專利名稱：模擬檢測(cè)混凝土自生體積變形的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及混凝土領(lǐng)域，尤其涉及一種模擬檢測(cè)混凝土自生體積變形的裝置。
背景技術(shù)：
廣泛應(yīng)用于橋梁工程、道橋、鐵路、提壩等建筑工程的混凝土質(zhì)量對(duì)建筑的質(zhì)量起 到?jīng)Q定性作用，影響混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵因素就是水泥水化熱特性。水泥在水化過(guò)程中產(chǎn)生 了大量的熱量，因而使混凝土溫度升高、體積增加、形狀變化，變形量過(guò)大就會(huì)引起內(nèi)部裂 縫，或形成空洞，結(jié)構(gòu)松散，嚴(yán)重影響建筑物的強(qiáng)度和質(zhì)量?；炷磷陨w積變形主要是由 于膠凝材料的水化引起，膠凝材料的水化速度與溫度相互作用，溫度越高，水化放熱越快， 溫度越高，體積變形越大。目前有對(duì)混凝土水化熱特性進(jìn)行檢測(cè)的裝置，實(shí)時(shí)跟蹤混凝土的 放熱量、溫度等參數(shù)，得出混凝土的溫升曲線，但是混凝土的升溫曲線無(wú)法直接反應(yīng)其變形 過(guò)程，即使溫升曲線相同，也會(huì)因不同的混凝土配比等因素產(chǎn)生不同的形變量。因此必須對(duì) 混凝土特性進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，才能確保建筑工程質(zhì)量。目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)行測(cè)量混凝土變形的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)以及實(shí)驗(yàn)方法與現(xiàn)場(chǎng)大體積混凝土變 形的實(shí)際過(guò)程有一定差距?，F(xiàn)有的混凝土變形試驗(yàn)方法為，將混凝土制成圓柱狀試件，將試 件放置于長(zhǎng)400mm、寬200、深600mm的試件箱內(nèi)，試件箱可以容納2個(gè)試件，試件間隔50mm。 制備過(guò)程中在試件中央放入差動(dòng)式電阻應(yīng)變計(jì)與試件一體成型，然后將試件放入室溫恒定 在20°C左右的試驗(yàn)間內(nèi)，通過(guò)差動(dòng)式電阻應(yīng)變計(jì)讀取該混凝土試件在不同時(shí)刻的內(nèi)部溫度 值和變形量，以7天、14天或28天為一個(gè)試驗(yàn)周期。而現(xiàn)場(chǎng)大體積混凝土整個(gè)水化熱過(guò)程 中的溫度絕不會(huì)穩(wěn)定在20°C左右的，其溫度變化是由低到高，然后又由高到低的緩慢變化 的過(guò)程。以20°C作為試驗(yàn)溫度是不符合現(xiàn)場(chǎng)條件的，因此其所測(cè)得的混凝土的變形量與現(xiàn) 場(chǎng)實(shí)際變形量有很大差異。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能模擬與混凝土施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境一致的 試驗(yàn)環(huán)境，所測(cè)混凝土變形情況與施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土變形量一致的混凝土自生體積變形的檢 測(cè)裝置。本實(shí)用新型還提供模擬檢測(cè)混凝土自生體積變形的裝置，包括機(jī)箱，所述機(jī)箱有 中空的保溫試件腔，機(jī)箱的側(cè)板和箱蓋設(shè)置有隔熱材料制成的保溫層；在保溫試件腔中安 裝有溫度檢測(cè)裝置，所述溫度檢測(cè)裝置為至少一個(gè)溫度感應(yīng)器；在保溫試件腔中安裝有致 冷器和加熱器；在保溫試件腔中設(shè)置有與試件一體成型的應(yīng)變計(jì)；上述溫度檢測(cè)裝置和應(yīng) 變計(jì)與機(jī)箱外的測(cè)控系統(tǒng)連接。所述的致冷器為半導(dǎo)體致冷器，包括，安裝在機(jī)箱側(cè)板內(nèi)側(cè)的導(dǎo)冷體，在機(jī)箱的保 溫層中由內(nèi)向外依次安裝有半導(dǎo)體致冷片和導(dǎo)熱體，所述半導(dǎo)體致冷片的冷面與導(dǎo)冷體之 間涂覆熱導(dǎo)熱硅脂并貼合，所述半導(dǎo)體致冷片的熱面與導(dǎo)熱體之間涂覆熱導(dǎo)熱硅脂并貼
