[实用新型]非接触式大坝混凝土早期热膨胀系数的测试设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及大坝混凝土性能测试技术。具体涉及一种采用非接触式激光位移传感器和循环式恒温水浴组合成非接触式大坝混凝土早期热膨胀系数测试的设备。

背景技术

热膨胀系数是混凝土的主要热物理特性参数之一，也是其体积稳定性的重要表征参数；大坝混凝土热膨胀系数一般采用线膨胀系数表征，《水工混凝土试验规范》(SL 352-2006)要求被测试件至少养护7d后再进行试验，同时允许采用测试完混凝土自身体积变形的试件进行试验，所以往往测得的是混凝土中后期的热膨胀系数，混凝土在硬化初期的热膨胀系数被忽视了。

水泥基材料早期热膨胀性能测定方法目前尚无统一规定，出现多种测试方法。常规测试混凝土热膨胀系数需对试件外加的大幅温升(如《水工混凝土试验规范》要求升温幅度为40℃左右)，这样显著影响混凝土早期水化，使得测试结果与水化龄期有偏差，一组试件往往只能测试某一龄期热膨胀系数，较难实现连续测试同组试件不同早龄期的热膨胀系数；同时由于早期大坝混凝土强度较低，采用常规接触式测长法难以保证结果的准确性。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种非接触式大坝混凝土早期热膨胀系数测试设备，该设备中采用非接触式激光位移传感器和循环式恒温水浴组合，用以进行非接触式原位位移测试大坝混凝土早期热膨胀系数的测定。随着高精度激光位移传感器技术的发展，使得原位非接触、连续测试位移成为可能。本实用新型采用非接触位移传感器结合循环式恒温水浴装置，通过小幅温升的方式实现了原位、连续测试大坝混凝土早期热膨胀系数。

完成上述发明任务的方案是，一种非接触式大坝混凝土早期热膨胀系数的测试设备，设有容纳被测试件的养护测试桶，其特征在于，该养护测试桶外设有恒温水浴箱，该恒温水浴箱上设有加热装置及温度控制装置；该养护测试桶内设有预埋在被测试件顶端的金属测试端头；该养护测试桶上面设有非接触式激光位移传感器。

本实用新型的优化方案有：

所述的金属测试端头采用平面光滑的、铁质的金属测试端头；

所述的恒温水浴箱中设有温度传感器；

所述的被测试件中设有温度传感器；

所述的养护测试桶结构是：ф150mm×300mm圆柱体马口铁桶，其底部垫有聚四氟乙烯板。

本实用新型采用非接触位移传感器结合循环式恒温水浴装置，通过小幅温升的方式实现了原位、连续测试大坝混凝土早期热膨胀系数。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

实施例1，非接触式大坝混凝土早期热膨胀系数的测试设备，参照图1。

被测试件--新拌大坝混凝土1直接装入底部垫聚四氟乙烯板的ф150mm×300mm圆柱体马口铁桶2(二级配混凝土直接装入，全级配大坝混凝土湿筛后装入)；混凝土顶部置入金属测试端头，立即放入恒温水浴3中养护。恒温水浴3与混凝土1中均设有温度计4。马口铁桶中新拌混凝土顶端采用PVC薄膜覆盖，预埋平面光滑的金属测试端头(铁质)，测试过程避免水汽在端头凝结，影响激光位移传感器的测试稳定性；经试验调试，测试装置稳定性良好，恒温条件下位移波动不大于1μm。

其中恒温水浴温度控制精度0.2℃；位移传感器显示读数1μm。

由于位移传感器较高的精度，即使小幅温升仍可采集到试件的位移变化，最大程度减少了温升对试件正常水化的影响。测试过程采取小幅升温(温升仅为5℃左右)、快速循环的温控制度，控制单次测试时间不超过2h。试件在20℃±3℃恒温水浴中养护，稳定一段时间后小幅升温，等混凝土内部温度与水温一致时即为测试终点，随即冷水降温直至起点温度，如此循环。

非接触式激光位移传感器5所测位移变化δ_all值可简化为两部分位移，一部分为试件的热膨胀位移δ_s、，另一部分为铁皮桶底部和顶部测试端头的热膨胀位移δ_o；其中位移可根据材料的热膨胀系数α、基准长度L和测得的温度变化值ΔT计算所得，参见如下公式(1)。

δ_all＝δ_s+δ_o，δ＝L·a·ΔT                    (1)

最终混凝土试件热膨胀系数可由如下公式(2)计算所得：

α_s＝(δ_all-L_o·α_o·ΔT)/(L_s·ΔT)              (2)

其中：L_o为马口铁桶、测试端头(铁质)总高度，L_s为混凝土试件基准长度300mm，α₀为铁的热膨胀系数。