應用步入式環境實驗室的混凝土溫度應力試驗機系統技術方案

本發明專利技術公開了一種應用步入式環境實驗室的混凝土溫度應力試驗機系統，包括混凝土溫度應力試驗機和步入式環境實驗室系統。本發明專利技術提供的混凝土溫度應力試驗機系統采用步入式環境實驗室，不僅具有滿足混凝土溫度應力試驗的溫濕度調節能力，還具有碳化、噴淋、光照環境模擬擴展能力，可同時容納多臺試驗機處于相同的環境模擬氛圍中進行試驗，直接測定混凝土的真實變形并進行閉環控制，具有試驗結果可類比性強、應用范圍更廣、直接測量混凝土變形精度更高、環境模擬能力可擴展性強等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于混凝土溫度應力試驗
，特別涉及一種應用步入式環境實驗室的混凝土溫度應力試驗機系統。
技術介紹
大體積混凝土溫度裂縫是一個重要的工程問題，混凝土溫度應力試驗機(TSTM)可以在實驗室模擬不同約束程度下混凝土的溫度應力以及變形情況，通過試驗手段建立材料與結構之間的聯系，并可同時測定評價多種抗裂指標。混凝土溫度應力試驗機(TSTM)通過模擬特定的環境溫濕度，來影響混凝土內部的溫度歷程，進而通過設定不同的約束程度來模擬混凝土試件的材料及力學性能。其中環境模擬的手段是試驗的基礎，是一項重要的技術指標。目前國內外關于混凝土溫度應力試壓機的環境模擬手段主要有兩種：一種是采用水冷式溫控模板，通過調整模板中流動液體的溫度，來控制混凝土的溫度歷程；另一種是采用風冷式環境箱，將混凝土試件包圍在小型環境箱體內，通過調整環境箱體內空氣的溫度和流動來影響混凝土試件的溫度。但目前這兩種環境模擬手段均存在明顯的不足。首先，混凝土試件處于溫度調控環境內，但是測量混凝土變形的測量系統(如傳感器和標距支桿等)均在實驗室的自然環境中，由于自然環境溫度波動范圍較大，試驗機的機架會產生溫度變形進而對混凝土的變形產生影響。以波動1℃為例，對于普通鋼質金屬桿大概會產生12με的變形，而混凝土全約束變形調控的閾值一般為僅為1～3με，由于環境溫度波動對傳感器測值的影響會超過試驗機活動夾頭的調整閾值，因此，通過這種方法測定的變形值是不準確的。其次，溫度應力試驗機系統一般包括一臺全約束試驗機和一臺自由變形的試驗機同時進行，若采用小環境箱或溫度模板的環境模擬手段，很難保證兩臺試驗機處于同一環境氛圍內。再次，混凝土是一種離散性很大的復合材料，傳統的混凝土溫度應力試驗機(TSTM)只有一個約束混凝土試件和一個自由變形試件，試驗結果可重復性差，不具有類比性，很難將試驗結果進行普及性應用。最后，在混凝土試驗的環境模擬方式上，目前的環境模擬手段只能模擬溫度和濕度情況，對于實際工程中的碳化、光照、淋雨等自然環境的模擬能力還不具備。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種模擬環境條件廣、測量精度高、測量結果具有可類比性的應用步入式環境實驗室的混凝土溫度應力試驗機系統。為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種應用步入式環境實驗室的混凝土溫度應力試驗機系統，包括混凝土溫度應力試驗機和步入式環境實驗室系統；所述步入式環境實驗室系統包括外實驗室，設置在外實驗室內的實驗環境室，以及設置在外實驗室和實驗環境室之間的主機控制柜、壓縮機組房間、環境室控制柜和計算機；所述環境室控制柜內設置環境模擬控制單元，所述環境模擬控制單元包括溫度模擬模塊、濕度模擬模塊、碳化模擬模