yàn)裝置存在試驗(yàn)過程需人工操作、冷卻水的溫度取決于水源溫 度，不易滿足試驗(yàn)方法所要求的恒溫條件、和試驗(yàn)的冷卻過程需耗費(fèi)大量用水等不足。為此 隨著技術(shù)進(jìn)步，為節(jié)約用水和實(shí)現(xiàn)測定試驗(yàn)的自動化，提出了采用循環(huán)水的試驗(yàn)裝置。2、采用循環(huán)水的試驗(yàn)裝置該試驗(yàn)裝置由試驗(yàn)桶、包括熱和冷兩個恒溫循環(huán)水槽和溫度測控系統(tǒng)組成。試驗(yàn) 桶是保溫的，內(nèi)有試件架用于放置被測混凝土試件。熱循環(huán)水槽和冷循環(huán)水槽內(nèi)分別裝有 電加熱器和有致冷裝置。溫度測控系統(tǒng)由微電腦、布置在試件中心和裝置不同部位的溫度 傳感器以及相應(yīng)的機(jī)電執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)相關(guān)溫度的檢測、記錄和試驗(yàn)裝置的自動 運(yùn)行控制。熱循環(huán)水槽、冷循環(huán)水槽并列安裝而試驗(yàn)桶安裝在該兩循環(huán)水槽之上，試驗(yàn)桶底 部有出水管分別連接到兩槽頂部并安裝有控制電磁閥，兩循環(huán)水槽與試驗(yàn)桶之間分別以水 泵和管路。工作時分別啟動水泵和電磁閥以開通循環(huán)水回路。采用循環(huán)水的試驗(yàn)裝置與傳統(tǒng)的試驗(yàn)裝置相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)只有一個試 驗(yàn)桶，且試驗(yàn)過程實(shí)現(xiàn)自動運(yùn)行；(2)采用水循環(huán)方式，最大限度地節(jié)約水資源；(3)冷熱水 的水溫可以按不同的試驗(yàn)條件要求進(jìn)行設(shè)定。最近由申請人完成設(shè)計(jì)的一種新的用于混凝土熱擴(kuò)散率測定的試驗(yàn)裝置，采用在 當(dāng)?shù)販囟然虻陀?0°c的混凝土試件的養(yǎng)護(hù)溫度中獲得同溫體試件，然后將該同溫體試件置
3于高于50°C熱水溫度中使試件中心溫度趨同于環(huán)境溫度并測定試件中心溫度隨時間變化 的數(shù)據(jù)。最后用根據(jù)物理學(xué)的物體熱傳導(dǎo)定理推得的熱擴(kuò)散率(導(dǎo)溫系數(shù))與試件中心溫 度差隨時間變化的關(guān)系式計(jì)算獲得熱擴(kuò)散率的方法。其結(jié)構(gòu)是有試驗(yàn)桶和一件熱恒溫循環(huán) 水槽，試驗(yàn)桶在熱恒溫循環(huán)水槽之上，試驗(yàn)桶底部與熱恒溫循環(huán)水槽頂部之間用安裝有電 磁閥的管路連接，水槽通過水管和水泵連接到試驗(yàn)桶，構(gòu)成由水槽、水泵、試驗(yàn)桶、電磁閥用 管路連接起來的水循環(huán)系統(tǒng)。上述現(xiàn)有的兩種采用循環(huán)水的用于混凝土熱擴(kuò)散率測定的試驗(yàn)裝置，都把試驗(yàn)桶 放在循環(huán)水槽之上，但制式測定混凝土熱擴(kuò)散率的方法中規(guī)定采用底面直徑為200mm、高度 為400mm的圓柱體混凝土試件作為標(biāo)準(zhǔn)試件，并規(guī)定試件要浸沒在循環(huán)水中，同時考慮試 驗(yàn)桶上下的入、出水口及密封蓋等結(jié)構(gòu)要求，試件桶的本身高度至少700mm，如果疊架在循 環(huán)水槽之上，整個試驗(yàn)裝置的高度至少需1. 5m。Φ 200 X 400的混凝土試件的重量在29kg 左右，在桶口為1. 5m高度上進(jìn)行放入或取出操作，一定需要借助吊掛裝置，并且操作人員 觀察試件安放位置是否處在試驗(yàn)桶內(nèi)的正中也很不方便。另外被測混凝土試件還有溫度傳 感器放置(或埋設(shè))在試件中心，有引出線纜需要連接等操作，這個高度也不方便
