专利名称：一种混凝土试件温度荷载施加装置及方法
技术领域：
本发明涉及混凝土结构试验技术，特别是涉及一种混凝土试件温度荷载施加装置及方法。
背景技术：
研究混凝土材料在温度荷载作用下的力学变形性能是一项重要的结构试验内容。 目前通常采用的方法是水浴法，即把混凝土试件放置在能够调节水温的容器中，通过调节水的温度给混凝土试件施加温度荷载。这种方法的缺点主要是试件处于盛水容器中，只能用于测定自由状态下的温度变形，无法测定试件的应力状态变化，以及试件在约束条件下因外力和温度荷载引起的应力应变变化。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种混凝土试件温度荷载施加装置及方法，该装置及方法能够使试件采用常规试验机进行力学变形性能测定。本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的第一技术方案是一种混凝土试件温度荷载施加装置，包括预置在所述混凝土试件中心部位的温度传感器以及满缠固定在所述混凝土试件外侧表面的电热带和设置在所述电热带外的保温层。所述保温层包括套在所述电热带外的PVC管和夹设在所述PVC管和所述电热带之间的保温材料层。所述保温材料层由灌注在所述PVC管和所述电热带之间的聚氨酯泡沫填缝剂形成。所述混凝土试件为圆柱形，所述PVC管的长度与所述混凝土试件相同，内径比混凝土试件的外径大60mm 100mm。本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的第二技术方案是应用上述装置进行温度荷载施加的方法，包括如下步骤一 )将温度传感器预置在所述混凝土试件的中心部位；二 )在混凝土试件的外侧表面满缠电热带；三)在电热带外围设置保温层；四)将电热带和温度传感器与电源接通，通过监控温度传感器控制电热带的通电加热时间。本发明具有的优点和积极效果是①混凝土试件和加温系统形成一体，整体体积小，可采用常规试验机进行力学变形性能测定。②能快速均勻地给混凝土试件加温，温度传感器位于试件中心位置，可保证试件中心温度与设计值相同。③采用聚氨酯泡沫填缝剂作为保温材料，可有效保证温度稳定性。④通过电源的接通与断开，可控制温升幅度和温度变化范围，一次试验可实现多种不同温度荷载下的力学性能测试。
综上所述，本发明克服了水浴法的缺点，操作简单，温度荷载易于控制，可以实现 10°C 60°C的升温幅度，并可将试件置于各种常用试验机上进行力学及变形性能测定。
图1为本发明混凝土试件温度荷载施加装置的结构示意图。图中1、混凝土试件，2、混凝土应变计，3、温度传感器，4、电热带，5、PVC管，6、保温材料层，7、应变计电缆，8、温度传感器电缆。
具体实施例方式为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下请参阅图1，一种混凝土试件温度荷载施加装置，包括预置在所述混凝土试件1中心部位的温度传感器3以及满缠固定在所述混凝土试件1外侧表面的电热带4和设置在所述电热带4外的保温层。在本实施例中，所述保温层包括套在所述电热带4外的PVC管5和夹设在所述PVC 管5和所述电热带4之间的保温材料层6。所述保温材料层6由灌注在所述PVC管5和所述电热带4之间的聚氨酯泡沫填缝剂形成。所述混凝土试件1为圆柱形，所述PVC管5的长度与所述混凝土试件1的长度相同，内径比混凝土试件1的外径大60mm 100mm。采用上述装置给混凝土试件进行温度荷载施加的方法，包括如下步骤一 )将温度传感器3预置在所述混凝土试件1的中心部位；二)在混凝土试件1的外侧表面满缠电热带4 ；三)在电热带4外围设置保温层；四)将电热带4和温度传感器3与电源接通，通过监控温度传感器3控制电热带 4的通电加热时间。本发明通过试件1外侧表面的保温材料层控制恒温效果，通过同样预置在混凝土试件中心部位的混凝土应变计2的读数变化和外置位移传感器测定试件的应力应变变化。具体应用本发明的详细步骤1)上述混凝土试件1最好为圆柱体，其材料配比、试件的高度和直径可根据试验要求确定。2)在混凝土试件成型前，首先用钢筋支架将混凝土应变计2和温度传感器3固定于试件的中心位置，混凝土应变计电缆7和温度传感器电缆8从靠近试件上端的侧面引出， 应保证在混凝土试件成型过程中，混凝土应变计2和温度传感器3不会产生移位，然后灌注混凝土并振实。养护至设计龄期后。上述混凝土应变计为常规的振弦式混凝土应变计，温度传感器为常规的热电偶或热敏电阻。3)在混凝土试件1的外侧表面均勻地缠绕电热带4，使电热带4布满在混凝土试件1的外侧表面，并用胶黏剂将电热带4固定。所述的电热带为常规的条形电加热带。