本发明专利技术涉及一种混凝土干燥状态下导热系数测定装置，装置包括隔热测试盒、试件下表面加热装置、上表面热流量测试装置、温度采集装置。本发明专利技术通过测量传热稳定状态下试件下表面加热区域与上表面对应区域的三点平均温度以及通过试件的热流量，经过计算得到干燥状态下块状混凝土材料的导热系数。本发明专利技术中隔热测试盒底部与中部设置隔层，两侧设置试件放置台，在隔热功能上充分利用了高分子纳米材料——气凝胶。本发明专利技术在很大程度上简化了现有的混凝土导热系数测试设备，并且提供了直观观察比较不同混凝土作为围护结构的隔热效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及混凝土性能测试
，具体是一种混凝土干燥状态下导热系数测定装置。
技术介绍
建筑材料的导热系数是其一个重要的热工参数，是切实反映建筑材料导热性能的最直接的物理量，在科研和建筑领域中，建筑材料导热系数的测定是必不可少的一个环节，对导热系数的研究与测定是研发保温材料与新型混凝土的关键。目前对混凝土导热系数的测定方法有以下几种方法: 防护热板法。此方法是稳态法的一种，依据的标准是《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》(GB10294-2008)。该方法只适用于测定干燥均质试件，试件热阻应大于O-1m2.k/w。依据的原理是在稳态条件下，在具有平行表面的均匀板状试件内，建立类似于以两个平行的温度均匀的平面为界的无限大平板中存在的一维均匀热流密度，通过测定稳定状态下流过计量单元的一维恒定热流Q、计量单元的面积A及试件冷、热表面的温度差ΔT，可计算出厚度为d的试件的导热系数λ(λ=ρ.d/(AT.A))。防护热板法的试验装置可分为双试件和单试件两种形式，双试件装置要求两试块厚度差不超过2%，试件表面偏离平整度的最大值为0.025%。优点是能较为准确的测得均质体和均质多孔体的导热系数，缺点是只适用于试件干燥状态下导热系数的测定，并且对于像混凝土这样的各向非均质体的导热系数并不能准确测定。热流计法。此方法是稳态法的另一种，依据的标准是《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法》(GB10295-2008)。依据的原理是当热板和冷板在恒定温度和恒定温差的稳定状态下，热流计装置在热流计中心测量区域和试件中心区域建立一个单向稳定热流密度，该热流穿过一个(或两个)热流计的测量区域及一个(或两个接近相同)的时间的中间区域。此方法首先需要通过IS08302防护热板法测定标准试件的热阻，再由测试试件的热阻和标准试件热阻相比得到测试试件的热阻，最后由已测得的测试试件的厚度计算出其导热系数。在本方法中，最关键的是标定试件的热阻必须准确测定，优点与防护热板法相同，能够较为准确的测得均质体和均质多孔体的导热系数，缺点是该法检测的准确度取决于标定试件导热系数测试的准确度，同时对于类似混凝土的各向非均质体也不能准确测得其导热系数。热脉冲法。此方法是基于非稳态法，依据的标准是《轻骨料混凝土技术规程》(JGJ51-2002)。热脉冲法测定导热系数的装置由一个加热器和放置在加热器两侧材料相同的三块试件以及测温热电偶组成，当加热器通以电流后，根据被测试件的温度变化测出试件的导热系数。此方法的优点是设备简单，操作方便，不需要控温制冷装置，适用于测定干燥或不同含湿状况下轻骨料混凝土的导热系数，并且一次试验中可以同时测出材料的导热系数、导温系数和比热，试验时间短，避免了试件在测试过程中的湿迀移。缺点是这种方法不能够有效测定普通混凝土和各种新型混凝土的导热系数。随着我国人口的增多，建筑物的大量建造，大量的开采已经对自然环境造成了极大的破坏，天然资源逐渐枯竭，在国策与各种因素综合考虑下，各种新型混凝土应运而生，良好的导热系数极具说服力，是建筑材料得以进一步推广的重要热工性能之一，这就要求我们要有一个统一简便的测定方法，为新型混凝土的推广使用提出指导性的建议。目前，房屋舒适度已经是人类生产生活需要认真考虑的因素，国内很多高校都在对混凝土的导热系数进行研究，但由于测定设备的不同，以及各种测定设备对均质体和均质多孔体的限制，导致在相同的混凝土研究结果上出现一些较大的偏差，没能对混凝土的导热系数有一个统一的结论，并且也没有就各种混凝土作为围护结构时，给出人类生活在其中舒适度的一个直观评比，在这种产学研急需快速结合的形势下，提出一种简单、实用、便捷的混凝土导热系数测定装置势在必行。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，而提供一种混凝土干燥状态下导热系数测定装置。