[发明专利]一种新型钢渣混凝土早龄期热膨胀系数的测定装置及方法

权利要求书

1.一种新型钢渣混凝土早龄期热膨胀系数的测定装置，其特征在于，包括变温测试组和恒温测试组，变温测试组包括变温桶、试块支架、第一微型泵、第二微型泵、空气加热装置、电子千分表、位移巡检仪、第一温度传感器及温度巡检仪，所述试块支架与第一微型泵、第二微型泵均位于封闭的变温桶内，试块支架包括底座、支撑杆、托片、盖盘、加热管、柔性波纹管、刚性波纹板及水平支架，支撑杆下端安装在底座上，支撑杆上部安装有托片，盖盘固定在托片上，底座和盖盘上均开有小孔，加热管位于试块支架内部且从小孔中穿过，盖盘上还设有缺口，底座的上表面和盖盘的下表面均有凸起圆环，柔性波纹管固定在底座上表面的凸起圆环与盖盘下表面的凸起圆环之间，刚性波纹板可拆除的安装在柔性波纹管外侧面，柔性波纹管内浇筑有混凝土，水平支架安装在支撑杆上且位于盖盘上方，水平支架用于固定电子千分表，电子千分表与位移巡检仪连接，第一温度传感器悬挂在试块支架内部且与温度巡检仪连接，第一微型泵与空气加热装置连接，空气加热装置与空气混合器连通，空气混合器通过进气管与室外空气连通，在进气管上设有可调节开度的进气阀门，进气管上还设有第三温度传感器，空气混合器与空气加热装置之间设有第四温度传感器，空气混合器的出气管上设有第五温度传感器，出气管从变温桶的顶部进入，变温桶的底部与第一微型泵连接，第二微型泵与加热管连接；所述恒温测试组包括与变温测试组相同的变温桶、试块支架、电子千分表及第一温度传感器，试块支架位于变温桶中，电子千分表安装在试块支架上方且与位移巡检仪连接，第一温度传感器悬挂在试块支架内部且与温度巡检仪连接。

2.根据权利要求1所述的新型钢渣混凝土早龄期热膨胀系数的测定装置，其特征在于，还包括金属箍，所述金属箍用于压紧柔性波纹管的上端和下端。

3.根据权利要求1或2所述的新型钢渣混凝土早龄期热膨胀系数的测定装置，其特征在于，所述支撑杆和托片均有三个，三个支撑杆均匀安装在底座上。

4.根据权利要求1或2所述的新型钢渣混凝土早龄期热膨胀系数的测定装置，其特征在于，所述水平支架为三脚支架，电子千分表固定在三脚支架的中间。

5.根据权利要求1或2所述的新型钢渣混凝土早龄期热膨胀系数的测定装置，其特征在于，还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器悬挂于变温桶中，第二温度传感器与温度巡检仪连接。

6.根据权利要求5所述的新型钢渣混凝土早龄期热膨胀系数的测定装置，其特征在于，所述恒温测试组还包括第二温度传感器，第二温度传感器悬挂于恒温测试组的浴桶内。

7.一种基于权利要求1所述的钢渣混凝土早龄期热膨胀系数的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、组装变温测试组和恒温测试组的试块支架，安装刚性波纹管在柔性波纹管外侧面，变温桶顶部打开，从盖盘的缺口中注入混凝土并振捣；在混凝土中心预埋第一温度传感器，控制高度后将混凝土抹平，制备成试块待用；

步骤二、将电子千分表安装在水平支架上，用金属片隔档；将试块支架连同试块放入变温桶中，在变温桶中放入第二温度传感器；连接第一微型泵与空气加热装置；连接第一温度传感器、第二温度传感器与温度巡检仪；连接电子千分表与位移巡检仪；检查所有线路；

步骤三、待试块终凝，拆除刚性波纹管，将电子千分表顶至试块表面，开启空气加热装置、位移巡检仪、温度巡检仪并调试，封闭变温桶，恒温测试组温度恒定在设定值；

步骤四、开始测试，调节温度从t1升温至t2，恒温一段时间后，降温至t3，恒温一段时间后，再次升温至t2，整个测试过程连续采集温度和应变数据并记录；

步骤五、根据采集温度及应变数据计算变温测试组和恒温测试组的热膨胀系数，

变温测试组的热膨胀系数计算公式为：

其中为变温测试组混凝土总应变，ΔL^M为电子千分表测得的变温测试组混凝土长度变化值，L^M为试验组混凝土初始长度，为试验组混凝土热应变，为试验组混凝土自应变；

恒温测试组的热膨胀系数计算公式为：

其中，为恒温测试组混凝土总应变，ΔL^N为电子千分表测得的恒温测试组混凝土长度变化值，L^N为恒温测试组混凝土初始长度，为恒温测试组混凝土自应变；

由于混凝土自应变是自身性质决定的，因此：

故变温测试组热应变有：

每个温度循环周期在恒温阶段均可以计算一个热应变值，因此以第i和i+1个热应变计算热膨胀系数公式如下：

其中，α为热膨胀系数，ΔT^c为第i和i+1个热应变混凝土中心的温度差，和分别为第i和i+1个热应变，T_i^c和分别为第i和i+1个混凝土中心温度。