一种测定混凝土高温热膨胀的仪器及方法技术

本申请公开了一种测定混凝土高温热膨胀的仪器及方法，涉及测量仪器技术领域。包括测量系统、传导系统、测温部件、控温部件和数据处理系统，测量系统包括位移传感器和第一循环水冷套，第一循环水冷套与炉体之间具有间隙；位移传导系统包括顶杆、置物柱，顶杆的一端与位移传感器的探针抵接，另一端依次穿过第一支架、第一循环水冷套、炉壁后延伸至炉膛内；置物柱的一端穿过炉门并通过第二循环水冷套放置在第二支架上，第二支架与炉门连接；数据处理系统被配置为：根据实测温度、试样膨胀值、试样原始高度和膨胀补偿值，计算得到试样在不同温度下的热膨胀百分率及热膨胀系数。本申请用于精确测量具有大尺寸范围的试样的热膨胀百分率及热膨胀系数。率及热膨胀系数。率及热膨胀系数。

【技术实现步骤摘要】
一种测定混凝土高温热膨胀的仪器及方法


[0001]本申请涉及测量仪器
，尤其涉及一种测定混凝土高温热膨胀的仪器及方法。

技术介绍

[0002]混凝土的高温热膨胀性能关系到混凝土结构或构件在火灾等高温条件下的安全性，同时也是混凝土材料和结构进行耐高温及抗火设计的重要参数之一，然而目前尚缺乏适用于混凝土高温热膨胀性能测定的仪器和方法。
[0003]国家标准GB/T 7320－2018《耐火材料热膨胀试验方法》给出了两种耐火材料测试方法，即示差法和顶杆法，但上述方法均不适合混凝土的高温热膨胀测定。原因在于混凝土中存在骨料，若是纤维混凝土还会存在纤维，示差法要求在较小的试样中心留有通孔，对于混凝土来说可操作性较差，顶杆法要求试样尺寸过小，使试样不能代表混凝土本身。现有高温热膨胀测定仪器也均是根据GB/T 7320－2018《耐火材料热膨胀试验方法》生产制造，因此不适合混凝土的热膨胀测定。
[0004]现有的可测定较大尺寸试样的高温热膨胀专利：CN 205982147U、CN 106226347A、CN 208568645U和CN 111044556A，均存在设计方面的不足，不适合混凝土高温热膨胀的测定。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种测定混凝土高温热膨胀的仪器及方法，通过将位移传感器与炉体分离单独安放在第一支架上以及补偿位移传导系统的变形，避免了位移传感器易受高温影响的弊端，同时实现了大尺寸试样热膨胀百分率及热膨胀系数的精确测量。
[0006]一方面，本申请提供了一种测定混凝土高温热膨胀的仪器，包括测量系统、炉体、位移传导系统、测温部件、控温部件以及数据处理系统，其中：
[0007]所述测量系统包括依次设置的位移传感器、第一支架和第一循环水冷套，所述第一循环水冷套与炉体之间具有间隙；
[0008]所述炉体位于测量系统的下方，用于为试样热膨胀提供所需的温度；
[0009]所述位移传导系统包括顶杆、置物柱和第二支架，所述顶杆的一端与位移传感器的探针抵接，另一端依次穿过第一支架、第一循环水冷套、炉壁后延伸至炉体的炉膛内；所述置物柱位于顶杆的下方，所述置物柱的一端穿过炉体底部的炉门并通过第二循环水冷套放置在第二支架上，所述第二支架与炉门连接；
[0010]所述测温部件用于测量炉膛温度；
[0011]所述控温部件用于根据测温部件测量的炉膛温度以及预设的升温制度控制炉膛内部的温度；
[0012]所述数据处理系统被配置为：实时获取测温部件测量的炉膛温度以及位移传感器测量的试样膨胀值；
[0013]根据实时获取的炉膛温度、试样膨胀值以及预设的试样原始尺寸、膨胀补偿值，计算得到试样在不同温度下的热膨胀百分率和热膨胀系数，其中，所述膨胀补偿值为采用与试样相同的升温制度测得的标样的热膨胀值与标样真实热膨胀值的差值，所述标样的高度与试样的高度相同，标样的材质为熔融石英。
[0014]进一步地是，所述第一循环水冷套和炉体之间的距离大于10毫米。
[0015]进一步地是，所述炉体包括外壳和保温层，所述保温层的内壁形成有螺旋型凹槽，所述螺旋型凹槽内盘绕有裸露的电阻丝，所述电阻丝与控温部件连接。
[0016]进一步地是，所述第二支架包括圆孔板和支撑板，所述圆孔板通过连接件与炉门连接，所述支撑板用于支撑第二水冷套及置物柱，所述支撑板的底部设置有用于控制炉门开合的第一升降装置；
[0017]所述第二循环水冷套的一端固定在支撑板上，另一端穿过圆孔板，所述置物柱的底部置于第二水冷套内；所述第二循环水冷套的外径小于圆孔板的圆孔直径，第二循环水冷套和炉门之间具有间隙。
[0018]进一步地是，还包括用于调整位移传感器高度的第二升降装置，所述第二升降装置固定在第一支架的上表面。
[0019]进一步地是，所述置物柱的顶端设有放置试样的垫板，所述垫板、顶杆、置物柱的材质均为熔融石英。
[0020]进一步地是，所述置物柱在位于炉膛内的至少一部分的外壁上套设有保温块。
[0021]另一方面，本专利技术还提供一种测定混凝土高温热膨胀的方法，基于一种测定混凝土高温热膨胀的仪器，包括以下步骤：
[0022]步骤1：将膨胀补偿值和试样原始尺寸输入至数据处理系统中，其中，所述膨胀补偿值为采用与试样相同的升温制度测得的标样的热膨胀值与标样真实热膨胀值的差值，所述标样的高度与试样的高度相同，标样的材质为熔融石英；
