一种可模拟复杂严酷环境的水泥基材料综合试验箱制造技术

本发明专利技术提供了一种可模拟复杂严酷环境的水泥基材料综合试验箱。该试验箱由综合控制系统、温度系统、湿度系统、风速系统、光照系统、气压系统、质量监测系统、喷淋系统、排水系统、传感器接口系统模块化集成，同时也可根据需要对各系统进行定制。通过上述系统，在综合试验箱内实现温度、湿度、风速、光照、气压的可控调节以及试件质量实时监测。基于上述系统，既可以在综合试验箱内形成稳态试验场，也可以根据用户自定义设计，用于混凝土收缩、徐变、抗裂、养护、湿度场、耐久性等试验。本发明专利技术解决了实验室实验环境控制的难题，特别是为我国西部高海拔、大温差、干燥、强辐射、大风等复杂严酷环境提供了试验条件，对我国西部建设具有重大意义。义。义。

【技术实现步骤摘要】
一种可模拟复杂严酷环境的水泥基材料综合试验箱


[0001]本专利技术涉及土木工程材料试验领域，尤其涉及水泥基材料试验箱，特别涉及一种可模拟复杂严酷环境的综合试验箱。

技术介绍

[0002]《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二
○
三五年远景目标的建议》中提到“推动西部大开发形成新格局”，“实施川藏铁路、西部陆海新通道、国家水网、雅鲁藏布江下游水电开发等重大工程，推进重大科研设施、重大生态系统保护修复、公共卫生应急保障、重大引调水、防洪减灾、送电输气、沿边沿江沿海交通等一批强基础、增功能、利长远的重大项目建设。”这些西部重大项目均面临着高海拔、大温差、干燥、强辐射、大风等复杂严酷自然环境的影响，克服自然环境的不利影响是西部重大项目在工程建设中亟需研究和解决的技术难题。
[0003]水泥基材料是最主要的工程建设材料，水泥基材料在高海拔、大温差、干燥、强辐射和大风条件下，多项环境因素耦合，其各项性能与常规条件下相比，有着显著的不同，特别是其变形性能。控制水泥基材料变形是解决混凝土开裂问题和提升混凝土耐久性的关键技术。在我国西部地区，影响水泥基材料长期体积稳定性的主要因素为温度和湿度。以混凝土(混凝土属于水泥基材料中的一种)为例，在月均地表日温差大于40℃的大温差环境下，28d龄期混凝土仅由温度引起的变形变化幅值将超过400με。同时，水泥基材料高海拔、干燥、强辐射和大风环境中更易向环境中散失水分，加速混凝土内部相对湿度下降速率，在混凝土内部形成较大的湿度梯度，以C30混凝土为例，环境温度为20℃和相对湿度为35％条件下，从浇筑开始，28d龄期内，混凝土总收缩值大于600με。因此，由温度和湿度引起的非荷载作用下的混凝土变形在一定程度上决定着混凝土结构开裂与否，进而影响使用寿命和长期安全性。在高海拔、大温差、干燥、强辐射和大风复杂环境条件下，胶凝材料水化历程、混凝土内部毛细孔结构、混凝土内部及混凝土表面与环境间水分传输都发生极大改变，这些变化将决定着混凝土湿度变形大小，但现有水泥基材料湿度变形机理、测量方法、湿度场计算方法均对此少有针对性研究。
[0004]通过对公开文献的调研，未发现有对高海拔、大温差、干燥、强辐射和大风条件下水泥基材料性能检测试验，这类试验若在实地试验，耗费时间太长，且环境条件不可控，试验效率低下，可开展的试验项目极其有限。
[0005]因此，本专利技术以此为背景，研发了一种可模拟复杂严酷环境的水泥基材料综合试验箱，为水泥基材料在高海拔、大温差、干燥、强辐射和大风条件下的性能、耐久性提供试验条件支撑，对水泥基材料在我国西部地区重大建设项目中的应用具有重要意义。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术即针对以上水泥基材料在高海拔、大温差、干燥、强辐射和大风条件下的试验现状和我国西部建设项目的实际需求，提出一种可模拟复杂严酷环境的水泥
