本發(fā)明涉及混凝土試驗(yàn)箱及其試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

在混凝土工程中，材料耐久性問(wèn)題仍然沒(méi)有得到很好的解決，而多數(shù)耐久性問(wèn)題的起因是開(kāi)裂問(wèn)題，工程實(shí)踐表明：80％的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是因?yàn)榛炷敛牧显诃h(huán)境變化的影響下產(chǎn)生的非荷載應(yīng)力引起的。目前，西部建設(shè)是目前我國(guó)建設(shè)的熱點(diǎn)之一，但調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在我國(guó)西部大部分區(qū)域典型的低氣壓、低濕度和大溫差氣候環(huán)境下，混凝土的開(kāi)裂現(xiàn)象更為嚴(yán)重。在混凝土工程中，如水工結(jié)構(gòu)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、高層建筑和大型橋梁的基礎(chǔ)工程中，混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)在自身的約束條件下受到較大的拉應(yīng)力，當(dāng)這種應(yīng)力超出同齡期的混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，會(huì)造成混凝土的開(kāi)裂，且這種破壞多發(fā)生在表層，混凝土的開(kāi)裂如果在此時(shí)不加以保護(hù)，有可能發(fā)展成貫穿性裂縫，從而會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)整體造成更大的危害，甚至?xí)鸶蟮哪途眯詥?wèn)題。綜合國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對(duì)于溫度、濕度和氣壓及三者耦合的環(huán)境條件下的混凝土性能與耐久性的研究較少，但混凝土工程是西部建設(shè)中不可或缺的重要部分，所以混凝土結(jié)構(gòu)或建筑在高原氣候環(huán)境中的性能與耐久性就顯得尤為重要。

然而，目前針對(duì)混凝土試驗(yàn)的模擬試驗(yàn)箱，多以控制溫度和濕度為主，從未考慮過(guò)高原氣壓條件對(duì)混凝土性能和耐久性的影響，在本發(fā)明以此為技術(shù)背景，制作了一個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)來(lái)模擬高原典型氣候環(huán)境條件，為研究混凝土在高原氣候環(huán)境條件下的性能與耐久性奠定基礎(chǔ)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的混凝土試驗(yàn)過(guò)程均沒(méi)有考慮氣壓的影響導(dǎo)致的混凝土在實(shí)際應(yīng)用中存在容易收縮開(kāi)裂的問(wèn)題，而提出一種考慮高原氣壓影響的混凝土試驗(yàn)箱及其試驗(yàn)方法。

一種考慮高原氣壓影響的混凝土試驗(yàn)箱包括：

試驗(yàn)箱體、蓋板、密封圈、制冷機(jī)、加濕機(jī)、除濕機(jī)、真空泵、控制面板、制冷管、加熱管、溫濕度及壓強(qiáng)傳感器、多個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭和保溫板；

試驗(yàn)箱體內(nèi)壁的上半部分設(shè)置監(jiān)控?cái)z像頭和制冷管，制冷管通過(guò)連接管連通試驗(yàn)箱體外部的制冷機(jī)；試驗(yàn)箱體內(nèi)壁的下半部分設(shè)置溫濕度及壓強(qiáng)傳感器和加熱管；

加熱管和制冷管置于試驗(yàn)箱體內(nèi)壁。

加濕機(jī)、除濕機(jī)和真空泵分別通過(guò)連接管連通試驗(yàn)箱體的下半部分；

試驗(yàn)箱體的外壁表面設(shè)置保溫板，保溫板上設(shè)置控制面板；控制面板與制冷機(jī)、加濕機(jī)、除濕機(jī)、真空泵、加熱管、溫濕度及壓強(qiáng)傳感器和監(jiān)控?cái)z像頭信號(hào)連接；

試驗(yàn)箱體上設(shè)置蓋板，蓋板與試驗(yàn)箱體之間設(shè)置密封圈。

一種考慮高原氣壓影響的混凝土試驗(yàn)箱的試驗(yàn)方法的具體步驟為：

步驟一：將需要測(cè)試的混凝土試件放入試驗(yàn)箱體中，墊上密封圈后，蓋上密封圈；

步驟二：在控制面板上設(shè)置目標(biāo)溫度、目標(biāo)濕度和目標(biāo)氣壓，使試驗(yàn)箱體內(nèi)的溫度、濕度和氣壓達(dá)到設(shè)置的目標(biāo)溫度、目標(biāo)濕度和目標(biāo)氣壓時(shí)，開(kāi)始試驗(yàn)；