發(fā)明創(chuàng)造內(nèi)容針對上述不足，本實(shí)用新型就是要提供一種降低了試驗(yàn)桶所置高度的用于混凝土 熱擴(kuò)散率測定的試驗(yàn)裝置。本實(shí)用新型提供的用于混凝土熱擴(kuò)散率測定的試驗(yàn)裝置，包括有試驗(yàn)桶、恒溫循 環(huán)水槽，試驗(yàn)桶內(nèi)有放置被測混凝土試件的試件架，恒溫循環(huán)水槽下部有水泵通過管道連 接到試驗(yàn)桶頂部，其中試驗(yàn)桶和恒溫循環(huán)水槽安裝在同一平臺上，試驗(yàn)桶下部有出水口經(jīng) 水泵和管路連接到恒溫循環(huán)水槽的上部。本實(shí)用新型提供的用于混凝土熱擴(kuò)散率測定的試驗(yàn)裝置，將試驗(yàn)桶安裝在與恒溫 循環(huán)水槽同一平臺上并用水泵將試驗(yàn)桶出水提升到恒溫循環(huán)水槽中，使試驗(yàn)桶上口的高度 降低，從工作平臺到試驗(yàn)桶上口的高度可降低到Im左右這個最合適的操作高度。與現(xiàn)有技 術(shù)相比，本實(shí)用新型有效降低了試驗(yàn)桶的高度，使將試件放入或取出試驗(yàn)桶的操作可直接 用雙手進(jìn)行而不必借助掛吊裝置，即使借助掛吊裝置也可非常方便地進(jìn)行操作和觀察到試 件的放置位置，使這一操作方便輕松。試驗(yàn)桶頂部向桶內(nèi)供水的注水口是位于試驗(yàn)桶內(nèi)試件架的正中上方的單個管口， 或者是在試驗(yàn)桶內(nèi)試件架的正上方均布有小孔的環(huán)型管，或者是試驗(yàn)桶四周側(cè)面到試件架 正中上方之間均勻布置的多個管口。試驗(yàn)桶下部的出水口是在試件架正中下方的桶底上。試驗(yàn)桶的進(jìn)出水口以試件架正中的上下方為中心布置，不論是單個的還是多個的 進(jìn)出水口都以此為設(shè)置原則，其目的是為了使流經(jīng)試件各個側(cè)面的水流均勻，從而使水溫
保持最大程度的一致。本實(shí)用新型提供的用于混凝土熱擴(kuò)散率測定的試驗(yàn)裝置，所說恒溫循環(huán)水槽包括 制作同溫體試件的熱恒溫循環(huán)水槽和提供冷卻環(huán)境而測定數(shù)據(jù)的冷恒溫循環(huán)水槽，兩只恒 溫循環(huán)水槽的下部各以管路連接到試驗(yàn)桶的頂部，試驗(yàn)桶的下部以管路分別連接到兩只恒 溫循環(huán)水槽上部，管路上都安裝有水泵。
4[0019]所說兩只恒溫循環(huán)水槽的下部各以管路連接到試驗(yàn)桶的頂部，是分別用兩根單獨(dú) 的管路和兩只水泵進(jìn)行連接的；或是分別將兩只恒溫循環(huán)水槽的下部用兩根單獨(dú)的管路和 兩只水泵經(jīng)兩位三通閥或兩只獨(dú)立閥連接到試驗(yàn)桶的頂部的；或是用兩位三通閥或兩只獨(dú) 立閥將兩只恒溫循環(huán)水槽的下部與試驗(yàn)桶的頂部連接，水泵安裝在兩位三通閥或兩只獨(dú)立 閥與試驗(yàn)桶的頂部之間。上述試驗(yàn)桶的下部以管路分別連接到兩只恒溫循環(huán)水槽上部，是分別用兩根單獨(dú) 的管路和兩只水泵進(jìn)行連接的；或是用兩位三通閥或兩只獨(dú)立閥將兩只恒溫循環(huán)水槽的上 部與試驗(yàn)桶的下部連接，水泵安裝在兩位三通閥或兩只獨(dú)立閥與試驗(yàn)桶的下部之間。