塊、噴淋模擬模塊、光照模擬模塊；所述混凝土溫度應力試驗機包括試驗機主機、混凝土試件模具及變形測量裝置，所述變形測量裝置包括兩預埋桿、連接在所述兩預埋桿之間的測變形引伸桿、及設置在所述預埋桿上的位移傳感器，所述兩預埋桿下端預先定位在混凝土內部；所述計算機與所述主機控制柜內的控制器電連接，所述控制器與所述環境模擬控制單元電連接，所述環境模擬控制單元與所述壓縮機組房間的壓縮機組電連接，所述壓縮機組房間和環境室控制柜與所述實驗環境室連接；所述實驗環境室內設置多臺所述混凝土溫度應力試驗機；所述實驗環境室的墻體地基采用保溫防水結構設計，所述實驗環境室的墻體內外側設置橡膠隔震層。進一步地，所述實驗環境室內的四角處分別設置鋼塊，以所述鋼塊為支點分別設置混凝土試件模具吊裝裝置。進一步地，所述鋼塊之間設置吊裝裝置軌道。進一步地，所述實驗環境室墻體地基的保溫防水結構為：墻體內側地基由上至下依次為鋼筋混凝土層、防水層、保溫層、防水層、混凝土層，墻體外側地基為全混凝土填充。進一步地，所述測變形引伸桿為熱膨脹系數為0.5～2.5×10-6m/℃的4J36號銦鋼棒。本專利技術提供的一種應用步入式環境實驗室的混凝土溫度應力試驗機系統，其實驗環境室不僅可以模擬環境的溫濕度，還可以模擬碳化、噴淋、光照等環境條件，且實驗環境室的墻體地基采用保溫防水結構設計，可保證實驗環境室內的環境模擬條件保持穩定，使步入式環境實驗室內的環境條件更接近外界環境條件，從而使混凝土溫度應力試驗的結果更接近于實際，使試驗結果更準確。并且，本專利技術將多臺試驗機平行布置于同一個實驗環境室內同時工作，可使每臺試驗機具有相同的模擬環境，并同時對每臺試驗機的試驗數據進行采集、對比、分析，特別是對于離散性較大的混凝土試驗而言，其試驗結果更具有類比性和可應用性。另外，本專利技術的試驗機變形測量裝置可預先埋置于混凝土試件中，相比于傳統的測量夾頭位移的方法而言，測量的結果更直接，測量精度更高。附圖說明圖1為本專利技術實施例提供的應用步入式環境實驗室的混凝土溫度應力試驗機系統的平面結構示意圖；圖2為本專利技術實施例提供的應用步入式環境實驗室的混凝土溫度應力試驗機系統的步入式環境實驗室系統的實驗環境室地基局部放大圖；圖3為本專利技術實施例提供的應用步入式環境實驗室的混凝土溫度應力試驗機系統的混凝土溫度應力試驗機的結構示意圖。具體實施方式參見圖1，本專利技術實施例提供的一種應用步入式環境實驗室的混凝土溫度應力試驗機系統，包括混凝土溫度應力試驗機1和步入式環境實驗室系統2。其中，步入式環境實驗室系統2包括外實驗室3，設置在外實驗室3內的實驗環境室4，以及設置在外實驗室3和實驗環境室4之間的主機控制柜5、壓縮機組房間6、環境室控制柜7和計算機8。其中，環境室控制柜7內設置環境模擬控制單元，環境模擬控制單元包括溫度模擬模塊、濕度模擬模塊、碳化模擬模塊、噴淋模擬模塊、光照模擬模塊；參見圖2，為了防止地基傳熱，實驗環境室4的墻體43的地基采用保溫防水結構設計，在實驗環境室4的墻體43內側地基由上至下依次為鋼筋混凝土層432、防水層433、保溫層434、防水層433、混凝土層435。為了減少不必要的造價和程序，墻體43的外側地基則全部用混凝土層435填充。為了增強實驗環境室4的保溫效果，實驗環境室4的墻體43為聚氨酯庫板，并且在實驗環境室4的墻體43內外側設置橡膠隔震層431。參見圖3，混凝土溫度應力試驗機1包括試驗機主機11、混凝土試件模具12及變形測量裝置13。