本专利技术是通过如下技术方案实现的: 一种混凝土干燥状态下导热系数测定装置，包括隔热测试盒、试件下表面加热装置、试件上表面热流量测试装置和温度采集装置； 所述的隔热测试盒包括左盒壁和右盒壁，左盒壁的顶端和底端以及右盒壁的顶端和底端都向内延设有凸棱，左盒壁和右盒壁之间的后端固定有后盒壁、底部固定有盒底、前端活动安装有前盒壁(前盒壁卡置在左、右盒壁之间，前盒壁的左端卡置在左盒壁及其上下凸棱形成的凹槽内，前盒壁的右端卡置在右盒壁及其上下凸棱形成的凹槽内，前盒壁可在左、右盒壁之间前后推拉)、顶部设有与后盒壁铰接的盒盖，其中，前、后、左、右盒壁以及盒盖都设有夹层，夹层内填充有高分子纳米气凝胶;左盒壁的内壁上以及右盒壁的内壁上位于前、后盒壁之间的部分沿左、右盒壁水平中线的位置分别设有支撑棱； 所述的试件下表面加热装置由加热电阻丝和稳压交流电源组成，加热电阻丝置于测试盒内的盒底上； 所述的试件上表面热流量测试装置采用正方形的热流传感片(即热流传感器)，热流传感片置于测试盒内； 所述的温度采集装置采用三组热电偶组，每组热电偶组包括三个热电偶，其中第一组热电偶组置于测试盒内的盒底上，第二组热电偶组固定于热流传感片上，第三组热电偶组固定于一根钢丝上，钢丝的两端分别固定于左、右盒壁的支撑棱的中间位置;测试盒的前盒壁上开设有供热流传感片及热电偶的引线穿出的孔洞。使用时，制作混凝土试件，所选上试件和下试件为同一批制作，尺寸相同，表面平整度误差2%以内，在测试之前将下试件上下表面打磨平整，用导热硅脂将下试件在打磨平整后出现的小孔填充，最大限度减少热流量采集时因为孔隙造成的误差，之后将试件烘干至恒重。将前盒壁拉出，在左、右盒壁的支撑棱下方插入下试件，在左、右盒壁的支撑棱上方插入上试件，其中，下试件通过自身重力向下压加热电阻丝和第一组的三个热电偶，使其与下试件的下表面紧密结合;将热流传感片及第二组三个热电偶紧密贴合在下试件的上表面上，将第三组的三个热电偶固定在钢丝上，在左右盒壁的支撑棱上方插入上试件，将前盒壁推入到左、右盒壁之间，并将盒盖闭合，从而组成封闭的盒体，同时将加热电阻丝和第一组的三个热电偶的引线从前盒壁和盒底之间的缝隙中穿出与外部计算机相连，将热流传感片和第二组的三个热电偶的引线以及第三组的三个热电偶的引线从前盒壁的孔洞中穿出与外部计算机相连，确认成功连接后，将缝隙和孔洞缝隙用保温胶填充。在本专利技术装置加热过程中实时采集温度、热流量、加热功率，并通过比较下试件下表面三点平均温度(第一组热电偶)和测试盒中部隔层三点平均温度(第三组热电偶)，来直观对比不同材料做围护结构时的舒适度。测试过程稳定传热状态确定为加热功率稳定时，下试件上下表面温差一定，热流传感器显示数值稳定。本装置利用导热系数的定义:在稳定传热条件下，Im厚的材料，两侧表面的温差为I度(k，°C)，在I秒钟内，通过Im2面积传递的热量，单位为瓦/米.度W/(m.k)(此处为k可用°C代替)。用公式λ=Φ.d/( AT.s)计算得到材料导热系数。其中，Φ表示在加热功率、下试件上下表面温度稳定时，热流传感片所测的通过下试件的热流量;d表示下试件的平均厚度；Δ T表示在加热功率、下试件上下表面温度、热流传感片所测热流量稳定时，下试件两个表面温差的绝对值;s表示所用热流传感器与下试件上表面接触的面积。通过监测本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种混凝土干燥状态下导热系数测定装置，其特征在于：包括隔热测试盒、试件下表面加热装置、试件上表面热流量测试装置和温度采集装置；所述的隔热测试盒包括左盒壁（1）和右盒壁（2），左盒壁（1）的顶端和底端以及右盒壁（2）的顶端和底端都向内延设有凸棱（3），左盒壁（1）和右盒壁（2）之间的后端固定有后盒壁（4）、底部固定有盒底（5）、前端活动安装有前盒壁（6）、顶部设有与后盒壁（4）铰接的盒盖（7），其中，前、后、左、右盒壁（6、4、1、2）以及盒盖（7）都设有夹层（8），夹层（8）内填充有高分子纳米气凝胶；左盒壁（1）的内壁上以及右盒壁（2）的内壁上位于前、后盒壁（6、4）之间的部分沿左、右盒壁（1、2）水平中线的位置分别设有支撑棱（9）；所述的试件下表面加热装置由加热电阻丝（10）和稳压交流电源组成，加热电阻丝（10）置于测试盒内的盒底（5）上；所述的试件上表面热流量测试装置采用正方形的热流传感片（11），热流传感片（11）置于测试盒内；所述的温度采集装置采用三组热电偶组，每组热电偶组包括三个热电偶（12），其中第一组热电偶组置于测试盒内的盒底（5）上，第二组热电偶组固定于热流传感片（11）上，第三组热电偶组固定于一根钢丝（13）上，钢丝（13）的两端分别固定于左、右盒壁（1、2）的支撑棱（9）的中间位置；测试盒的前盒壁（6）上开设有供热流传感片（11）及热电偶（12）的引线穿出的孔洞（14）。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘元珍，王文婧，秦小超，李珠，张家广，赵林，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。