3合，在機(jī)箱的保溫層安裝有采用循環(huán)冷卻的冷卻器，所述的冷卻器與導(dǎo)熱體采用熱傳導(dǎo)連 接。所述的冷卻器采用冷卻水致冷，冷卻器的出水口的水平高度高于進(jìn)水口。所述的致冷器采用盤管，上述盤管通過(guò)壓縮機(jī)制冷。所述加熱器包括安裝在與致冷器不同側(cè)板內(nèi)壁上的加熱帶，加熱功率500-1000W。在加熱帶的內(nèi)側(cè)設(shè)置有均熱板，均熱板平行于試件腔內(nèi)壁，均熱板與加熱帶距離 為 8-12mm。保溫試件腔中的溫度檢測(cè)裝置包括，安裝在保溫試件腔中部的試件箱溫度傳感 器，安裝在導(dǎo)冷體上的導(dǎo)冷體溫度傳感器，安裝在加熱帶上的加熱帶溫度傳感器或/和安 裝在均熱板的均熱板溫度傳感器；在保溫試件腔外還安裝有室溫溫度傳感器，上述室溫溫 度傳感器也與所述的可編程測(cè)控模塊PLC連接。所述保溫層的填充厚度不小于100mm。所述保溫試件腔的尺寸為，長(zhǎng)度不小于500mm，寬度不小于250mm，深度不小于 600mmo本實(shí)用新型的有益效果是，提供了一種能夠精確模擬施工現(xiàn)場(chǎng)的大體積混凝土變 形過(guò)程的裝置，裝置內(nèi)溫度均衡、穩(wěn)定性好，所測(cè)得的混凝土變形情況與現(xiàn)場(chǎng)情況相差很 小，對(duì)混凝土特性的判斷具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，可以全自動(dòng)跟蹤混凝土的升溫全過(guò)程； 具有全程可視化監(jiān)控功能。

圖1為本實(shí)用新型的混凝土自生體積變形現(xiàn)場(chǎng)模擬裝置立體圖。圖2為試件箱內(nèi)部安裝示意圖。圖3為致冷器的安裝示意圖。圖4為加熱帶及均熱板的安裝示意圖。圖5為混凝土試件結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為測(cè)控系統(tǒng)流程圖。圖中標(biāo)記為1_混凝土試件，2-保溫試件腔，4-應(yīng)變計(jì)、5-保溫層，6-箱蓋，7_側(cè) 板，9-導(dǎo)冷體，10-半導(dǎo)體致冷片，11-導(dǎo)熱體，12-加熱帶，13-均熱板，15-出水口，16-進(jìn) 水口，17-冷卻器，21-試件箱溫度傳感器，22-導(dǎo)冷體溫度傳感器，23-加熱帶溫度傳感器， 24-均熱板溫度傳感器，25-室溫溫度傳感器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型所采用的實(shí)驗(yàn)裝置的機(jī)箱中設(shè)置有中空的保溫試 件腔2，保溫試件腔2的數(shù)量可根據(jù)試件的組數(shù)確定。每個(gè)試件腔2都設(shè)有各自的溫控裝置 可以使每個(gè)試件腔2的試驗(yàn)進(jìn)程各自獨(dú)立，也可以同時(shí)作不同溫度條件的試驗(yàn)，或者作不 同周期的試驗(yàn)。保溫試件腔2的尺寸根據(jù)混凝土試件的大小確定，為了保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，長(zhǎng)度 不小于500mm，寬度不小于250mm，深度不小于600mm。為了保證實(shí)驗(yàn)中，保溫試件腔2內(nèi)部的溫度不受外界室溫變化的影響，機(jī)箱的側(cè)板7和箱蓋6上均設(shè)置有如石棉、中空隔熱板一 類的隔熱材料制成的保溫層5。綜合考慮保溫效果和設(shè)備體積，保溫層5的填充厚度不小于 IOOmm0為了檢測(cè)混凝土試件1的溫度和和變形量的變化曲線，在保溫試件腔2中設(shè)置有 如圖4所示的與試件一體成型的差動(dòng)式電阻應(yīng)變計(jì)4。如采用的應(yīng)變計(jì)不具有測(cè)溫功能，則 需要在檢測(cè)混凝土試件1中另外埋設(shè)能檢測(cè)檢測(cè)混凝土試件1內(nèi)部溫度的溫度感應(yīng)器。