當(dāng)目標(biāo)溫度低于當(dāng)前溫度時(shí)，制冷機(jī)工作，打開(kāi)制冷機(jī)連通管上的電磁閥；其余電磁閥關(guān)閉，加濕機(jī)、除濕機(jī)、加熱管和真空泵停止工作；

當(dāng)目標(biāo)溫度高于當(dāng)前溫度時(shí)，加熱管工作；所有電磁閥均關(guān)閉，加濕機(jī)、除濕機(jī)、制冷機(jī)、制冷管和真空泵停止工作；

當(dāng)目標(biāo)濕度低于當(dāng)前濕度時(shí)，除濕機(jī)工作，打開(kāi)除濕機(jī)連通管上的電磁閥；其余電磁閥關(guān)閉，加濕機(jī)、加熱管、制冷機(jī)、制冷管和真空泵停止工作；

當(dāng)目標(biāo)濕度高于當(dāng)前濕度時(shí)，加濕機(jī)工作，打開(kāi)加濕機(jī)連通管上的電磁閥；其余電磁閥關(guān)閉，除濕機(jī)、加熱管、制冷機(jī)、制冷管和真空泵停止工作；

當(dāng)目標(biāo)氣壓高于當(dāng)前氣壓時(shí)，真空泵工作，打開(kāi)真空泵連通管上的電磁閥；其余電磁閥關(guān)閉，加濕機(jī)、除濕機(jī)、加熱管、制冷機(jī)和制冷管停止工作；

步驟三：當(dāng)試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，打開(kāi)真空泵連通管上的電磁閥，制冷管、加熱管、制冷機(jī)、加濕機(jī)、和除濕機(jī)真空泵停止工作，待試驗(yàn)箱體的氣壓與大氣壓力相等時(shí)，打開(kāi)有機(jī)玻璃封封蓋，取出試驗(yàn)試件。

一種考慮高原氣壓影響的混凝土試驗(yàn)箱包括：

第一箱體、第二箱體、真空泵、壓縮機(jī)、儀器架、加熱器、除濕機(jī)、加濕機(jī)、第一風(fēng)扇、第二風(fēng)扇、控制面板、真空表、蓋板、密封圈、第一連接管、第二連接管、第三連接管、第四連接管、第五連接管和溫濕度傳感器；

第二箱體的一側(cè)設(shè)置第一箱體，另一側(cè)設(shè)置真空泵和壓縮機(jī)；第一箱體通過(guò)第一連接管和第二連接管與第二箱體連通；真空泵通過(guò)第三連接管連通第二箱體，壓縮機(jī)通過(guò)第四連接管和第五連接管連通第二箱體；

第二箱體的內(nèi)部設(shè)置儀器架，儀器架包括底座、第一層板和第二層板；第二層板上設(shè)置加熱器；第一層板上靠近第一箱體的一側(cè)設(shè)置第一風(fēng)扇，靠近真空泵的一側(cè)設(shè)置除濕機(jī)；底座上靠近第一箱體的一側(cè)設(shè)置第二風(fēng)扇，靠近壓縮機(jī)的一側(cè)設(shè)置除濕機(jī)；第二箱體的外壁表面設(shè)置控制面板；控制面板與真空泵、壓縮機(jī)、加熱器、除濕機(jī)、加濕機(jī)和溫濕度傳感器信號(hào)連接；

第一箱體的外壁表面設(shè)置真空表，第一箱體的內(nèi)壁上設(shè)置溫濕度傳感器；

第一箱體和第二箱體上分別設(shè)置蓋板第一箱體、第二箱體與各自設(shè)置的蓋板之間分別設(shè)置密封圈；

所述第一連接管、第二連接管、第三連接管、第四連接管和第五連接管上均設(shè)有開(kāi)關(guān)；

所述第一風(fēng)扇設(shè)置在對(duì)應(yīng)第一連接管的位置，第二風(fēng)扇設(shè)置在對(duì)應(yīng)第二連接管的位置，除濕機(jī)設(shè)置在對(duì)應(yīng)第三連接管的位置，加濕機(jī)設(shè)置在對(duì)應(yīng)第四連接管的位置。

本發(fā)明的有益效果為：

1.本專利設(shè)計(jì)出高原氣候環(huán)境模擬箱，實(shí)現(xiàn)對(duì)箱體內(nèi)環(huán)境的溫度、濕度和氣壓的自動(dòng)控制，彌補(bǔ)了現(xiàn)有的未考慮氣壓對(duì)混凝土性能影響的空白，為研究高原氣候條件下混凝土性能奠定基礎(chǔ)。

2.通過(guò)在高原氣候環(huán)境模擬箱中進(jìn)行的收縮試驗(yàn)，得到氣壓和濕度對(duì)混凝土收縮的影響規(guī)律，為研究混凝土開(kāi)裂提供基礎(chǔ)理論支持。