4)将混凝土试件放入高度与其相同，内径比其大60mm IOOmm的PVC管中，用泡沫塑料块固定混凝土试件，使其周边间隙宽度相同。所述的PVC管为常规的塑料管。5)待混凝土试件1与PVC管5的相对位置确定后，将聚氨酯泡沫填缝剂灌入PVC管5和所述电热带4之间的间隙中，约10分钟后即可固化成型。PVC管5和灌注在所述PVC 管5和所述电热带4之间的保温材料层6共同形成厚度均勻的保温层。6)将混凝土试件安装在试验机上，接通电热带的电源使试件升温，通过监控温度传感器控制温度，至指定温度时自动断开电源，经过3 5分钟温度处于稳定状态，即可进行温度荷载作用下的力学性能测试。应用实例混凝土试件高度为370mm，直径为100mm，混凝土应变计为丹东三达仪器设备厂生产的振弦式混凝土应变计，温度传感器为热电偶，PVC管直径为170mm，保温层由聚氨酯泡沫填缝剂固化形成，试件初始温度为13°C，实测温度变化情况为1)测定试件的初始温度，试验开始时温度为13°C。2)接通电源给试件加热，3min后切断电源，试件的温度持续上升，20min后达到稳定状态，此时温度为22. 49°C。在此后的15min内温度基本保持恒定。混凝土应变计的应变读数也进入稳定状态。3)接通电源继续给试件加热，5min后切断电源，试件的温度持续上升，20min后温度进入稳定状态，为32. 280C。在此后的15min内，试件温度基本保持恒定，混凝土应变计的应变读数也进入稳定状态。4)接通电源继续给试件加热，7min后切断电源，试件的温度持续上升，25min后温度进入稳定状态，为41. 370C。在此后的15min内，试件温度基本保持恒定，混凝土应变计的应变读数也进入稳定状态。5)接通电源继续给试件加热，IOmin后切断电源，试件的温度持续上升，25min后温度进入稳定状态，为50°C，在此后的15min内，试件温度基本保持恒定，混凝土应变计的应变读数也进入稳定状态。6)接通电源继续给试件加热，15min后切断电源，试件的温度持续上升，25min后温度进入稳定状态，为58. 470C。在此后的15min内，试件温度基本保持恒定，混凝土应变计的应变读数也进入稳定状态。7)接通电源继续给试件加热，36min后切断电源，试件的温度持续上升，25min后温度进入稳定状态，为69. 13°C，在此后的15min内，试件温度基本保持恒定，混凝土应变计的应变读数也进入稳定状态。在温度和混凝土应变计的应变读数处于稳定状态的时间段内，即可进行混凝土试件的力学变形性能测定。本发明原理明确，工艺简单，温度荷载施加效果易于保证，混凝土试件与加温系统形成一体，可在试验机上进行不同温度荷载情况下的力学与变形性能测定。尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种混凝土试件温度荷载施加装置，其特征在于，包括预置在所述混凝土试件中心部位的温度传感器以及满缠固定在所述混凝土试件外侧表面的电热带和设置在所述电热带外的保温层。
2.根据权利要求1所述的混凝土试件温度荷载施加装置，其特征在于，所述保温层包括套在所述电热带外的PVC管和夹设在所述PVC管和所述电热带之间的保温材料层。
3.根据权利要求1所述的混凝土试件温度荷载施加装置，其特征在于，所述保温材料层由灌注在所述PVC管和所述电热带之间的聚氨酯泡沫填缝剂形成。
4.根据权利要求2所述的混凝土试件温度荷载施加装置，其特征在于，所述混凝土试件为圆柱形，所述PVC管的长度与所述混凝土试件相同，内径比混凝土试件的外径大 60mm IOOmm0
5.应用如权利要求1所述的装置进行温度荷载施加的方法，其特征在于，包括如下步骤一)将温度传感器预置在所述混凝土试件的中心部位；二)在混凝土试件的外侧表面满缠电热带；三)在电热带外围设置保温层；四)将电热带和温度传感器与电源接通，通过监控温度传感器控制电热带的通电加热时间。
全文摘要
本发明公开了一种混凝土试件温度荷载施加装置，包括预置在所述混凝土试件中心部位的温度传感器以及满缠固定在所述混凝土试件外侧表面的电热带和设置在所述电热带外的保温层。本发明还公开了应用上述装置进行温度荷载施加的方法。本发明将混凝土试件和加温系统形成一体，整体体积小，可采用常规试验机进行力学变形性能测定。本发明能快速均匀地给混凝土试件加温，温度传感器位于试件中心位置，可保证试件中心温度与设计值相同。本发明采用聚氨酯泡沫填缝剂作为保温材料，可有效保证温度稳定性。本发明通过电源的接通与断开，可控制温升幅度和温度变化范围，一次试验可实现多种不同温度荷载下的力学性能测试。
文档编号G01N3/00GK102401762SQ20111024759
公开日2012年4月4日 申请日期2011年8月24日 优先权日2011年8月24日
发明者亢景付, 郭超, 陈凯 申请人:天津大学