在保溫試件腔2中安裝有至少一個(gè)溫度感應(yīng)器，檢測(cè)保溫試件腔2中的溫度變化 并實(shí)現(xiàn)即使調(diào)整和控制保溫試件腔2的溫度。溫度檢測(cè)裝置的數(shù)量根據(jù)需要在不同部位設(shè) 置為多個(gè)。保溫試件腔2的溫度控制和調(diào)整是采用在保溫試件腔2中安裝有致冷器和加熱器 實(shí)現(xiàn)的。圖3所示的是采用半導(dǎo)體致冷器的結(jié)構(gòu)示意圖，在機(jī)箱側(cè)板7的內(nèi)側(cè)上均布安裝 導(dǎo)冷體9，利于使試件腔2內(nèi)均勻致冷。在機(jī)箱的保溫層5中由內(nèi)向外依次安裝有半導(dǎo)體致 冷片10和導(dǎo)熱體11，半導(dǎo)體致冷片10的冷面與導(dǎo)冷體9之間涂覆熱導(dǎo)熱硅脂并貼合，半導(dǎo) 體致冷片10的熱面與導(dǎo)熱體11之間涂覆熱導(dǎo)熱硅脂并貼合，在機(jī)箱的保溫層5外安裝有 采用循環(huán)冷卻水或風(fēng)冷的冷卻器17，冷卻器17與導(dǎo)熱體11采用熱傳導(dǎo)連接。為此保溫試 件腔2中的熱量可以通過(guò)導(dǎo)冷體9、半導(dǎo)體致冷片10、導(dǎo)熱體11傳遞到機(jī)箱外，并經(jīng)冷卻器 17冷卻實(shí)現(xiàn)對(duì)保溫試件腔2的內(nèi)部冷卻。在圖2中所示的循環(huán)水冷卻結(jié)構(gòu)中，為了保證致 冷器17的致冷效果，使冷卻水在冷卻器17中能夠充分循環(huán)，冷卻器17的出水口 15的水平 高度高于進(jìn)水口 16。對(duì)于冷卻方式，還可采用壓縮機(jī)致冷器，在保溫試件腔2中安裝盤管， 通過(guò)壓縮機(jī)工作實(shí)現(xiàn)致冷。由于半導(dǎo)體致冷器的冷卻速度快、體積小、無(wú)磨損、不使用致冷 劑等諸多優(yōu)點(diǎn)，半導(dǎo)體致冷器作為優(yōu)選方案。如圖4所示，為了冷卻器和加熱器的安裝方便，加熱器為安裝在與致冷器不同側(cè) 板內(nèi)壁上的加熱帶12，加熱帶12可采用電阻絲加熱、輻射加熱、熱泵加熱、紅外線輻射加 熱、電磁波加熱等方式，其加熱功率500-1000W。對(duì)于直接用加熱帶12加熱，容易造成保溫 試件腔2中的加熱不均，因此在加熱帶12的內(nèi)側(cè)設(shè)置有均熱板13，均熱板13平行于保溫試 件腔2的內(nèi)壁，均熱板13與加熱帶12距離為8-12mm為佳。均熱板13受到加熱帶12加熱 后，其散熱面積較加熱帶12更大，散熱更均勻。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，為了有效地檢測(cè)和控制保溫試件腔2中各部位和溫度變化，保溫 試件腔2中的溫度檢測(cè)裝置可以按照以下方式設(shè)置多個(gè)，如安裝在保溫試件腔2中部位于 兩個(gè)混凝土試件1之間的試件箱溫度傳感器21檢測(cè)保溫試件腔2的環(huán)境溫度；安裝在導(dǎo)冷 體9上的導(dǎo)冷體溫度傳感器22，檢測(cè)導(dǎo)冷體9安裝部位的環(huán)境溫度，提高導(dǎo)冷體9的控制精 度；安裝在加熱帶12上的加熱帶溫度傳感器23或安裝在均熱板的均熱板溫度傳感器24 ； 提高加熱帶12的控制精度，如加熱帶溫度傳感器23和均熱板溫度傳感器24同時(shí)安裝，其 控制精度更高。這樣即使在加熱或致冷的動(dòng)態(tài)過(guò)程也能通過(guò)分析各部件的溫度及時(shí)調(diào)控加 熱器或致冷器的功率，使溫度得到精確控制。溫度傳感器可以選用鉬電阻PtlOO或K型熱 電偶。如圖2所示，同時(shí)還可以在保溫試件腔2外還安裝有室溫溫度傳感器25。如圖6的測(cè)控系統(tǒng)流程圖所示，溫度檢測(cè)裝置的溫度傳感器、應(yīng)變計(jì)4和室溫溫度
