混凝土试件高温蒸汽压测试炉制造技术

混凝土试件高温蒸汽压测试炉，属于混凝土性能实验装置领域，它由加热炉、与加热炉配套的真空泵、控制箱组成；加热炉内设置加热装置、加荷装置、温度测量装置、应变测量装置、气压测量装置。本发明专利技术能够快速定位故障位置，可以快速的恢复正常工作。

【技术实现步骤摘要】
混凝土试件高温蒸汽压测试炉
本专利技术涉及一种高温下的高强混凝土蒸汽压测量装置，属于混凝土性能实验装置领域。
技术介绍
混凝土是工程中最常用的材料，在工程建筑上占据着重要的地位。随着高强混凝土使用越来越广泛，混凝土在高温下的爆裂也时有发生，对工程结构及建筑造成了很大的影响，尤其是发生火灾时，混凝土的爆裂更会造成生命财产的重大损失，这引起了众多学者对混凝土爆裂的研究，并取得了成熟的结论。现如今最具有说服力的说法是：混凝土爆裂的原因是混凝土内部含有空气、水和水蒸气，而且高强混凝土结构密实，在高温的作用下，混凝土内部的空气、水蒸气无法逸散出去，混凝土内部便会产生蒸汽压，当蒸汽压增大到大于混凝土本身的抗拉强度后，混凝土发生爆裂。因此如何求出高温下混凝土内部蒸汽压对研究混凝土的爆裂具有重要意义。关于混凝土蒸汽压测量的研究已经取得了一些进展，但目前存在的混凝土蒸汽压的测量装置存在一定的弊端，如在混凝土试块制备时需要预埋模块装置，事后还需要清理装置，操作较复杂，而且在清理过程容易造成装置的损坏，影响装置的多次利用。
技术实现思路
为了使测量结果更精确，同时测量混凝土在单面受火和完全受火两种情况下，混凝土表面应变的动态变化。本专利技术提供一种能够测量混凝土内部蒸汽压的高温下混凝土试件蒸汽压测试炉。为解决以上技术问题,本专利技术采用的技术方案是：混凝土试件高温蒸汽压测试炉，由加热炉、与加热炉配套的真空泵、控制箱组成。加热炉内设置加热装置，加荷装置，温度测量装置，应变测量装置，气压测量装置。控制箱设置数控面板操作系统；加热装置包括全面加热装置、单面加热装置。所述加热炉包括炉壳，炉壳由外壳、耐火砖组成，炉壳顶部设有进水口、出水口；全面加热装置包括加热管，所述加热管设置在加热炉的三面墙；加热管可以在数控系统设置所需温度。单面加热装置由加热板、加热管组成，加热板上安装加热管。单面加热装置设置在加热炉的一侧，且在试件的一侧，加热板四周有一圈突出的铁箍，铁箍的边长大于混凝土试件的边长并且在铁箍内侧贴附有石棉层和气凝胶毡，在加热板加热时的隔热，产热板除了贴近试件的一侧外，其余部位包裹有隔热的气凝胶毡并有耐火陶瓷砖来防止高温对试件以外的装置造成损害，加热板的内加热层与试件留有一定的距离及空间来等待试件的爆裂。加热板外侧与气缸相连来控制其移动，在铁箍的三个面上设置定位探头来确定加热板能够与试件吻合的对接到一起，定位探头外部包被有石棉层来预防高温的损坏，三个定位探头实时传输信号到控制面板的中央处理器，不断的调整位置来正好的与试件对接在一起。所述加荷装置包括两个千斤顶；一个千斤顶设置在加热炉顶部，另一个千斤顶设置在加热炉顶底部；千斤顶用来模拟施加实际环境中混凝土所受的力，使混凝土在受力状态下被加热，千斤顶一边与气压泵连接用来调节力的大小，另一边与数控系统连接用来计算，分析和施加力，数控系统实时收集压力信息并不断对气压泵给出信号做出调整，使得试件的受力能够保持一定的状态。位于炉壳下部的加荷装置的载物板的三个角在100mm×100mm范围之外设置略微突起的三根角钢，用来限制试件的位置，方便在做单面受火模拟时的加热面板与试件对接。在两个千斤顶正上方的炉壳设置有出水口和进水口，所述的出水口和进水口由耐高温水管从外部接入。能够在试件受热的状态下降低千斤顶的温度使其在工作的时候不会发生变形。所述温度测量装置包括热电偶；加热炉内密封接入多点热电偶，热电偶分别实时测量加热管附近温度和炉内温度。在预制混凝土试件中不同位置预埋入热电偶，方便加热时知晓试件内部温度，可以同时测出不同位置的温度，每一点的温度对于后期数据分析具有重要的意义。