一种调控低温环境试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种调控低温环境试验装置及试验方法，涉及低温试验装置技术领域，包括：双层不锈钢板构成冷却箱的夹层空腔，冷却箱的进液口和出液口均与夹层空腔连通，出液口同侧还开设有试件进出口，冷却箱的四壁设置有保温隔热板，探针测温仪设置在冷却箱侧壁，万能试验机的压床顶部和压头底部均设置有树脂玻璃钢管套，冷却箱设置在压床上，压头穿过通孔设置在冷却箱内，冷浴装置的出口和入口分别通过进液管和出液管与冷却箱的进液口和出液口连通，冷浴装置和夹层空腔中设置有冷冻液，应力‑应变数据采集仪通过应变片和应变片连接线与冷却箱内的试样连接。该装置拆装方便，成本较低，提高万能试验机的利用率和测试范围，测试精度高。

A Test Device for Regulating and Controlling Low Temperature Environment and Its Test Method

The invention provides a test device and a test method for regulating and controlling the low temperature environment, which relates to the technical field of the low temperature test device, including: the sandwich cavity of the cooling box is composed of double stainless steel plates, the inlet and outlet of the cooling box are connected with the sandwich cavity, the inlet and outlet of the liquid outlet are also provided with the inlet and outlet of the test piece on the same side, the four walls of the cooling box are provided with thermal insulation plates, and the probe thermometer is installed in the cold box. The side wall of the box, the top of the press bed and the bottom of the press head of the universal testing machine are equipped with resin glass tube sleeve, the cooling box is set on the press bed, the press head is set in the cooling box through the through hole, the outlet and entrance of the cold bath device are connected with the inlet and outlet of the cooling box through the inlet and outlet pipes respectively, and the cold bath device and the sandwich cavity are equipped with refrigerant, stress and strain data. The sampler is connected with the sample in the cooling box through the strain gauge and the strain gauge connection line. The device has the advantages of convenient disassembly and assembly, low cost, high utilization rate and testing range of universal testing machine, and high testing accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种调控低温环境试验装置及试验方法
本专利技术涉及低温试验装置
，具体涉及一种调控低温环境试验装置及试验方法。
技术介绍