5傳感器25都與機(jī)箱外的測(cè)控系統(tǒng)的可編程測(cè)控模塊PLC連接，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程全程檢測(cè)和控 制。為了對(duì)試驗(yàn)情況的觀測(cè)直觀，本實(shí)用新型的測(cè)控系統(tǒng)可采用PLC可編程測(cè)控模塊通過(guò) 數(shù)據(jù)總線傳輸給計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的方式，使Visual Basic軟件的人性化界面與可編程 測(cè)控模塊PLC可編程測(cè)控模塊結(jié)合，直觀準(zhǔn)確的以數(shù)字顯示和曲線方式和顯示試驗(yàn)的全過(guò) 程，自動(dòng)存儲(chǔ)試驗(yàn)過(guò)程數(shù)據(jù)和曲線，打印數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)完畢后自動(dòng)關(guān)機(jī)。實(shí)施例采用本實(shí)用新型的模擬檢測(cè)混凝土自生體積變形裝置的檢測(cè)方法，采用以下步 驟a、將混凝土拌好制成混凝土試件1，在制作的混凝土試件1的同時(shí)，如圖5所示，在 混凝土試件1中央埋設(shè)應(yīng)變計(jì)4，并一體成型；應(yīng)變計(jì)4采用差動(dòng)式電阻。應(yīng)變計(jì)4具有檢 測(cè)混凝土試件1內(nèi)部溫度和變形量的作用。b、為了便于提高檢測(cè)精度和數(shù)據(jù)對(duì)比，將至少兩個(gè)混凝土試件1為一組，并放入 保溫試件腔2中；如圖1所示，采用的是兩個(gè)保溫試件腔2，在每個(gè)保溫試件腔2分別放入 了兩個(gè)混凝土試件1。C、蓋上箱蓋6，盡可能的密封保溫試件腔2與外部環(huán)境進(jìn)行熱隔離。通過(guò)設(shè)置在保 溫試件腔2中的溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)溫試件腔2內(nèi)的溫度，將檢測(cè)到的保溫試件腔2內(nèi)的溫 度輸入測(cè)控系統(tǒng)，經(jīng)處理后，根據(jù)保溫試件腔2的內(nèi)部溫度與模擬環(huán)境溫度的差別，控制致 冷器或加熱器啟動(dòng)或停止，使保溫試件腔2內(nèi)的溫度變化曲線與混凝土現(xiàn)場(chǎng)溫度變化曲線
一致；d、在上述步驟c的同時(shí)，通過(guò)應(yīng)變計(jì)4檢測(cè)混凝土試件1的內(nèi)部溫度和變形量，并 輸入測(cè)控系統(tǒng)，得到混凝土試件1的內(nèi)部溫度和變形量的變化曲線；e、根據(jù)要求，一股實(shí)驗(yàn)周期標(biāo)準(zhǔn)為7天、14天、或28天，在滿足實(shí)驗(yàn)周期標(biāo)準(zhǔn)要求 后，將保溫試件腔2內(nèi)的溫度變化曲線、混凝土試件1的內(nèi)部溫度和變形量的變化曲線通過(guò) 測(cè)控系統(tǒng)的具有抗強(qiáng)電磁干擾能力多功能可編程測(cè)控模塊、Visual Basic軟件和計(jì)算機(jī)處 理得到檢測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并打印，完成混凝土自生體積變形的模擬現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。
權(quán)利要求模擬檢測(cè)混凝土自生體積變形的裝置，包括機(jī)箱，其特征在于所述機(jī)箱有中空的保溫試件腔(2)，機(jī)箱的側(cè)板(7)和箱蓋(6)設(shè)置有隔熱材料制成的保溫層(5)；在保溫試件腔(2)中安裝有溫度檢測(cè)裝置，所述溫度檢測(cè)裝置為至少一個(gè)溫度感應(yīng)器；在保溫試件腔(2)中安裝有致冷器和加熱器；在保溫試件腔(2)中設(shè)置有與試件一體成型的應(yīng)變計(jì)(4)；上述溫度檢測(cè)裝置和應(yīng)變計(jì)(4)與機(jī)箱外的測(cè)控系統(tǒng)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的模擬檢測(cè)混凝土自生體積變形的其裝置，其特征在于所述的 致冷器為半導(dǎo)體致冷器，包括，安裝在機(jī)箱側(cè)板內(nèi)側(cè)的導(dǎo)冷體(9)，在機(jī)箱的保溫層(5)中由內(nèi)向外依次安裝有半導(dǎo)體致冷片(10)和導(dǎo)熱體(11)，所述半導(dǎo)體致冷片(10)的冷面與導(dǎo)冷體(9)之間涂覆熱導(dǎo)熱硅脂并貼合，所述半導(dǎo)體 致冷片(10)的熱面與導(dǎo)熱體(11)之間涂覆熱導(dǎo)熱硅脂并貼合，在機(jī)箱的保溫層(5)外安裝有采用循環(huán)冷卻的冷卻器(17)，所述的冷卻器(17)與導(dǎo)熱 體(11)采用熱傳導(dǎo)連接。