热电偶与数控系统传送信号。在装有加热管的三个侧面通过凹槽插入5mm厚且导热系数良好的钢板用来防止混凝土试块爆裂对电加热管造成损坏。加热管与外部面板之间使用耐高温石棉作缓冲层，石棉与外部面板之间和外壳填充气凝胶毡来达到隔热目的，不仅有效的阻止了热量的散失，同时保证了外部面板可以保持在常温状态。在气凝胶毡与外部面板接触处不同方位预埋热电偶连接至数控系统，实时检测其温度是否属于正常范围并及时的给出回馈意见。在加热管与试件之间设置单层导热性良好的保护板，防止试件后期炸裂破坏加热管。所述应变测量装置包括摄像头，存储器，通信装置，处理器，图像转化器，图像分析仪；摄像头记录过程数据并存储到存储器中，图像处理器从存储器中调取过程数据选取图像经过图像转化器将图像递送到图像分析仪，图像分析仪分析后的数据通过通信装置传送到显示屏上。摄像头传输影像数据到数控中心系统。摄像机实现图像输入，大容量存储盘来完成图像存储，通信装置将存储图像转化为信号传输到处理中心；在处理中心自动完成图像处理、图像输出和图像分析。处理中心内部能够根据传回的图像数据自动分析混凝土试件的应变状态，然后投影分析结果到显示屏上。所述气压测量装置包括气压传感器，炉内密封接入多个高温气压传感器，可以得到炉内气压的变化，气压传感器外连数控系统，在加热炉内的气压传感器外加耐高温软质材料制成保护套管。使用真空泵将加热炉内部置换成低气压状态，高温气压传感器实时传送数据，数控系统根据数据来发出信号不断调整真空泵的工作状态，使内部气压维持在一个稳定的范围。所述数控系统包括数据收集芯片、数据处理芯片、信号转化器和CPU处理器;通过数据收集芯片收集各项数据指标，将收集到的数据传送到数据处理芯片，数据处理芯片把数据经过信号转化器递交给CPU处理器，CPU处理器做出相应的解决应答，然后经过信号转化器把对应的信号（包括压力值、温度值）分别传送到加热棒、气压测量装置。数控系统主要集中在仪器面板，各传感器都会实时传送信号到数控系统的CPU处理器，在面板能够显示数据，面板采用电容式平板触控模式，使之操作更灵便。数控系统能够传送信号，同时拥有对数据的处理能力，在数控系统内部输入公式，数控系统能够根据公式参数来采集对应的数据，从而完成计算。数控系统能使根据已知数据计算处各个温度下混凝土内部的气压状态。本专利技术利用与实际结构相同的配合比制备出100mm×100mm×100mm混凝土试块，将混凝土试块进行同条件养护，养护时间与实际结构的养护时间相同，待养护好之后，将混凝土试块放在千斤顶上，施加实际结构所受的力，打开温度、应变和气压测量装置以及显示记录仪，关闭加热装置的门使其保持密闭，真空泵将内部变成低压状态，记录此时显示记录仪上显示的气压P0，设置好防爆的电加热管，开启单面受火装置，待混凝土试块炸裂时的一瞬间，此时显示记录仪上瞬时增长的气压由混凝土试块炸裂后扩散的内部空气、水蒸气提供。大范围炸裂后混凝土内部空气、水蒸气的扩散会造成其体积的改变。由PV=nRT可知，（P是压强，V是体积，n是物质的质量，R是常数R=8.31441±0.00026J/(mol•K）。T是温度）此刻变化的温度T能够通过数据板显示出来，体积V为工作室内部体积可计算，水的物质的量n通过查表可知，通过这些数据能够计算出工作室内部压强的变化值，然后通过ΔP=P1-P0（p1是混凝土试件炸裂那一刻的压强值，p0是真空泵工作后的常温下的炉内气压）可以计算出此刻混凝土内部的压强值ΔP。将上述数据输入数控面板中，系统能够自动得出ΔP并将其显示在面板上。本专利技术试验炉能够模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.