3.通過(guò)研究高原氣候條件對(duì)混凝土力學(xué)性能、耐久性能等各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響規(guī)律，提出了混凝土的壽命預(yù)測(cè)模型。

本發(fā)明提出了一種可控條件為溫度(0℃-60℃)、氣壓(0.5atm-1atm)、相對(duì)濕度(20％-100％)的高原氣候環(huán)境模擬箱，目的為研究模擬高原氣候環(huán)境條件下混凝土的性能與耐久性等各項(xiàng)性能指標(biāo)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明試驗(yàn)箱的結(jié)構(gòu)1圖；

圖2為混凝土收縮隨時(shí)間的變化規(guī)律；

圖3為本發(fā)明試驗(yàn)箱的結(jié)構(gòu)2圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：如圖1所示一種考慮高原氣壓影響的混凝土試驗(yàn)箱，所述考慮高原氣壓影響的混凝土試驗(yàn)箱包括：

試驗(yàn)箱體1、蓋板2、密封圈3、制冷機(jī)4、加濕機(jī)5、除濕機(jī)6、真空泵7、控制面板8、制冷管9、加熱管10、溫濕度及壓強(qiáng)傳感器11、多個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭12和保溫板13；

試驗(yàn)箱體1內(nèi)壁的上半部分設(shè)置監(jiān)控?cái)z像頭12和制冷管9，制冷管9通過(guò)連接管連通試驗(yàn)箱體1外部的制冷機(jī)4；試驗(yàn)箱體1內(nèi)壁的下半部分設(shè)置溫濕度及壓強(qiáng)傳感器11和加熱管10；

加濕機(jī)5、除濕機(jī)6和真空泵7分別通過(guò)連接管連通試驗(yàn)箱體1的下半部分；

試驗(yàn)箱體1的外壁表面設(shè)置保溫板13，保溫板13上設(shè)置控制面板8；控制面板8與制冷機(jī)4、加濕機(jī)5、除濕機(jī)6、真空泵7、加熱管10、溫濕度及壓強(qiáng)傳感器11和監(jiān)控?cái)z像頭12信號(hào)連接；

試驗(yàn)箱體1上設(shè)置蓋板2，蓋板2與試驗(yàn)箱體1之間設(shè)置密封圈3。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：所述制冷機(jī)4通過(guò)兩個(gè)連接管連通制冷管9，加濕機(jī)5通過(guò)兩個(gè)連接管連通試驗(yàn)箱體1的下半部分，除濕機(jī)6通過(guò)兩個(gè)連接管連通試驗(yàn)箱體1的下半部分，真空泵7通過(guò)1個(gè)連接管連通試驗(yàn)箱體1的下半部分。其中，加濕機(jī)和除濕機(jī)需要通過(guò)兩個(gè)連接管與試驗(yàn)箱體項(xiàng)鏈，其作用為使得干空氣與濕空氣快速交換，提高加濕和除濕的工作效率。

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是：所述連接管上均設(shè)有電磁閥。

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一或二相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是：所述蓋板4的材質(zhì)為玻璃，穹頂形，底面圓直徑為1m，高為15cm，厚度為3mm。

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至三之一相同。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是：所述箱體試驗(yàn)箱體1為不銹鋼材質(zhì)，形狀為圓柱形，直徑為1m，高為150cm，壁厚為2mm。

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至四之一相同。

具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至五之一不同的是：所述密封圈3的材質(zhì)為硅膠，密封墊3的內(nèi)徑為0.95m、外徑為1.05m、厚度為0.5cm。

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至五之一相同。

具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至六之一不同的是：所述多個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭12為6個(gè)。

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至六之一相同。

具體實(shí)施方式八：一種基于混凝土用高原氣候環(huán)境模擬箱的試驗(yàn)方法包括以下步驟：

步驟一：將需要測(cè)試的混凝土試件放入試驗(yàn)箱體1中，墊上密封圈14后，蓋上密封圈3；

步驟二：在控制面板上設(shè)置目標(biāo)溫度、目標(biāo)濕度和目標(biāo)氣壓，使試驗(yàn)箱體1內(nèi)的溫度、濕度和氣壓達(dá)到設(shè)置的目標(biāo)溫度、目標(biāo)濕度和目標(biāo)氣壓時(shí)，開(kāi)始試驗(yàn)；