所說的兩位三通閥和獨(dú)立閥是可通過機(jī)電控制通斷的自動閥，通常是電磁閥或電 動閥。本實(shí)用新型提供的用于混凝土熱擴(kuò)散率測定的試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)桶內(nèi)試件架上放置 當(dāng)?shù)販囟然虻陀?0°C的同溫體試件，所說恒溫循環(huán)水槽有一件，是提供升溫環(huán)境而測定數(shù) 據(jù)的熱恒溫循環(huán)水槽，熱恒溫循環(huán)水槽下部經(jīng)水泵和管路連接到試驗(yàn)桶頂部，試驗(yàn)桶下部 經(jīng)水泵和管路連接到熱恒溫循環(huán)水槽上部。

圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1_恒溫循環(huán)水槽(熱水)，2_管 路(熱水回水管)，3-管路(熱水供水管)，4-試驗(yàn)桶，5-試件環(huán)境水體，6-試件，7-管路 (冷水供水管)，8-管路(冷水回水管)，9-恒溫循環(huán)水槽(冷水)，10-制冷裝置，11、12-水 泵，13-試件架，14、15-水泵，16-加熱裝置；圖2為本實(shí)用新型另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中21_試驗(yàn)桶，22-試件，23-管 路(熱水供水管)，24-管路(熱水回水管)，25-恒溫循環(huán)水槽(熱水)，26-加熱裝置，27、 28-水泵，29-試件環(huán)境水體，30-試件架。
具體實(shí)施方式
1、如圖1所示，是對現(xiàn)有的應(yīng)用循環(huán)水的試驗(yàn)裝置的改進(jìn)，包括有兩個恒溫循環(huán) 水槽和一個試驗(yàn)桶安裝在同一平臺上。有提供熱水以制作同溫體試件的熱水循環(huán)系統(tǒng)和提 供冷水以測定熱傳導(dǎo)數(shù)據(jù)的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。熱水循環(huán)系統(tǒng)是以熱水恒溫循環(huán)水槽1、熱水 供水管路3、試驗(yàn)桶4、熱水回水管路2構(gòu)成的，熱水恒溫循環(huán)水槽內(nèi)安裝有受恒溫控制裝置 控制的加熱裝置16。熱水供水管路在熱水恒溫循環(huán)水槽下部出水口處安裝水泵15以提升 水位。熱水回水管路在試驗(yàn)桶下部一出水口處安裝水泵14以提升水位。冷卻水循環(huán)系統(tǒng) 是以冷水恒溫循環(huán)水槽9、冷水供水管路7、試驗(yàn)桶4、冷水回水管路8構(gòu)成的，冷水恒溫循 環(huán)水槽內(nèi)安裝有受恒溫控制裝置控制的制冷裝置10。冷水供水管路在冷水恒溫循環(huán)水槽 下部出水口處安裝水泵11以提升水位。冷水回水管路在試驗(yàn)桶下部一出水口處安裝水泵 12以提升水位。試驗(yàn)桶內(nèi)底的上放置有試件架13，試件架正中上方為冷熱水供水管的注水 口。工作時試件6放置于試件架之上，先以熱水循環(huán)并在試件周圍形成一個恒溫的試件環(huán) 境水體5，于一定時間后試件成為同溫體試件，再抽空試驗(yàn)桶內(nèi)的熱水后轉(zhuǎn)以用已調(diào)節(jié)到預(yù) 定溫度的冷水循環(huán)并同樣在試件周圍形成一個恒溫的試件環(huán)境水體，并在試件降溫過程中 測定熱擴(kuò)散數(shù)據(jù)。