我国西北寒冷地区，冬季平均温度在-3.5～-15℃之间，从西向东冬季平均温度相差约12℃，极端最低气温-26～-50之℃间，大部分地区冬季长达5个月以上。该地区大多数混凝土都遭受自然环境低温的影响，混凝土的各个性能(物理性能、力学性能、耐久性)都会产生不同程度的变化，其中力学性能(如抗压强度、弹性模量等)是工程材料中一个重要性能指标。因此，测试研究低温环境对混凝土力学性能的影响，可以更准确的推测混凝土材料的服役性能和使用寿命。国内外针对混凝土的低温环境受力性能研究，相关研究主要集中在自然环境低温和超低温环境中。但是由于各个地方混凝土组成材料的性能特征具有明显的差异性，因此国内外的研究成果只能作为参考，不能直接进行应用。并且我国尚未制定低温作用下混凝土方面的规范和标准，需要结合不同地区的混凝土提供一定的研究数据和研究成果。目前，常用的低温环境试验装置可分为两种，一种是只可进行降温的装置例如冰箱以及冻融箱等，另一种是降温与加载一体的装置例如Takashai的低温装置，此装置利用液氮作为冷却介质可以快速的对试验环境进行降温，且也能够实现降温与加载同步进行的操作，但是也存在一些缺点：(1)其加载装置与保温隔热箱为一体不易拆卸式的，虽然能够保证环境温度的均匀性，但是会影响到后续加载装置的使用，当前多数院校和研究所配备的加载装置为万能试验机，此类试验机压头过大，保温箱的安装配备困难。(2)混凝土低温试验所使用的温度多为模拟户外建筑环境温度所用，液氮降温可以使温度最低降到-195℃，所降温度范围过大，且在试验操作过程中要实用液氮钢瓶等设备，成本过高且存在一定的危险性。(3)当万能试验机工作时，试件与万能试验机接触面会产生热量，而以上低温装置中，万能试验机压头以及放置试件的压床上没有隔热的保护措施。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种调控低温环境试验装置及试验方法。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种调控低温环境试验装置，包括万能试验机、冷却箱、冷浴装置、探针测温仪和应力-应变数据采集仪；所述冷却箱由双层不锈钢板焊接构成，双层不锈钢板构成所述冷却箱的夹层空腔，所述冷却箱的底部为镂空状，所述冷却箱的顶部开设有通孔，所述冷却箱一侧靠近上方设置有进液口，所述冷却箱另一侧靠近下方设置有出液口，所述进液口和出液口均与所述夹层空腔连通，所述出液口同侧还开设有试件进出口，所述试件进出口处设置有与所述冷却箱侧壁铰接的密封门，所述冷却箱的四壁设置有保温隔热板，所述探针测温仪设置在所述冷却箱侧壁，所述探针测温仪的探针设置在所述冷却箱内部，所述冷浴装置和夹层空腔中设置有冷冻液；所述万能试验机包括压床及设置在所述压床上方的压头，所述压床顶部和所述压头底部均设置有树脂玻璃钢管套，所述冷却箱设置在所述压床上，所述压头穿过所述通孔设置在所述冷却箱内，所述冷浴装置的出口通过进液管与所述冷却箱的进液口连通，所述冷浴装置的入口通过出液管与所述冷却箱的出液口连通，所述应力-应变数据采集仪通过应变片和应变片连接线与所述冷却箱内的试样连接。优选地，所述冷冻液为水加酒精，所述水和酒精体积比例为3:7。优选地，所述冷浴装置的出口处和入口处分别设置有排液泵和进液泵，所述进液管与所述排液泵的出口连通，所述出液口与所述进液泵的入口连通。本专利技术的另一目的在于提供一种控低温环境试验方法，包括以下试验步骤：步骤一、在所述压床顶部和所述压头底部均安装所述树脂玻璃钢管套；步骤二、将所述冷却箱置于所述压床上，所述压头伸入所述冷却箱箱体中；步骤三、将所述进液管的一端与所述排液泵的出口连通，将所述进液管的另一端与所述冷却箱的进液口连通，将所述出液管的一端与所述进液泵的入口连通，将所述出液管的另一端与所述冷却箱的出液口连通，所述进液管和出液管的接口处用生料带包裹做好防漏措施，并将冷冻液倒入所述冷浴装置；步骤四、将多个不同含水量的试样放入冰箱进行降温，温度降至t1℃，其中，-40℃≤t1℃≤0℃；步骤五，打开冷浴装置，将冷冻液的温度调到t1℃；步骤六，通过所述排液泵将降温后的冷冻液排入所述冷却箱的夹层空腔，待所述冷浴装置运行一段时间，通过所述探针测温仪检测所述冷却箱内的中心温度；步骤六，当所述冷却箱内的温度达到t1℃，从冰箱将已达到t1℃的试样取出并贴上应变片，将应变片通过应变片连接线与所述应力-应变数据采集仪连接，然后将贴好应变片的试样从所述试件进出口置入所述冷却箱中，并将所述试件进出口关闭；步骤七，开启万能试验机进行力学试验，通过所述压头对试样施加压力，通过所述应力-应变数据采集仪测得所需数据；步骤八，设定试验温度为t2℃，t2℃≤t1℃，重复步骤四到步骤七，以此类推的进行低温下混凝土力学测试直至温度降至-40℃；步骤九，试验完毕后，关闭冷浴装置，通过所述进液泵将所述冷却箱的夹层空腔中的冷冻液排入所述冷浴装置；步骤十，拆卸所述进液管和所述出液管，用清水将所述冷却箱的夹层空腔清洗干净。