基材料综合试验箱。
[0007]上述目的可通过以下技术方案实现：
[0008]一种可模拟复杂严酷环境的水泥基材料综合试验箱，包括箱体和附着在箱体内外的各控制系统，其特征在于，各控制系统包括：
[0009]一套温度系统，包含加热器、制冷压缩机、温度传感器，用于试验区温度场控制和监测；
[0010]一套湿度系统，包含加湿器、除湿器、湿度传感器，用于试验区湿度场控制和监测；
[0011]一套风速系统，包含风机、回风通道、风速计、引风板，用于试验区风速控制和监测；
[0012]一套光照系统，包括光源阵列、光照计，用于试验区模拟太阳光照射；
[0013]一套气压系统，包含真空泵、气体增压泵、气阀、气压计，用于试验区气压控制和监测；
[0014]一套质量监测系统，包含天平，用于试验区监测目标试件质量变化或水分散失速率；
[0015]一套喷淋系统，包含喷淋管，用于试验区模拟下雨或混凝土洒水养护；
[0016]一套排水系统，包含排水斜坡、集水沟槽、排水管道，用于试验箱内冷凝水或试验用水排放；
[0017]一套传感器接口系统，用于试验区使用的各类传感器接口和预留接口；
[0018]一套综合控制系统，用于集成控制上述各项分系统。
[0019]优选的，所述箱体包括试验区、设备区和回风通道；所述箱体内壁附有保温材料；所述保温材料为耐高温防火聚氨酯发泡或耐高温防火纤维玻璃保温棉；所述试验区顶面为可转动试验箱门；所述试验箱门一侧与箱体通过转动连接，另一侧与箱体通过锁扣连接，试验箱门与箱体接触处安装有密封条；所述设备区用于安装使用有振动设备，与箱体采用软体隔震连接；所述回风通道为半环形，与试验区两端连接；所述设备区位于回风通道和试验内侧。
[0020]优选的，所述温度系统，其中的加热器、制冷压缩机安装在设备区，温度传感器安装在试验区；所述加热器、制冷压缩机分别通过连接管与试验区相连；所述加热器、制冷压缩机和温度传感器均与综合控制系统连接，由综合控制系统根据设置的目标数据和温度传感器数据控制加热器或制冷压缩机的开关；所述加热器为变频加热器；所述制冷压缩机为变频制冷压缩机；所述温度传感器可拆卸。
[0021]优选的，所述湿度系统，其中的加湿器、除湿器安装在设备区，湿度传感器安装在试验区；所述加湿器、除湿器分别通过连接管与试验区相连；所述加湿器、除湿器和湿度传感器均与综合控制系统连接，由综合控制系统根据设置的目标数据和湿度传感器的数据控制加湿器或除湿器的开关；所述湿度传感器可拆卸。
[0022]优选的，所述风速系统，其中的风机安装在回风通道中，风速传感器安装在试验区，引风板安装在试验区进风口与水泥基材试件之间；所述风机与综合控制系统连接，由综合控制系统根据设置的目标数据和风速计数据控制风机转速实现对风速的控制；所述回风通道与试验区软体隔震连接；所述风速传感器可拆卸。
[0023]优选的，所述光照系统，其中的光源阵列安装在试验箱门内侧，光照计安装在试验
区；所述光源阵列与综合控制系统连接，由综合控制系统根据设置进行开启或关闭；所述光源阵列由多个光源组成，由综合控制系统根据设置控制各光源的开关；所述光源阵列可拆卸；所述光源阵列所采用的光源包括不限于紫外线灯、氙弧灯、钨丝灯、碳弧灯以及水银蒸汽灯中的一种或几种；所述光源的光照强度可以综合控制系统控制；所述光照计可拆卸。