當(dāng)目標(biāo)溫度低于當(dāng)前溫度時(shí)，制冷機(jī)4工作，打開(kāi)制冷機(jī)4連通管上的電磁閥；其余電磁閥關(guān)閉，加濕機(jī)5、除濕機(jī)6、加熱管10和真空泵7停止工作；通過(guò)制冷機(jī)4和制冷管9工作降低桶內(nèi)溫度以達(dá)到目標(biāo)溫度。

當(dāng)目標(biāo)溫度高于當(dāng)前溫度時(shí)，加熱管10工作；所有電磁閥均關(guān)閉，加濕機(jī)5、除濕機(jī)6、制冷機(jī)4、制冷管9和真空泵7停止工作；通過(guò)加熱管10工作提高桶內(nèi)溫度以達(dá)到目標(biāo)溫度。

當(dāng)目標(biāo)濕度低于當(dāng)前濕度時(shí)，除濕機(jī)6工作，打開(kāi)除濕機(jī)6連通管上的電磁閥；其余電磁閥關(guān)閉，加濕機(jī)5、加熱管10、制冷機(jī)4、制冷管9和真空泵7停止工作；通過(guò)除濕機(jī)6工作降低桶內(nèi)濕度以達(dá)到目標(biāo)濕度。

當(dāng)目標(biāo)濕度高于當(dāng)前濕度時(shí)，加濕機(jī)5工作，打開(kāi)加濕機(jī)5連通管上的電磁閥；其余電磁閥關(guān)閉，除濕機(jī)6、加熱管10、制冷機(jī)4、制冷管9和真空泵7停止工作；通過(guò)加濕機(jī)5工作提高桶內(nèi)濕度以達(dá)到目標(biāo)濕度。

當(dāng)目標(biāo)氣壓高于當(dāng)前氣壓時(shí)，真空泵7工作，打開(kāi)真空泵7連通管上的電磁閥；其余電磁閥關(guān)閉，加濕機(jī)5、除濕機(jī)6、加熱管10、制冷機(jī)4和制冷管9停止工作；通過(guò)真空泵7工作提高桶內(nèi)濕度以達(dá)到目標(biāo)濕度。

通過(guò)以上方式，組成了一個(gè)可控制溫度、濕度、氣壓的環(huán)境控制系統(tǒng)。

以上所有的控制溫度、濕度和氣壓的儀器，均通過(guò)面板操作系統(tǒng)控制，電磁閥受面板操作系統(tǒng)控制，且在控制環(huán)境達(dá)到平衡后，溫度，濕度和氣壓都可以通過(guò)電磁閥進(jìn)行自動(dòng)的單獨(dú)控制。

步驟三：當(dāng)試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，打開(kāi)真空泵7連通管上的電磁閥，制冷管9、加熱管10、制冷機(jī)4、加濕機(jī)5、和除濕機(jī)6真空泵7停止工作，待試驗(yàn)箱體1的氣壓與大氣壓力相等時(shí)，打開(kāi)有機(jī)玻璃封封蓋，取出試驗(yàn)試件。

具體實(shí)施方式九：如圖3所示，一種考慮高原氣壓影響的混凝土試驗(yàn)箱，所述考慮高原氣壓影響的混凝土試驗(yàn)箱包括：

第一箱體a1、第二箱體a2、真空泵a3、壓縮機(jī)a4、儀器架a5、加熱器a6、除濕機(jī)a7、加濕機(jī)a8、第一風(fēng)扇a9、第二風(fēng)扇a10、控制面板a11、真空表a12、蓋板a13、密封圈a14、第一連接管a15、第二連接管a16、第三連接管a17、第四連接管a18、第五連接管a19和溫濕度傳感器a20；

第二箱體a2的一側(cè)設(shè)置第一箱體a1，另一側(cè)設(shè)置真空泵a3和壓縮機(jī)a4；第一箱體a1通過(guò)第一連接管a15和第二連接管a16與第二箱體a2連通；真空泵a3通過(guò)第三連接管a17連通第二箱體a2，壓縮機(jī)a4通過(guò)第四連接管a18和第五連接管a19連通第二箱體a2；

第二箱體a2的內(nèi)部設(shè)置儀器架a5，儀器架a5包括底座a5-1、第一層板a5-2和第二層板a5-3；第二層板a5-3上設(shè)置加熱器a6；第一層板a5-2上靠近第一箱體a1的一側(cè)設(shè)置第一風(fēng)扇a9，靠近真空泵a3的一側(cè)設(shè)置除濕機(jī)a7；底座a5-1上靠近第一箱體a1的一側(cè)設(shè)置第二風(fēng)扇a10，靠近壓縮機(jī)a4的一側(cè)設(shè)置除濕機(jī)a7；第二箱體a2的外壁表面設(shè)置控制面板a11；控制面板a11與真空泵a3、壓縮機(jī)a4、加熱器a6、除濕機(jī)a7、加濕機(jī)a8和溫濕度傳感器a20信號(hào)連接；