試驗機主機11與混凝土試件模具12可拆卸連接，這樣可以把混凝土試件模具12從試驗機主機11上拆卸下來，在混凝土試件模具12上澆筑混凝土后可把混凝土試件模具12直接放到震動臺上振搗，混凝土振搗合格后再把混凝土試件模具12吊裝到試驗機主機11上。試驗機主機11設置在支架14上，支架14的四條腿安裝有萬向輪15，可方便混凝土溫度應力試驗機1的移動。其中，變形測量裝置13包括分別固定在混凝土試件模具12兩端的預埋桿131、連接在預埋桿131之間的測變形引伸桿132、及設置在預埋桿131上的位移傳感器133，兩預埋桿131下端埋設在混凝土內部，通過預埋桿131可直接測定混凝土發生的真實變形，使測量的結果更直接，精度更高。為了降低測變形引伸桿132因環境溫度而產生的溫度變形，測變形引伸桿132采用的是熱膨脹系數為0.5～2.5×10-6m/℃的4J36號銦鋼棒。其中，計算機8與主機控制柜5內的控制器電連接，位移傳感器133將采集到的混凝土發生的變形數據傳輸給主本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種應用步入式環境實驗室的混凝土溫度應力試驗機系統，包括混凝土溫度應力試驗機和步入式環境實驗室系統；其特征在于：所述步入式環境實驗室系統包括外實驗室，設置在外實驗室內的實驗環境室，以及設置在外實驗室和實驗環境室之間的主機控制柜、壓縮機組房間、環境室控制柜和計算機；所述環境室控制柜內設置環境模擬控制單元，所述環境模擬控制單元包括溫度模擬模塊、濕度模擬模塊、碳化模擬模塊、噴淋模擬模塊、光照模擬模塊；所述混凝土溫度應力試驗機包括試驗機主機、混凝土試件模具及變形測量裝置，所述變形測量裝置包括兩預埋桿、連接在所述兩預埋桿之間的測變形引伸桿、及設置在所述預埋桿上的位移傳感器，所述兩預埋桿下端預先定位在混凝土內部；所述計算機與所述主機控制柜內的控制器電連接，所述控制器與所述環境模擬控制單元電連接，所述環境模擬控制單元與所述壓縮機組房間的壓縮機組電連接，所述壓縮機組房間和環境室控制柜與所述實驗環境室連接；所述實驗環境室內設置多臺所述混凝土溫度應力試驗機；所述實驗環境室的墻體地基采用保溫防水結構設計，所述實驗環境室的墻體內外側設置橡膠隔震層。

【技術特征摘要】
1.一種應用步入式環境實驗室的混凝土溫度應力試驗機系統，包括混凝土溫度應力試驗機和步入式環境實驗室系統；其特征在于：所述步入式環境實驗室系統包括外實驗室，設置在外實驗室內的實驗環境室，以及設置在外實驗室和實驗環境室之間的主機控制柜、壓縮機組房間、環境室控制柜和計算機；所述環境室控制柜內設置環境模擬控制單元，所述環境模擬控制單元包括溫度模擬模塊、濕度模擬模塊、碳化模擬模塊、噴淋模擬模塊、光照模擬模塊；所述混凝土溫度應力試驗機包括試驗機主機、混凝土試件模具及變形測量裝置，所述變形測量裝置包括兩預埋桿、連接在所述兩預埋桿之間的測變形引伸桿、及設置在所述預埋桿上的位移傳感器，所述兩預埋桿下端預先定位在混凝土內部；所述計算機與所述主機控制柜內的控制器電連接，所述控制器與所述環境模擬控制單元電連接，所述環境模擬控制單元與所述壓縮機組房間的壓縮機組電連接，所述壓縮機組房間和環境室控制柜與所述實驗環境室連接；所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡昱，李慶斌，朱賀，陳鳳岐，王戈，沈維堂，
申請(專利權)人：清華大學，長春市朝陽試驗儀器有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11