5[0026]2、如圖2所示，有一只試驗(yàn)桶和一只熱水恒溫循環(huán)水槽組成。試驗(yàn)桶25和熱水恒 溫循環(huán)水槽21安裝在同一平臺上。試驗(yàn)桶內(nèi)底部設(shè)置有試件架30。熱水恒溫循環(huán)水槽內(nèi) 安裝加熱裝置26。熱水恒溫循環(huán)水槽下部引出熱水供水管路23連接到試驗(yàn)桶頂部，注水口 為是一位于試件架正上方的環(huán)形管上所開設(shè)的均布于環(huán)內(nèi)側(cè)管壁的孔。管路上在熱水恒溫 循環(huán)水槽下部出水口處安裝有水泵27。試件架正中下方的試驗(yàn)桶底部有出水口到熱恒溫循 環(huán)水槽上部連接有熱水回水管路24，管路上在試驗(yàn)桶底部出水口處安裝有水泵28。試驗(yàn)開始前，在熱恒溫循環(huán)水槽中注滿水，開啟試驗(yàn)裝置，把循環(huán)水槽內(nèi)的水加熱 到預(yù)定溫度并保持恒溫。試驗(yàn)開始時，把在當(dāng)?shù)販囟然虻陀?0°C的混凝土試件的養(yǎng)護(hù)溫度下獲得的試件 22放置在試件架上，立即開啟水泵把熱水恒溫循環(huán)水槽中的熱水泵送到試驗(yàn)桶頂部，待水 沒過試件后開啟回水水泵，在試驗(yàn)桶內(nèi)形成試件環(huán)境水體29，也就是使在試驗(yàn)桶內(nèi)，恒溫的 熱水流經(jīng)被測量試件的表面后再用泵送回到水槽被調(diào)節(jié)溫度以保持恒溫，從而形成了 “試 驗(yàn)桶——循環(huán)水槽”水循環(huán)。在試件升溫過程中通過預(yù)埋于試件內(nèi)和水循環(huán)系統(tǒng)中的溫度 傳感器測定試件的熱擴(kuò)散數(shù)據(jù)。此外，整個水循環(huán)系統(tǒng) 都設(shè)置有保溫結(jié)構(gòu)，以達(dá)到節(jié)能和減少環(huán)境溫度對系統(tǒng) 的干擾的目的。
權(quán)利要求一種用于混凝土熱擴(kuò)散率測定的試驗(yàn)裝置，包括有試驗(yàn)桶、恒溫循環(huán)水槽，試驗(yàn)桶內(nèi)有放置被測混凝土試件的試件架，恒溫循環(huán)水槽下部有水泵通過管道連接到試驗(yàn)桶頂部，其特征是試驗(yàn)桶和恒溫循環(huán)水槽安裝在同一平臺上，試驗(yàn)桶下部有出水口經(jīng)水泵和管路連接到恒溫循環(huán)水槽的上部。
2.如權(quán)利要求1所述的用于混凝土熱擴(kuò)散率測定的試驗(yàn)裝置，其特征是試驗(yàn)桶頂部向 桶內(nèi)供水的注水口是位于試驗(yàn)桶內(nèi)試件架的正中上方的單個管口，或者是在試驗(yàn)桶內(nèi)試件 架的正上方均布有小孔的環(huán)型管，或者是試驗(yàn)桶四周側(cè)面到試件架正中上方之間均勻布置 的多個管口。
3.如權(quán)利要求1所述的用于混凝土熱擴(kuò)散率測定的試驗(yàn)裝置，其特征是試驗(yàn)桶下部的 出水口是在試件架正中下方的桶底上。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的用于混凝土熱擴(kuò)散率測定的試驗(yàn)裝置，其特征是本實(shí) 用新型提供的混凝土熱擴(kuò)散率測定的試驗(yàn)裝置，所說恒溫循環(huán)水槽包括制作同溫體試件的 熱恒溫循環(huán)水槽和提供冷卻環(huán)境而測定數(shù)據(jù)的冷恒溫循環(huán)水槽，兩只恒溫循環(huán)水槽的下部 各以管路連接到試驗(yàn)桶的頂部，試驗(yàn)桶的下部以管路分別連接到兩只恒溫循環(huán)水槽上部， 管路上都安裝有水泵。