[0024]优选的，所述气压系统，其中的真空泵、气体增加泵安装在设备区，气压计安装在试验区，气阀安装在箱体侧面；所述真空泵、气体增加泵安分别通过连接管与试验区相连；所述真空泵、气体增加泵、气压计均与综合控制系统连接，由缩合控制系统根据设置的目标数据和气压计数据控制真空泵或气体增加泵；所述气阀连接箱体内外，在出现紧急情况时或试验结束后，打开试验箱门前，开启排气阀开关，待箱内部气压与环境气压相等时，再打开试验箱门；所述气压计可拆卸。
[0025]优选的，所述质量监测系统由多个天平组成，各天平均与综合控制系统相连，可实时采集数据；所述天平互相分隔开；所述天本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可模拟复杂严酷环境的水泥基材料综合试验箱，包括箱体和附着在箱体内外的各控制系统，其特征在于，各控制系统包括：一套温度系统，包含加热器、制冷压缩机、温度传感器，用于试验区温度场控制和监测；一套湿度系统，包含加湿器、除湿器、湿度传感器，用于试验区湿度场控制和监测；一套风速系统，包含风机、回风通道、风速计、引风板，用于试验区风速控制和监测；一套光照系统，包括光源阵列、光照计，用于试验区模拟太阳光照射；一套气压系统，包含真空泵、气体增压泵、气阀、气压计，用于试验区气压控制和监测；一套质量监测系统，包含天平，用于试验区监测目标试件质量变化或水分散失速率；一套喷淋系统，包含喷淋管，用于试验区模拟下雨或混凝土洒水养护；一套排水系统，包含排水斜坡、集水沟槽、排水管道，用于试验箱内冷凝水或试验用水排放；一套传感器接口系统，用于试验区使用的各类传感器接口和预留接口；一套综合控制系统，用于集成控制上述各项分系统。2.根据权利要求1所述的可模拟复杂严酷环境的水泥基材料综合试验箱，其特征在于：所述箱体包括试验区、设备区和回风通道；所述箱体内壁附有保温材料；所述保温材料为耐高温防火聚氨酯发泡或耐高温防火纤维玻璃保温棉；所述试验区顶面为可转动试验箱门；所述试验箱门一侧与箱体通过转动连接，另一侧与箱体通过锁扣连接，试验箱门与箱体接触处安装有密封条；所述设备区用于安装使用有振动设备，与箱体采用软体隔震连接；所述回风通道为半环形，与试验区两端连接；所述设备区位于回风通道和试验内侧。3.根据权利要求1所述的可模拟复杂严酷环境的水泥基材料综合试验箱，其特征在于：所述温度系统，其中的加热器、制冷压缩机安装在设备区，温度传感器安装在试验区；所述加热器、制冷压缩机分别通过连接管与试验区相连；所述加热器、制冷压缩机和温度传感器均与综合控制系统连接，由综合控制系统根据设置的目标数据和温度传感器数据控制加热器或制冷压缩机的开关；所述加热器为变频加热器；所述制冷压缩机为变频制冷压缩机；所述温度传感器可拆卸。4.根据权利要求1所述的可模拟复杂严酷环境的水泥基材料综合试验箱，其特征在于：所述湿度系统，其中的加湿器、除湿器安装在设备区，湿度传感器安装在试验区；所述加湿器、除湿器分别通过连接管与试验区相连；所述加湿器、除湿器和湿度传感器均与综合控制系统连接，由综合控制系统根据设置的目标数据和湿度传感器的数据控制加湿器或除湿器的开关；所述湿度传感器可拆卸。5.根据权利要求1所述的可模拟复杂严酷环境的水泥基材料综合试验箱，其特征在于：所述风速系统，其中的风机安装在回风通道中，风速传感器安装在试验区，引风板安装在试验区进风口与水泥基...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁小平，郝挺宇，韩宇栋，张润，
申请(专利权)人：中冶建筑研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：