[发明专利]混凝土比热容的测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种混凝土比热容的测定方法，属物理中通过应用热方法测试材料的技术领域。

背景技术

比热容或称比热容量、比热是混凝土的一项比较重要的热物理性质，通常采用绝热法测定。这一混凝土比热容的测定方法的原则是：把混凝土试件在绝热环境下进行加热，测量试件所吸收的能量与试件所升的温度后通过计算获得结果。所说加热是通过将试件浸没在测定装置内的水中，通过对水加热而由水将热量传递给试件。所说绝热环境是由以下手段实现的：测定装置由绝热箱和试验桶构成，试验时把混凝土试件放在试验桶内，试验桶放置于绝热箱之中，绝热箱提供与试验桶内的水相同温度（温度差小于0.2℃）的环境温度，由于绝热箱提供与试验桶的温度相同，试验桶与外界的热交换趋近于零，相当于实现了绝热的环境。如SL352-2006）》规定的混凝土比热容的测定方法如下：

1、试件采用外径200mm、内径40mm、高400mm的圆环柱体试件。

2、测定装置有试验桶、绝热箱，还有隔离桶在试验桶之外并有空气隔离层。试验桶内有电加热器和水循环搅拌器，绝热箱内有空气温度调节装置，还安装有风机使试验桶四周包裹在风机驱动的循环空气中。温度传感器分别放置于试验桶的内部与外部，用于测量绝热箱的空气温度与试验桶内循环水的温度。试验时试件放置在试验桶内的试件架上，加热器和循环水搅拌器伸入环形试件的中心孔中，试验桶内注入水覆盖整个试件表面。试验桶位于绝热箱的中心。另有控制箱，控制箱是内装有测定装置的机电控制系统以实现试验桶的绝热环境和试验装置的运行功能。

3、测定步骤如下：

 试验以两个试件为一组作平行试验。试验前，从养护室取出试件，擦干表面水份，称量。

 将试件放置在试验桶内，并往试件桶内装水，使水面高出试件顶面2~3cm。记录装入的水量。

 将试验桶放入绝热箱内约4h后，当试验桶内的温度与绝热箱内温度稳定一致时，表示试验桶内的试件温度、水温、气温和绝热箱内的温度已达平衡。

⑷测定当前温度即为试件的初始温度（θ₁），与此同时也测读电能计量装置的初始读数。开启加热器及搅拌器并开始记时，同时开启风机马达及空气温度调节装置，使绝热箱内空气与试件桶内的水温相等。

⑸待水温上升10~15℃时，关闭加热器，只让搅拌器运转，经1.5~2.0h，使试件温度均匀，读取试件桶内温度计的读数（θ₂），并记录时间及电能计量装置读数。至此，一次加热操作完毕。

重复步骤⑷、⑸对试件再加热两次。

4、比热（c）的计算

a. 加热器供热能量：每次加热所消耗的电能即为每次加热器的供热能量q₁。

b. 搅拌器产生热能：搅拌器等效热功率P_c乘以搅拌时间，即为每次升温过程搅拌器所产生的热能q₂。

c. 试件桶吸热：试件桶的总热容量乘以每次加热的温升值（θ₂-θ₁）即为试件桶所吸收的热能q₃。

d. 水吸热：水的比热容乘以用水量再乘以每次加热的温升值（θ₂-θ₁），即为水所吸收的热能q₄。

e. 试件吸热Q：

得三元一次方程：

式中：M ?? 试件的质量。

连续加热三次就可得到三个三元一次方程，联立求解即可求出C₀、C₁、C₂三个系数值。

f. 试件的比热容c，按以下公式计算

此式在试验温度范围内有效。

取两个试件测值的平均值作为试验结果代入计算式中使用。

但上述混凝土比热容的测定方法存在如下不足：

1、由于每次试验时混凝土试件、水温和环境温度不一致，使达到试验桶内的试件温度、水温、气温和绝热箱内的温度平衡的时间的长短也不相同。为了保证达到温度平衡的目的，该方法提出了达到温度平衡的判别条件：

 对于初试平衡温度，限定了“约4小时后”和“当绝热箱内的温度与保温桶内温度稳定一致时”两个判定条件，但