第一箱體a1的外壁表面設(shè)置真空表a12，第一箱體a1的內(nèi)壁上設(shè)置溫濕度傳感器a20；

第一箱體a1和第二箱體a2上分別設(shè)置蓋板a13第一箱體a1、第二箱體a2與各自設(shè)置的蓋板a13之間分別設(shè)置密封圈a14；

所述第一連接管a15、第二連接管a16、第三連接管a17、第四連接管a18和第五連接管a19上均設(shè)有開(kāi)關(guān)；

所述第一風(fēng)扇a9設(shè)置在對(duì)應(yīng)第一連接管a15的位置，第二風(fēng)扇a10設(shè)置在對(duì)應(yīng)第二連接管a16的位置，除濕機(jī)a7設(shè)置在對(duì)應(yīng)第三連接管a17的位置，加濕機(jī)a8設(shè)置在對(duì)應(yīng)第四連接管a18的位置。

所述蓋板a13的材質(zhì)為玻璃，穹頂形，底面圓直徑為1m，高為25cm，厚度為10mm。

所述第一箱體a1和第二箱體a2為不銹鋼材質(zhì)，形狀為圓柱形，直徑為1m，高為1.5cm，壁厚為10mm。

所述密封圈a14的材質(zhì)為硅膠，密封墊a14的內(nèi)徑為0.95m、外徑為1.05m、厚度為0.5cm。

試驗(yàn)方法為：

步驟一：將需要測(cè)試的混凝土試件放入第一箱體a1中，墊上密封圈14后，蓋上蓋板13，第二箱體a2墊上密封圈14后，蓋上蓋板13；

步驟二：關(guān)閉第三連接管a17上的開(kāi)關(guān)，打開(kāi)其他開(kāi)關(guān)，在控制面板上設(shè)置溫度、濕度和氣壓；

當(dāng)設(shè)置溫度低于當(dāng)前溫度時(shí)，打開(kāi)二連接管a16、第四連接管a18和第五連接管a19上上網(wǎng)開(kāi)關(guān)，壓縮機(jī)4工作，第二風(fēng)扇a10工作；

當(dāng)設(shè)置溫度高于當(dāng)前溫度時(shí)，打開(kāi)第一連接管a15上的開(kāi)關(guān)，加熱器a6工作，第一風(fēng)扇a9工作；

當(dāng)設(shè)置濕度低于當(dāng)前濕度時(shí)，打開(kāi)第一連接管a15上的開(kāi)關(guān)，除濕機(jī)a7工作，第一風(fēng)扇a9工作；當(dāng)設(shè)置濕度高于當(dāng)前濕度時(shí)，打開(kāi)第二連接管a16上的開(kāi)關(guān)，加濕機(jī)a8工作，第二風(fēng)扇a10工作；

設(shè)置的氣壓低于當(dāng)前氣壓，，打開(kāi)第一連接管a15、第二連接管a16和第三連接管a17上的開(kāi)關(guān)，真空泵a3工作，第一風(fēng)扇a9和第二風(fēng)扇a10工作。

步驟三：試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，打開(kāi)所有開(kāi)關(guān)，待第一箱體a1、第二箱體a2的氣壓與大氣壓力相等時(shí)，打開(kāi)第一箱體a1的蓋板a13，取出試驗(yàn)試件。

采用以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果：

實(shí)施例一：

制備抗壓強(qiáng)度等級(jí)為c30混凝土試件，其尺寸為100mm×100mm×400mm，混凝土配合比如表1所示。其中水泥為p·o42.5普通硅酸鹽水泥；粉煤灰評(píng)定為ⅰ級(jí)；石子為5mm-20mm連續(xù)級(jí)配碎石；砂為河砂，細(xì)度模數(shù)2.9；外加劑為聚羧酸類減水劑；水為飲用水。

表1混凝土配合比及28天強(qiáng)度

澆制混凝土試件后帶模養(yǎng)護(hù)1天，脫模后連同收縮儀器一同放入高原環(huán)境模擬箱中，在模擬箱控制的6種不同高原環(huán)境中進(jìn)行收縮試驗(yàn)，環(huán)境參數(shù)如表2所示，試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間為一年，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

表2收縮試驗(yàn)的環(huán)境參數(shù)

由圖2可以看出，對(duì)于同樣配合比的混凝土，氣壓和濕度對(duì)混凝土收縮的影響規(guī)律明顯，氣壓越低、濕度越低，混凝土的收縮就越大。

本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。