[发明专利]双箱异步式混凝土冻融试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了双箱异步式混凝土冻融试验装置及试验方法，所述装置包括两个冻融试验箱、双箱间的防冻液循环交换系统、双箱分别加热冷却系统、自动控制系统和存储系统；双箱间的防冻液循环交换系统通过交换管道分别与两个冻融试验箱连接，双箱分别加热冷却系统通过加热和冷却管道分别与两个冻融试验箱连接；两个冻融试验箱内均装有温度传感器，根据接收到的温度，自动控制系统分别控制交换管道、加热和冷却管道与两个冻融试验箱的连接或断开。本发明通过自动控制系统使两个冻融试验箱分别处于冻和融的不同运行状态，循环往复，异步运行，在同等试验量时的能量消耗约为单一试验箱装置的30‑35％，具有低能耗、低噪音的特点。

技术领域

本发明涉及一种混凝土冻融试验装置，具体是一种双箱异步式混凝土冻融试验装置及试验方法。

背景技术

混凝土的抗冻性能是评价混凝土长期耐久性指标的一个重要内容，在重要的混凝上工程中，每一个有抗冻要求的混凝土配比几乎都需要进行抗冻性能检测(包括配比设计和施工抽检)，因此每年有大量的抗冻试验要做。混凝土抗冻试验设备就是用于检验混凝土抗冻性能的试验设备，主要包括混凝土快速冻融试验设备、混凝土慢速冻融试验设备和混凝土单边冻融试验设备，其中应用最普遍的是混凝土快速冻融试验设备。

现有的混凝土快速冻融试验设备均采用单一冻融试验箱的结构形式，如图1所示，混凝土快速冻融试验设备分为室内运行主设备和室外散热设备两部分，冷凝放热器1一般放置在室外作为室外机部分，由于散热量比较大，通常采用室外散热水塔(或室外大型风冷设备)的方式进行散热。试验时将混凝土抗冻试件放入橡胶试件盒5，再将橡胶试件盒5放入冻融试验箱A6中，打开电源，在自动控制系统12的指令下，控制压缩机2和加热器4分别运行，通过制冷和加热防冻液，使管路中的防冻液分别处于制冷循环和加热循环状态，从而实现冻融试验箱A6内(包括防冻液和箱内物体)的冷热循环。混凝上快速冻融试验设备的国内标准的一次冻融循环历时一般2.5～4.0h，试件中心温度上下限一般分别控制在-18±2℃和5±2℃，防冻液的温度上下限一般分别控制在-25～-23℃和10～15℃。混凝土抗冻试件的尺寸为100mm×100mm×400mm，一般情况下，一组试件为三块。从上述国内标准中的温控范围和冻融循环历时短的要求看来，采用单一冻融试验箱整箱进行制冷和加热运行时的功率和能耗都是比较大的。

在JG/T 243-2009《混凝土抗冻试验设备》中，将混凝土快速冻融试验设备按公称容量分为三个档次：3组、5组和9组，且有要求“公称容量为9组、5组和3组的快速冻融试验设备的满载最大运行功率分别不应超过11kW、6kW和4kW，且满载运转时，每个冻融循环的耗电量分别不应超过33kWh、18kWh和12kWh”。该要求主要是受到试验室供电功率的限制，混凝土快速冻融试验设备的最大试件容量一般不超过9组，再大容量的设备需要特殊定制，并有特定供电保证。下面以某公司生产的公称容量为9组的混凝土快速冻融试验设备为例，举例说明混凝土快速冻融试验设备的能耗情况，该设备为单一冻融试验箱结构，其经历冷热温度循环的主要包括以下几部分：1)冻融试验箱容纳的9组试件，总重约为270kg(每个试件约10kg)；2)防冻液，重约120kg；3)橡胶试验盒(包含盒内的介质水)和不锈钢支架，重约60kg；4)试验箱内壁和部分循环管路，详细重量不详，低估按20kg计。在冻融循环的过程中，2、3、4部分(总重约200kg)全部经历防冻液温度上下限的温度循环，1部分总体约270kg经历稍低于防冻液温度上下限的温度循环。混凝土快速冻融试验设备消耗的大量电能就用于1、2、3、4部分的快速冷热循环过程中，该设备1天若进行8个冻融循环需要消耗两百多度电。