[0023]步骤2：开启炉门，将试样放于置物柱之上，关闭炉门，待位移传感器示数不变后，开始升温测试；
[0024]步骤3：测温部件实时测量炉膛温度；控温部件根据测量的炉膛温度和预设的升温制度控制炉膛内部的温度；
[0025]数据处理系统实时获取测温部件测量的炉膛温度以及位移传感器测量的试样膨胀值，并根据试样原始尺寸、试样膨胀值、炉膛温度以及膨胀补偿值，计算得到试样在不同温度下的热膨胀百分率和热膨胀系数。
[0026]进一步地是，所述试样原始尺寸是根据试样最小截面边长、直径大于最大骨料粒径、最长纤维长度3倍的方法中的一种确定的；
[0027]所述升温制度是通过开展辅助试验或预分析确定的；
[0028]所述步骤2具体包括：升起位移传感器，开启炉门，将试样放于置物柱之上，关闭炉门，降下位移传感器，待位移传感器示数不变后，开始升温测试；
[0029]所述步骤3中热膨胀百分率和热膨胀系数的计算公式分别为：
[0030][0031][0032]式中：t0为初始温度；t1为试验温度；L0为试样在t0温度时的高度；L1为试样在t1温度时的考虑膨胀补偿值的高度。
[0033]进一步地是，步骤2还包括：若试样为高强及超高强混凝土，在放于置物柱之前，需要对试样进行烘干处理。
[0034]本申请相比现有技术具有以下有益效果：
[0035]1)可测定20～1000℃温度范围试样的热膨胀，并自动计算热膨胀百分率及热膨胀系数；操作简便、能长时间连续测量。
[0036]2)被测试样尺寸和升温制度可灵活选用，并具有高精度。
[0037]适合试样尺寸为底面边长或直径为40～100mm，高为50～160mm的棱柱体或圆柱体，加热速率为0.1～20℃/min，温控精度为
±
1℃，仪器测量精度为1μm。
[0038]3)试样位于位移传导系统中，且位移传导系统穿过炉膛不受炉膛变形影响，误差极小。
[0039]4)位移传感器与炉体分离单独安放在第一支架上，并通过第一循环水冷套进行循环水冷却，实现石英杆顶端及第一支架的有效降温，使位移传感器不受高温的影响，保证位移传感器正常工作及测定位移的精度。
[0040]5)通过第二循环水冷套使下部的石英置物柱支撑板有效降温，确保位移传导系统不受支撑板高温变形的影响，保证测试精度以及仪器的使用寿命。
[0041]6)通过盘绕在炉壁凹槽内的裸露电阻丝加热炉膛，并通过炉膛内部的测温部件及与之相连的控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测定混凝土高温热膨胀的仪器，其特征在于，包括测量系统、炉体、位移传导系统、测温部件、控温部件以及数据处理系统，其中：所述测量系统包括依次设置的位移传感器、第一支架和第一循环水冷套，所述第一循环水冷套与炉体之间具有间隙；所述炉体位于测量系统的下方，用于为试样热膨胀提供所需的温度；所述位移传导系统包括顶杆、置物柱和第二支架，所述顶杆的一端与位移传感器的探针抵接，另一端依次穿过第一支架、第一循环水冷套、炉壁后延伸至炉体的炉膛内；所述置物柱位于顶杆的下方，所述置物柱的一端穿过炉体底部的炉门并通过第二循环水冷套放置在第二支架上，所述第二支架与炉门连接；所述测温部件用于测量炉膛温度；所述控温部件用于根据测温部件测量的炉膛温度以及预设的升温制度控制炉膛内部的温度；所述数据处理系统被配置为：实时获取测温部件测量的炉膛温度以及位移传感器测量的试样膨胀值；根据实时获取的炉膛温度、试样膨胀值以及预设的试样原始尺寸、膨胀补偿值，计算得到试样在不同温度下的热膨胀百分率和热膨胀系数，其中，所述膨胀补偿值为采用与试样相同的升温制度测得的标样的热膨胀值与标样真实热膨胀值的差值，所述标样的高度与试样的高度相同，标样的材质为熔融石英。2.根据权利要求1所述的一种测定混凝土高温热膨胀的仪器，其特征在于，所述第一循环水冷套和炉体之间的距离大于10毫米。3.根据权利要求1所述的一种测定混凝土高温热膨胀的仪器，其特征在于，所述炉体包括外壳和保温层，所述保温层的内壁形成有螺旋型凹槽，所述螺旋型凹槽内盘绕有裸露的电阻丝，所述电阻丝与控温部件连接。4.根据权利要求1所述的一种测定混凝土高温热膨胀的仪器，其特征在于，所述第二支架包括圆孔板和支撑板，所述圆孔板通过连接件与炉门连接，所述支撑板用于支撑第二水冷套及置物柱，所述支撑板的底部设置有用于控制炉门开合的第一升降装置；所述第二循环水冷套的一端固定在支撑板上，另一端穿过圆孔板，所述置物柱的底部置于第二水冷套内；所述第二循环水冷套的外径小于圆孔板的圆孔直径，第二循环水冷套和炉门之间具有间隙。5.根据权利要求1所述的一种测定混凝土高温热膨胀的仪器，其特征在于，还包括用于调整...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵杰，王孟奇，王明月，曾笛波，蒋玉川，任之东，康锐，王阳，杨娟，
申请(专利权)人：湘潭华丰仪器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：