[实用新型]一种测定土遗址土体热传导率的装置

说明书

技术领域

本发明涉及土遗址保护领域，具体的讲，是一种土遗址土体热传导率测定的装置。

背景技术

我国西北地区的新疆、甘肃、宁夏和陕西境内，遗存下许多古代土建筑遗址，如陕西西安近郊的半坡村和甘肃秦安县的大地湾人类居住遗址，新疆吐鲁番地区的交河古城，甘肃安西县的锁阳城古城等遗址；西夏王陵土遗址等等。这些土建筑遗址历史久远，有的已被列为世界文化遗产，有很高的考古学和历史价值，但是，千百年来，严重的风蚀和集中强降雨冲刷破坏，大批的土遗址风化、大面积坍塌，正遭受毁灭性的破坏。研究土遗址的病害及成因，针对性的进行抢救保护是一项刻不容缓、十分艰巨的任务。

我国大多数的土遗址地处西北干旱地区，这里昼夜温差大，例如地处新疆吐鲁番的交河古城最高气温与最低气温相差21.9℃，地面昼夜温差达44.5℃。土遗址实测墙面夏季最高温度可达60℃。温差的剧烈变化，在土体颗粒内部以及颗粒之间会产生巨大的热应力效应，使土体内部结构将发生破坏，这样长期反复的温差变化，可使土体的结构不断疏松。

温度效应作为影响土遗址病害成因的一个重要因素，热传导率是反映物质导热能力的重要的热物性参数。因此，热能在土遗址土体介质中的扩散和传导规律是一个值得深入研究的课题。

发明内容

鉴于上述，本实用新型目的提供一种测定土遗址土体热传导率的装置，以期用于研究土遗址土体的风化机理和加固效果的检验。

本实用新型的目的是通过以下的技术手段来实现：

一种测定土遗址土体热传导率的装置，是由热源、耐火薄板、试样盒、土遗址土体、热电偶、数据采集仪组成。耐火薄板置于热源上，在耐火薄板上放置试样盒，试样盒填入土体，土体内插入热电偶，热电偶通过导线与数据采集仪连接，数据采集仪通过导线与电脑连接。

上述的热源用以产生热量的热源，是一实验室用电磁加热炉，该加热炉的电源由设定点偏差小于全量程的±1.0％控温器控制，控温器的感温探头通过耐高温导线与控温器相连，放置在加热炉腔内。

上述的耐火薄板为用于使待测土样温度均匀的耐火薄板，其规格为：4cm×4cm×0.1cm(长×宽×厚度)，具有优良的阻燃性。

上述的试样盒为绝热材料制成的试样盒，其外壁由厚0.2cm的绝热材料制成，极好地排除了外界环境温度对待测样品温度的影响，也确保了其在加热过程中的一维热传导过程。

上述的土体为现场采取的扰动土碾碎，经直径为2mm的试验筛筛后，然后加水拌和，配制成均匀湿土，再将均匀湿土装入试样盒内。

所述的热电偶，是直径为0.1mm的K型热电偶，用于测定待测样品预设测定点的温度。

上述的数据记录仪，是一可与PC相联接的数据记录仪，用于采集待测样品在加热过程中测点(三个预设点：2.5cm处，5.0cm处，7.5cm处)的温度变化值。

本实用新型的优点和产生的有益效果是：

本实用新型结构简单，易操作，是一种能够快速、可靠测定土遗址土体热传导率的装置，该装置添补了对土遗址土体以及加固后的土体的热传导率研究的空白，为研究土遗址土体的风化机理和加周效果的检验提供一种新的技术手段。

附图说明

图1是本实用新型的示意图；

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型再作进一步详细说明：

实施例

将现场采取的扰动土碾碎，经直径为2mm的试验筛筛后，然后加10％水拌和，配制成均匀湿土，再将均匀湿土装入试样盒3内，按压实密度1.35～1.40g/em³制备成待测样品。制备这样的待测样品4个，其中3个待测样品分别用模数为3.81，浓度分别为5％，10％，15％三种PS加固其底端，另外一个测样品不做任何处理。将4个待测样品放入烘箱内经24h烘干，取出，在保持室温一定的条件下静置24h。实施步骤如下：

(1)保持室温一定的条件下，将耐火薄板2放置在加热炉1上，开启加热炉1，均匀预热5min，使加热炉1、耐火薄板2及外界环境温度趋于一致；

(2)将热电偶5分别插入深度2.5cm，5.0cm，7.5cm插在土体4内，固定好，并将导线与土体之间的缝隙用凡士林密封好。同时观察数据记录仪显示屏上的温度变化。

(3)待数据采集仪6显示屏上的温度稳定后，将待测样品放置在耐热薄板2中间位置，同时按记录数据。温度时间间隔ΔT＝30s，记录20组温度数据。将采集的温度数据代入公式：即可得到该土遗址土体的热传导率。

公式中：k为土体热传导率；c为土体的体积比热；Δx为土样品相邻两个预设点之间的距离；Δt为采集温度值的时间间隔；T_i，j表示节点。即可得到该土遗址土体的热传导率。