混凝土试件高温蒸汽压测试炉，由加热炉、与加热炉配套的真空泵、控制箱组成；加热炉内设置加热装置、加荷装置、温度测量装置、应变测量装置、气压测量装置；所述加热炉包括炉壳，炉壳由外壳、耐火砖组成，炉壳顶部设有进水口、出水口；所述加热装置包括全面加热装置、单面加热装置；所述全面加热装置包括加热管，所述加热管设置在加热炉的三面墙；加热管在数控系统设置所需温度；所述单面加热装置由加热板、加热管组成，加热板上安装加热管；单面加热装置设置在加热炉的一侧，且在试件的一侧，加热板四周有一圈突出的铁箍，铁箍的边长大于混凝土试件的边长，加热板的外侧与气缸相连，在铁箍的三个面上设置定位探头；定位探头实时传输信号到控制面板的中央处理器；所述加荷装置包括两个千斤顶；一个千斤顶设置在加热炉顶部，另一个千斤顶设置在加热炉顶底部；千斤顶一边与气压泵连接，另一边与数控系统连接；所述温度测量装置包括热电偶；在预制混凝土试件中不同位置预埋入热电偶；热电偶分别实时测量加热管附近温度和炉内温度；热电偶与数控系统传送信号；所述应变测量装置包括摄像头，存储器，通信装置，处理器，图像转化器，图像分析仪；摄像头记录过程数据并存储到存储器中，图像处理器从存储器中调取过程数据选取图像经过图像转化器将图像递送到图像分析仪，图像分析仪分析后的数据通过通信装置传送到显示屏上；所述气压测量装置包括气压传感器，气压传感器连接数控系统，气压传感器实时传送数据，数控系统根据数据来发出信号不断调整真空泵的工作状态，使内部气压维持在一个稳定的范围；所述数控系统包括数据收集芯片、数据处理芯片、信号转化器和CPU处理器;通过数据收集芯片收集各项数据指标，将收集到的数据传送到数据处理芯片，数据处理芯片把数据经过信号转化器递交给CPU处理器，CPU处理器做出相应的解决应答，然后经过信号转化器把包括压力值、温度值的对应的信号分别传送到加热棒、气压测量装置。...

【技术特征摘要】
1.混凝土试件高温蒸汽压测试炉，由加热炉、与加热炉配套的真空泵、控制箱组成；加热炉内设置加热装置、加荷装置、温度测量装置、应变测量装置、气压测量装置；所述加热炉包括炉壳，炉壳由外壳、耐火砖组成，炉壳顶部设有进水口、出水口；所述加热装置包括全面加热装置、单面加热装置；所述全面加热装置包括加热管，所述加热管设置在加热炉的三面墙；加热管在数控系统设置所需温度；所述单面加热装置由加热板、加热管组成，加热板上安装加热管；单面加热装置设置在加热炉的一侧，且在试件的一侧，加热板四周有一圈突出的铁箍，铁箍的边长大于混凝土试件的边长，加热板的外侧与气缸相连，在铁箍的三个面上设置定位探头；定位探头实时传输信号到控制面板的中央处理器；所述加荷装置包括两个千斤顶；一个千斤顶设置在加热炉顶部，另一个千斤顶设置在加热炉顶底部；千斤顶一边与气压泵连接，另一边与数控系统连接；所述温度测量装置包括热电偶；在预制混凝土试件中不同位置预埋入热电偶；热电偶分别实时测量加热管附近温度和炉内温度；热电偶与数控系统传送信号；所述应变测量装置包括摄像头，存储器，通信装置，处理器，图像转化器，图像分析仪；摄像头记录过程数据并存储到存储器中，图像处理器从存储器中调取过程数据选取图像经过图像转化器将图像递送到图像分析仪，图像分析仪分析后的数据通过通信装置传送到显示屏上；所述气压测量装置包括气压传感器，气压传感器连接数控系统，气压传感器实时传送数据，数控系统根据数据来发出信号不断调整真空泵的工作状态，使内部气压维持在一个稳定的范围；所述数控系统包括数据收集芯片、数据处理芯片、信号转化器和CPU处理器;通过数据收集芯片收集各项数据指标，将收集到的数据传送到数据处理芯片，数据处理芯片把数据经过信号转化器递交给CPU处理器，CPU处理器做出相应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹瑞东，孙补，李江波，马晓东，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西,14