[发明专利]测量单轴压缩过程混凝土导热系数下降率的装置及方法

权利要求书

1.一种测量单轴压缩过程混凝土导热系数下降率的装置，其特征在于：包括支架、绝热泡沫板、保温层、加热单元、导热硅胶、制冷单元、压板、弹簧压板、支架上框、弹簧；

所述支架为用于容纳混凝土试件的框架结构，包括矩形底板和四角位置垂直设置的支柱，所述支架上框与支架相配合形成完成的立方体框架；混凝土试件放置在支架的中央，混凝土试件的上表面设置压板并通过支架上框固定，混凝土试件与底板、压板之间分别垫设有保温层；混凝土试件的第一对平行面，其中的一面支柱间从内往外依次嵌入加热单元和绝热泡沫板，另一面支柱间从内往外依次嵌入导热硅胶和制冷单元；混凝土试件的第二对平行面的支柱间分别嵌入绝热泡沫板；相邻的支柱两两之间固定设置弹簧压板，所述弹簧压板的两端分别固定在相邻的两个支柱的同一平面上，弹簧压板的内侧设置有弹簧，用于保证混凝土试件表面与四周材料充分接触。

2.根据权利要求1所述的测量单轴压缩过程混凝土导热系数下降率的装置，其特征在于：所述导热硅胶和加热单元中分别内置热电偶。

3.根据权利要求2所述的测量单轴压缩过程混凝土导热系数下降率的装置，其特征在于：热电偶选用Pt100。

4.根据权利要求1所述的测量单轴压缩过程混凝土导热系数下降率的装置，其特征在于：所述保温层为石棉布。

5.根据权利要求1所述的测量单轴压缩过程混凝土导热系数下降率的装置，其特征在于：所述支架的支柱内侧棱边设有2mm倒角，以保证支架不会影响混凝土试件自由变形。

6.根据权利要求1所述的测量单轴压缩过程混凝土导热系数下降率的装置，其特征在于：所述支架和压板的材质为钢。

7.一种测量单轴压缩过程混凝土导热系数下降率的方法，采用权利要求1-6任一项所述的测量单轴压缩过程混凝土导热系数下降率的装置，包括以下步骤：

1)测定支架和压板钢材的弹性模量E，测量支架底板厚度l₁以及压板厚度l₈；

2)取已知导热系数混凝土试件，测定装置的修正系数B；

3)将混凝土试件置于装置中，将装置组装并置于试验机托台上；

4)测量未开裂混凝土试件的导热系数λ_elastic；加热单元和制冷单元稳定工作，观察热电偶读数，等待温差稳定，读取功率，功率W_elastic与温差ΔT_elastic；

5)测量弹性状态混凝土试件的导热系数λ_elastic；启动万能试验机，对钢制压板施加压缩荷载，力控制施加荷载，荷载值增加至试件标号强度的20％，保持荷载；观察热电偶读数，等待温差稳定；记录此时的荷载F、W_elastic与ΔT_elastic；

6)测量压缩开裂状态混凝土试件的导热系数λ_cracked，使用力控制荷载，以0.3MPa/s的速度施加试件标号强度的20％的荷载，随后保持荷载；观察热电偶读数，等待温差稳定；记录此时的荷载F、功率W_cracked与温差ΔT_cracked；反复本步操作，直至混凝土试件失去承载能力；同时，万能试验机记录混凝土试件的单轴压缩荷载F与位移变形U的曲线；

7)数据处理：由对应荷载下记录的荷载F、位移变形U可计算混凝土试件的应力-应变关系

σ₁₁＝F/A(4)

ε₁₁＝[U-σ₁₁/E·(l₁+l₈)]/l(5)

式中，σ₁₁和ε₁₁分别为混凝土试件的压缩应力和应变；l为立方体混凝土试件边长；A为混凝土试件的受压面面积；

将记录的功率W、温差ΔT代入下式，则可得到混凝土试件在对应荷载下的导热系数下降率η

η=1-λcrakedλintact=1-WcrakedWintactΔTintactΔTcracked.]]>