一种可模拟冻融温度载荷下试件力学性能的试验箱及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种可模拟冻融温度载荷下试件力学性能的试验箱及系统，所述试验箱包括箱体本体、设置于箱体本体中的制冷装置、设置于箱体本体箱壁上的雾化液入口或设置于箱体本体中的雾化装置；所述系统包括以上试验箱及应力加载装置。本发明专利技术提供的试验箱及系统，由于可模拟更接近试件使用状态下的受力环境，本发明专利技术提供的方案检测效率高，检测结果准确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及试件力学性能实验装置
，特别是涉及一种可模拟冻融温度载荷下试件力学性能的试验箱及系统。
技术介绍
冻融，是指土层由于温度降到零度以下和升至零度以上而产生冻结和融化的一种物理地质作用和现象。我国多属于季节性冻土类型，冬季冻结，夏季消融，冰对岩石裂隙两壁便产生巨大的压力；而当气温回升时，冰便融化，两壁受到的压力骤减，两壁遂向中央推回。在反覆的冻结和融化过程中，岩石的裂隙就会扩大、增多，以致石块被分割出来，这种作用叫冻融作用。然而处于冻融环境中的各种构件承受者各种复杂荷载作用（静力荷载以及交变荷载）。实际上受冻融地区的构件一年遭受一次冻融循环，为了减少对受冻融区域构件力学性能的试验时间，现有技术中采用模拟真实环境的方法，用于快速模拟构件冻融温度载荷下的力学性能。目前对混凝土构件在冻融状态下进行疲劳试验的方法主要为，对混凝土构件进行冻融循环，完成既定次数冻融循环后，然后取出该构件，置于疲劳测试装置上，进行疲劳测试；然后使构件自然解冻，温度升至零度以上，再进行疲劳测试，这种做法只能实现对混凝土构件冻融后的疲劳测试，无法实时进行，因此，测试结果不够准确，对工程实际应用造成很大误差。
技术实现思路
针对上述现有技术中冻融过程中试件力学性能的实验过程中，测试结果不够准确，对工程实际应用造成很大误差的问题，本专利技术提供了一种可模拟冻融温度载荷下试件力学性能的试验箱及系统。本专利技术提供的一种可模拟冻融温度载荷下试件力学性能的试验箱及系统通过以下技术要点来解决问题：一种可模拟冻融温度载荷下试件力学性能的试验箱，包括箱体本体、设置于箱体本体中的制冷装置，还包括设置于箱体本体箱壁上的雾化液入口或设置于箱体本体中的雾化装置。具体的，处于冻融环境中的各种构件承受者各种复杂荷载作用：力荷载以及交变荷载的同时，空气中的湿度等级以及酸雨等是否带腐蚀性质对构件的耐久性影响很大。现有技术中针对冻融温度载荷下试件的力学性能实验，分别在试件处于0℃以下和0℃以上时分别进行应力加载，通过反复的升温降温，完成最终的冻融温度载荷下试件的力学性能测定。以上过程不仅效率低、相较于试件的实际工作环境，不能真实的模拟不同温度下试件的受力情况、没有考虑到除温度以外的其他因素对试件力学性能的影响，如试件所处环境的湿度、试件所处环境中介质的腐蚀性等。以上试验箱技术方案中，设置的箱体本体用作容置被试验的试件，设置于箱体本体中的制冷装置用于对箱体本体中的环境进行制冷，以得到冻融过程中的低温环境，同时通过控制制冷装置的启停或控制制冷装置的功率，可使得箱体本体中的环境温度变化与试件实际工作环境下冻融过程的温度变化相适应，这样，通过以上提供的试验箱，在试件温度变化的过程中，可使得施加到试件上的应力载荷随时存在，这样，以上试件的实验环境更接近于时间所要工作的真实环境，利于冻融温度载荷下试件力学性能模拟的准确性、利于提高冻融温度载荷下试件力学性能模拟的效率和便捷性。进一步的，在以上箱体本体的箱壁上设置了雾化液入口或在箱体本体中设置雾化装置，可通过由雾化液入口向箱体本体内通入雾化液或通过雾化装置生成雾化液，在不同时间点改变箱体本体中试件所处环境湿度的办法，使得试件所处环境更接近于试件工作过程中的真实环境。进一步的，以上通入的雾化液或直接在箱体本体内生成的雾化液，雾化液的原料根据试件的需要，可采用酸性液体、碱性液体、其他腐蚀性介质等，以使得在改变试件所处实验环境湿度的情况下，改变试件所处实验环境的酸性、碱性、腐蚀性等，以使得试件所处实验环境更接近于工作环境，达到进一步提升冻融温度载荷下试件力学性能模拟准确性的目的。作为本领域技术人员，以上雾化液入口实质上为流体流通通道，这样，以上雾化液入口作为气体通入口，如模拟氯化钠电解制碱车间含有钢筋的混凝土冻融温度载荷下混凝土的力学性能，由雾化液入口通入氯气进行试件力学性能实验，也应该包含于本案的保护范围之内，即以上雾化液入口亦可作为气体或气液混合流体进入口。这样，以上雾化液入口可以外接气泵或外接雾化装置，设置于箱体本体中的雾化装置或外接的雾化装置可采用体积较小的超声雾化器。