5.如權(quán)利要求4所述的用于混凝土熱擴(kuò)散率測定的試驗(yàn)裝置，其特征是所說兩只恒 溫循環(huán)水槽的下部各以管路連接到試驗(yàn)桶的頂部，是分別用兩根單獨(dú)的管路和兩只水泵進(jìn) 行連接的；或是分別將兩只恒溫循環(huán)水槽的下部用兩根單獨(dú)的管路和兩只水泵經(jīng)兩位三通 閥或兩只獨(dú)立閥連接到試驗(yàn)桶的頂部的；或是用兩位三通閥或兩只獨(dú)立閥將兩只恒溫循環(huán) 水槽的下部與試驗(yàn)桶的頂部連接，水泵安裝在兩位三通閥或兩只獨(dú)立閥與試驗(yàn)桶的頂部之 間。
6.如權(quán)利要求4所述的用于混凝土熱擴(kuò)散率測定的試驗(yàn)裝置，其特征是試驗(yàn)桶的下部 以管路分別連接到兩只恒溫循環(huán)水槽上部，是分別用兩根單獨(dú)的管路和兩只水泵進(jìn)行連接 的；或是用兩位三通閥或兩只獨(dú)立閥將兩只恒溫循環(huán)水槽的上部與試驗(yàn)桶的下部連接，水 泵安裝在兩位三通閥或兩只獨(dú)立閥與試驗(yàn)桶的下部之間。
7.如權(quán)利要求5或6所述的用于混凝土熱擴(kuò)散率測定的試驗(yàn)裝置，其特征是所說的兩 位三通閥和獨(dú)立閥是電磁閥或電動閥。
8.如權(quán)利要求1或2或3所述的用于混凝土熱擴(kuò)散率測定的試驗(yàn)裝置，其特征是試驗(yàn) 桶內(nèi)試件架上放置當(dāng)?shù)販囟然虻陀?0°C的同溫體試件，所說恒溫循環(huán)水槽有一件，是提供 升溫環(huán)境而測定數(shù)據(jù)的熱恒溫循環(huán)水槽，熱恒溫循環(huán)水槽下部經(jīng)水泵和管路連接到試驗(yàn)桶 頂部，試驗(yàn)桶下部經(jīng)水泵和管路連接到熱恒溫循環(huán)水槽上部。
專利摘要本實(shí)用新型提供的用于混凝土熱擴(kuò)散率測定的試驗(yàn)裝置，包括有試驗(yàn)桶、恒溫循環(huán)水槽，試驗(yàn)桶內(nèi)有放置被測混凝土試件[22]的試件架[30]，恒溫循環(huán)水槽[25]下部有水泵[27]通過管道[23]連接到試驗(yàn)桶[21]頂部，其中試驗(yàn)桶和恒溫循環(huán)水槽安裝在同一平臺上，試驗(yàn)桶下部有出水口經(jīng)水泵[28]和管路[24]連接到恒溫循環(huán)水槽[25]的上部。本實(shí)用新型通過將試驗(yàn)桶與恒溫循環(huán)水槽安裝在同一平臺上而降低了試驗(yàn)桶上口的高度，從工作平臺到試驗(yàn)桶上口的高度可降低到1m左右這個最合適的操作高度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有效降低了試驗(yàn)桶的高度，使將試件放入或取出試驗(yàn)桶的操作可直接用雙手進(jìn)行而不必借助掛吊裝置，即使借助掛吊裝置也可非常方便地進(jìn)行操作和觀察到試件的放置位置，使這一操作方便輕松。
文檔編號G01N25/18GK201754152SQ20102028536
公開日2011年3月2日 申請日期2010年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月4日
發(fā)明者周岳年, 諸華豐, 邱偉明 申請人:舟山市博遠(yuǎn)科技開發(fā)有限公司