3.如權(quán)利要求2所述的模擬檢測(cè)混凝土自生體積變形的其裝置，其特征在于所述的 冷卻器(17)采用冷卻水致冷，冷卻器(17)的出水口(15)的水平高度高于進(jìn)水口(16)。
4.如權(quán)利要求1所述的模擬檢測(cè)混凝土自生體積變形的其裝置，其特征在于所述的 致冷器采用盤管，上述盤管通過(guò)壓縮機(jī)制冷。
5.如權(quán)利要求1所述的模擬檢測(cè)混凝土自生體積變形的其裝置，其特征在于所述加 熱器包括安裝在與致冷器不同側(cè)板內(nèi)壁上的加熱帶(12)，加熱功率500-1000W。
6.如權(quán)利要求5所述的模擬檢測(cè)混凝土自生體積變形的其裝置，其特征在于在加熱 帶(12)的內(nèi)側(cè)設(shè)置有均熱板(13)，均熱板(13)平行于試件腔(2)內(nèi)壁，均熱板(13)與加 熱帶(12)距離為8-12_。
7.如權(quán)利要求1所述的模擬檢測(cè)混凝土自生體積變形的其裝置，其特征在于保溫試 件腔(2)中的溫度檢測(cè)裝置包括，安裝在保溫試件腔(2)中部的試件箱溫度傳感器(21)，安 裝在導(dǎo)冷體(9)上的導(dǎo)冷體溫度傳感器(22)，安裝在加熱帶(12)上的加熱帶溫度傳感器 (23)或/和安裝在均熱板的均熱板溫度傳感器(24)；在保溫試件腔(2)外還安裝有室溫溫度傳感器(25)，上述室溫溫度傳感器(25)也與所 述的可編程測(cè)控模塊PLC連接。
8.如權(quán)利要求1所述的模擬檢測(cè)混凝土自生體積變形的其裝置，其特征在于所述保 溫層(5)的填充厚度不小于100mm。
9.如權(quán)利要求1所述的模擬檢測(cè)混凝土自生體積變形的其裝置，其特征在于所述保 溫試件腔(2)的尺寸為，長(zhǎng)度不小于500mm，寬度不小于250mm，深度不小于600mm。
10.如權(quán)利要求1所述的模擬檢測(cè)混凝土自生體積變形的其裝置，其特征在于所述的 測(cè)控系統(tǒng)由具有多功能可編程測(cè)控模塊PLC、Visual Basic軟件和計(jì)算機(jī)組成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及混凝土領(lǐng)域，提供的一種能模擬與混凝土施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境一致的試驗(yàn)環(huán)境，所測(cè)混凝土變形情況與施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土變形量一致的混凝土自生體積變形的檢測(cè)裝置，包括機(jī)箱，所述機(jī)箱有中空的保溫試件腔，機(jī)箱的側(cè)板和箱蓋設(shè)置有隔熱材料制成的保溫層；在保溫試件腔中安裝有溫度檢測(cè)裝置，所述溫度檢測(cè)裝置為至少一個(gè)溫度感應(yīng)器；在保溫試件腔中安裝有致冷器和加熱器；在保溫試件腔中設(shè)置有與試件一體成型的應(yīng)變計(jì)；上述溫度檢測(cè)裝置和應(yīng)變計(jì)與機(jī)箱外的測(cè)控系統(tǒng)連接。采用本實(shí)用新型的裝置，內(nèi)溫度均衡、穩(wěn)定性好，所測(cè)得的混凝土變形情況與現(xiàn)場(chǎng)情況相差很小，對(duì)混凝土特性的判斷具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，可以全自動(dòng)跟蹤混凝土的升溫全過(guò)程。
文檔編號(hào)G01F22/00GK201688884SQ20102029915
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者付穎, 吳勇, 季真強(qiáng), 曾雪玲, 王田堂, 范有銀, 陽(yáng)運(yùn)霞, 韓建國(guó) 申請(qǐng)人:四川嘉華企業(yè)(集團(tuán))股份有限公司