作为以上所述的一种可模拟冻融温度载荷下试件力学性能的试验箱进一步的技术方案：为便于及时、高效、准确的调整箱体本体内的湿度和温度，所述箱体本体箱壁上还设置有干燥气入口及空气对流孔。以上干燥气入口用于向箱体本体中通入干燥气体，以上空气对流孔用于箱体本体由内至外排气。为便于操作者观察实验过程，所述箱体本体的局部还设置有作为箱体本体箱壁的透光板。以上透光板可采用透明塑料或玻璃板等。作为制冷装置的具体实现形式，所述制冷装置为设置于箱体本体箱壁上的冷流体管，所述冷流体管用于通过冷流体，在冷流体流经冷流体管的过程中，吸收箱体本体空腔中的热量。以上冷流体管优选采用具有良好导热性能且具有较好强度的金属管，如铜管，以上冷流体可采用液氮。采用以上形式的制冷装置，可使得试验箱具有较小体积和重量，以在以整个试验箱受交变应力的实验模型下，减小对应力加载装置的要求。作为一种对箱体本体内温度可控性好、对冷流体利用率高的具体方案，所述箱体本体的箱壁为夹层式结构，所述制冷装置设置于箱体本体箱壁的夹层中，还包括与所述夹层连通的气体入口和气体出口，所述气体入口用于连接气源，所述气体出口与箱体本体的内腔相通。本方案中，通过由气体入口向夹层结构中通入气体，气体热量部分被制冷装置吸收后进入到箱体本体内部，达到调节箱体本体内温度的目的。由于试件实际工作过程中，试件周围的温度近似相等，为便于得到实验过程中的试件处在一个等温环境中，利于提高模拟实验数据的可参考性，还包括设置于箱体本体内部的空气循环装置，所述空气循环装置用于箱体本体内部空气的匀混。同时，本专利技术还公开了一种可模拟冻融温度载荷下试件力学性能的系统，该系统包括应力加载装置，还包括以上方案中提供的试验箱，所述应力加载装置的试件固定端位于箱体本体内部。以上设置的一种可模拟冻融温度载荷下试件力学性能的系统中，设置的应力加载装置用于向试件上施加需要模拟的应力，以上应力加载装置用于向试件上加载拉应力、压应力、交变应力等，如采用气压缸、液压缸的活塞杆端部作用于试件上，采用由压电换能器、位移放大器串联，超声信号发生器作为压电换能器电能输入装置组成的应力加载装置等。以上系统可模拟试件冻融过程中试件温度变化的过程中对试件施加应力，相较于现有装置，由于更接近于试件真实工作环境，本系统测试结果准确，测试效率高。作为以上所述一种可模拟冻融温度载荷下试件力学性能的系统进一步的技术方案：为便于箱体本体内部环境的温度检测和/或湿度检测，还包括设置于箱体本体内部的测温部和/或湿度测量部。以上测温部和湿度测量部可分别采用温度传感器或湿度传感器，以直接输出数字信号或模拟信号，利用以上信号反馈，作用于本系统的某些功能部件上，实现本系统的自动化运行。为提升对试件固定的稳固性和避免因为试件上应力集中或者偏心受力等情况，影响试件冻融温度载荷下力学性能实验结果的准确性，所述应力加载装置的试件固定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可模拟冻融温度载荷下试件力学性能的试验箱，包括箱体本体（8）、设置于箱体本体（8）中的制冷装置（1），其特征在于，还包括设置于箱体本体（8）箱壁上的雾化液入口（10）或设置于箱体本体（8）中的雾化装置（13）。

【技术特征摘要】
1.一种可模拟冻融温度载荷下试件力学性能的试验箱，包括箱体本体（8）、设置于箱体本体（8）中的制冷装置（1），其特征在于，还包括设置于箱体本体（8）箱壁上的雾化液入口（10）或设置于箱体本体（8）中的雾化装置（13）。
2.根据权利要求1所述的一种可模拟冻融温度载荷下试件力学性能的试验箱，其特征在于，所述箱体本体（8）箱壁上还设置有干燥气入口（11）及空气对流孔（12）。
3.根据权利要求1所述的一种可模拟冻融温度载荷下试件力学性能的试验箱，其特征在于，所述箱体本体（8）的局部还设置有作为箱体本体（8）箱壁的透光板（3）。
4.根据权利要求1所述的一种可模拟冻融温度载荷下试件力学性能的试验箱，其特征在于，所述制冷装置（1）为设置于箱体本体（8）箱壁上的冷流体管，所述冷流体管用于通过冷流体，在冷流体流经冷流体管的过程中，吸收箱体本体（8）空腔中的热量。
5.根据权利要求4所述的一种可模拟冻融温度载荷下试件力学性能的试验箱，其特征在于，所述箱体本体（8）的箱壁为夹层式结构，所述制冷装置（1）设置于箱体本体（8）箱壁的夹层中，还包括与所述夹层连通的气体入口和气体出口，所述气体入口用于连接气源，所述气体出口与箱体本体（8）的内腔相通。
6.根据权利要求1所述的一种可模拟冻融温度载荷下试件力学性能的试验箱，其特征在于，还包括设置于箱体本...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁书成，王清远，董江峰，梁危，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51