本专利技术提供的调控低温环境试验装置及试验方法具有以下有益效果：(1)该装置是在现有万能试验机为基础，通过冷却箱、冷浴装置、探针测温仪和应力-应变数据采集仪的结合可以准确的调控低温温度且能重复使用，可以实现低温环境下混凝土的力学性能测试，并且造型简单，制作和操作简单，拆装方便，还可以提高万能试验机的利用率；(2)本专利技术可以更有效的提高万能试验机的利用率，最大化的提高万能试验机的测试范围；(3)本专利技术将试样放入冷却箱，利用探针测温仪测试试样的中心温度，可以保证试样快速高效的降低到所需温度，冷却箱外面固定的探针测温仪使得试样内部温度与环境温度保持一致，提高了试验测试结果的准确性；(4)本专利技术的冷却箱、冷浴装置制作工序简单，便于拆卸，成本较低；(5)万能试验机的压头和夹具利用树脂玻璃钢进行保护，起到绝温隔热作用，阻断试样和压头摩擦产生的热源，使得接触面与低温环境温度保持一致，便于实现预定的要求；(6)本专利技术可以测试不同含水量不同低温温度下混凝土的抗压强度、抗折强度、弹性模量和应力应变，测试结果精度高。附图说明图1为本专利技术实施例1的调控低温环境试验装置的结构示意图；图2为万能试验机隔热处理示意图；图3为冷却箱示意图；图4为低温下天然浮石混凝土抗压强度变化曲线图；图5为低温下天然浮石混凝土应力-应变曲线图；图6为低温下天然浮石混凝土抗压破坏图。附图标记说明：压头-1，冷却箱-2，试样-3，压床-4，冷浴装置-5，进液管-6，出液管-7，应力-应变数据采集仪-8，探针测温仪-9，树脂玻璃钢管套-10，应变片连接线-11，进液口-12，出液口-13，进出口-14，夹层空腔-15，保温隔热板-16，排液泵-17，进液泵-18，应变片-19，计算机-20，通孔-21，密封门-22。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调控低温环境试验装置，其特征在于，包括万能试验机、冷却箱(2)、冷浴装置(5)、探针测温仪(9)和应力‑应变数据采集仪(8)；所述冷却箱(2)由双层不锈钢板焊接构成，双层不锈钢板构成所述冷却箱(2)的夹层空腔(15)，所述冷却箱(2)的底部为镂空状，所述冷却箱(2)的顶部开设有通孔(21)，所述冷却箱(2)一侧靠近上方设置有进液口(12)，所述冷却箱(2)另一侧靠近下方设置有出液口(13)，所述进液口(12)和出液口(13)均与所述夹层空腔(15)连通，所述出液口(13)同侧还开设有试件进出口(14)，所述试件进出口(14)处设置有与所述冷却箱(2)侧壁铰接的密封门(22)，所述冷却箱(2)的四壁设置有保温隔热板(16)，所述探针测温仪(9)设置在所述冷却箱(2)侧壁，所述探针测温仪(9)的探针设置在所述冷却箱(2)内部，所述冷浴装置(5)和夹层空腔(15)中设置有冷冻液；所述万能试验机包括压床(4)及设置在所述压床(4)上方的压头(1)，所述压床(4)顶部和所述压头(1)底部均设置有树脂玻璃钢管套(10)，所述冷却箱(2)设置在所述压床(4)上，所述压头(1)穿过所述通孔(21)设置在所述冷却箱(2)内，所述冷浴装置(5)的出口通过进液管(6)与所述冷却箱(2)的进液口(12)连通，所述冷浴装置(5)的入口通过出液管(7)与所述冷却箱(2)的出液口(13)连通，所述应力‑应变数据采集仪(8)通过应变片(19)和应变片连接线(11)与所述冷却箱(2)内的试样(3)连接。...

【技术特征摘要】
1.一种调控低温环境试验装置，其特征在于，包括万能试验机、冷却箱(2)、冷浴装置(5)、探针测温仪(9)和应力-应变数据采集仪(8)；所述冷却箱(2)由双层不锈钢板焊接构成，双层不锈钢板构成所述冷却箱(2)的夹层空腔(15)，所述冷却箱(2)的底部为镂空状，所述冷却箱(2)的顶部开设有通孔(21)，所述冷却箱(2)一侧靠近上方设置有进液口(12)，所述冷却箱(2)另一侧靠近下方设置有出液口(13)，所述进液口(12)和出液口(13)均与所述夹层空腔(15)连通，所述出液口(13)同侧还开设有试件进出口(14)，所述试件进出口(14)处设置有与所述冷却箱(2)侧壁铰接的密封门(22)，所述冷却箱(2)的四壁设置有保温隔热板(16)，所述探针测温仪(9)设置在所述冷却箱(2)侧壁，所述探针测温仪(9)的探针设置在所述冷却箱(2)内部，所述冷浴装置(5)和夹层空腔(15)中设置有冷冻液；所述万能试验机包括压床(4)及设置在所述压床(4)上方的压头(1)，所述压床(4)顶部和所述压头(1)底部均设置有树脂玻璃钢管套(10)，所述冷却箱(2)设置在所述压床(4)上，所述压头(1)穿过所述通孔(21)设置在所述冷却箱(2)内，所述冷浴装置(5)的出口通过进液管(6)与所述冷却箱(2)的进液口(12)连通，所述冷浴装置(5)的入口通过出液管(7)与所述冷却箱(2)的出液口(13)连通，所述应力-应变数据采集仪(8)通过应变片(19)和应变片连接线(11)与所述冷却箱(2)内的试样(3)连接。2.根据权利要求1所述的调控低温环境试验装置，其特征在于，所述冷冻液为水加酒精，所述水和酒精体积比例为3:7。3.根据权利要求1所述的调控低温环境试验装置，其特征在于，所述冷浴装置(5)的出口处和入口处分别设置有排液泵(17)和进液泵(18)，所述进液管(6)与所述排液泵(17)的出口连通，所述出液口(13)与所述进液泵(18)的入口连通。4.一种利用权利要求1至3任一项所述的调控低温环境...

【专利技术属性】
技术研发人员：王萧萧，刘曙光，闫长旺，李恒，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15