[发明专利]一种测试泡沫混凝土膨胀应力和变形分布的装置与方法

权利要求书

1.一种测试泡沫混凝土膨胀应力和变形分布的装置，其特征在于：它包括模具(1)、加热片(2)、橡胶薄膜(3)、透明盖板(4)、激发光源(5)、温度控制箱(9)及安装在电脑中的PSP校准系统(11)，所述模具(1)为金属材质，其顶部开口设置，模具(1)的底部装设有加热片(2)，模具(1)的侧面装设有温度传感器(10)，所述加热片(2)与所述温度控制箱(9)之间、所述温度传感器(10)与温度控制箱(9)之间以及CCD相机(7)与安装有PSP校准系统(11)的电脑之间分别通过导线连接，泡沫混凝土(100)装设在模具(1)内，橡胶薄膜(3)粘接在泡沫混凝土(100)的上表面，且橡胶薄膜(3)的上表面喷涂有压敏涂料层，所述透明盖板(4)盖设在模具(1)的顶部，激发光源(5)及CCD相机(7)分别固设在模具(1)的上方，且激发光源(5)与压敏涂料层之间设置有第一滤光片(12)，CCD相机(7)与压敏涂料层之间设置有第二滤光片(13)。

2.根据权利要求1所述的一种测试泡沫混凝土膨胀应力和变形分布的装置，其特征在于：模具(1)为立方体结构，且其侧部和底部均加工有空腔，所述加热片(2)设置在底部空腔内，所述温度传感器(10)设置在侧部空腔内。

3.根据权利要求2所述的一种测试泡沫混凝土膨胀应力和变形分布的装置，其特征在于：温度传感器(10)的数量为两个，对称布置在模具(1)的两侧部空腔内。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种测试泡沫混凝土膨胀应力和变形分布的装置，其特征在于：模具(1)外部设置有保温隔热层。

5.根据权利要求4所述的一种测试泡沫混凝土膨胀应力和变形分布的装置，其特征在于：模具(1)内侧壁设置有聚四氟乙烯层。

6.根据权利要求1、2、3或5所述的一种测试泡沫混凝土膨胀应力和变形分布的装置，其特征在于：激发光源(5)通过光源支座(6)固设在模具(1)的上方，CCD相机(7)通过相机支座(8)固设在模具(1)上方。

7.根据权利要求1、2、3或5所述的一种测试泡沫混凝土膨胀应力和变形分布的装置，其特征在于：所述模具(1)为铁质模具。

8.根据权利要求7所述的一种测试泡沫混凝土膨胀应力和变形分布的装置，其特征在于：所述透明盖板(4)为有机玻璃盖板。

9.一种采用上述权利要求1～8中任一权利要求所述装置测试泡沫混凝土膨胀应力和变形分布的方法，其特征在于：它包括如下步骤：

步骤一、向模具(1)内浇筑泡沫混凝土(100)至模具(1)内壁高度的1/2至2/3，振捣密实，然后刮平泡沫混凝土(100)表面；

步骤二、在橡胶薄膜(3)上表面均匀喷涂压敏涂料，待压敏涂料固化后进行抛光打磨，形成压敏涂料层；

步骤三、将橡胶薄膜(3)放置在泡沫混凝土(100)上表面，按压使其与泡沫混凝土(100)上表面紧密粘接；

步骤四、将透明盖板(4)盖设在模具(1)顶部，打开激发光源(5)和PSP校准系统(11)，并调整激发光源(5)与CCD相机(7)的位置，使激发光源(5)所产生的紫外光能够均匀的照射到泡沫混凝土(100)上表面，且CCD相机(7)能够完全捕捉到泡沫混凝土(100)上表面的图像；

步骤五、调整CCD相机(7)的曝光时间至CCD相机(7)能拍摄到泡沫混凝土(100)上表面的高分辨率图像；

步骤六、设定温度控制箱(9)的目标温度至0～60℃之间，调节CCD相机(7)的拍摄频率为8～30帧/秒，通过PSP校准系统(11)内的后处理软件对泡沫混凝土(100)上表面图像不同位置的荧光强度进行统计，得到不同应力状态下发光强度图像，进而得到受约束泡沫混凝土(100)受热时表面膨胀应力分布；

步骤七、根据预先输入的泡沫混凝土(100)的弹性模量，通过泡沫混凝土(100)本构关系σ＝Eε，推导出相应的变形分布，其中σ为泡沫混凝土(100)的膨胀应力，E为弹性模量，ε为膨胀应变。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：压敏涂料层的表面粗糙度小于0.25μm，厚度在30～60μm之间。