[发明专利]模拟紫外线照射条件下建筑材料老化的试验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料、土木工程领域，具体说是涉及模拟紫外线照射条件下建筑材料老化的试验装置及方法。

背景技术

紫外线作为一种不可见光，在医学上经常被用作杀菌消毒，原理是细菌等可以吸收紫外线，而紫外线可以破坏其分子结构。然而对于同样能吸收紫外线的一些建筑材料来说，紫外线的存在会加速其老化的程度。高海拔地区空气相对稀薄，透明度高，对紫外辐射的散射和吸收相对较少，紫外线辐射强度大，其对建筑材料造成的损伤不可忽略。

通过室内紫外线灯模拟太阳光中的短波紫外线部分，制造可达到自然条件下10倍以上的强紫外线辐射环境，加速试验老化的进程，缩短试验周期。而紫外线对材料的老化问题也早就引起了国家的重视，相继出台了一系列标准来使紫外线老化试验更加规范化，如GB/T14522-2008、GB/T16422-2014及GB/T18950-2003等。但是上述标准均是对试验所用的器件、照射时间换算依据等作了规定，并未提供或推荐一套完整的紫外线照射装置。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种模拟紫外线照射条件下建筑材料老化的试验装置及方法，旨在科学、方便、准确和规范地研究紫外线照射条件下建筑材料的老化问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

模拟紫外线照射条件下建筑材料老化的试验装置，包括紫外线高压汞灯和椭圆形反光罩，所述紫外线高压汞灯的波长范围为315～420nm，紫外线高压汞灯与整流器和触发器相连，紫外线高压汞灯设置在所述椭圆形反光罩的焦点位置，试件下方设置用于试验的试件，试件下部依次设有铝合金镂空垫板和实心垫块。

所述紫外线辐射源为1KW功率的高压汞灯。

模拟紫外线照射条件下建筑材料老化的试验装置的试验方法，包括以下步骤：

(1)将试件表面擦拭干净，并将试件放置在距离紫外线高压汞灯灯管下方的30-40cm，启动开关进行照射；

(2)采用紫外照度仪定时量测紫外线高压汞灯下试件上多个测点的紫外线辐射值并得其均值P，后修正室内紫外线照射时间；

(3)待达到室内紫外线照射时间修正值后停止照射，取出试件，冷却至室温后测试其残余力学性能，确定其老化程度。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

(1)光源选择更为科学、合理：一般试验中采用的普通紫外线灯的光谱虽亦属紫外线波段的范畴，但只有很少部分接近太阳光谱中照射到地面的有效紫外线波段。本装置采用的高压汞灯以UVA波段紫外辐射为主，其光谱与太阳光到达地球表面的紫外线光谱相近，因此试验光源选择高压汞灯更为科学、合理。

(2)加快试件老化速度，大大缩短试验周期：本发明采用1kW高压汞灯作为紫外线辐射源，其室内实测紫外线辐射强度可达200mW/cm²，在以辐射总量为控制因素的基础上，可以大大加快试件的老化速度，以新疆喀什地区为例，可将其一年的紫外线辐射时长等效为仅26天，极大缩短了试验周期，很大程度降低了建筑材料龄期的影响，使得试验数据更加精准、可靠。

附图说明

图1是紫外线辐射源的接线电路示意图。

图2是紫外线辐射源的灯管架设位置示意图。

图3是具体实施例中试验装置的正视结构示意图。

图4是具体实施例中试验装置的侧视结构示意图。

图5是具体实施例中试验装置的俯视结构示意图。

附图标记：1-椭圆形反光罩；2-高压汞灯；3-光线方向

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

本实施例中选用1kW紫外线辐射源作为试验光源，其光谱与太阳光到达地球表面的紫外线光谱相近，波长范围集中在315～420nm，以UVA波段紫外辐射为主，功率大且能量辐射集中，具有极高强紫外线输出，可大幅度缩短老化试验的周期。

具体如下：

(1)试验装置组装

①原理及电路：紫外线辐射源2属于气体放电灯，当电流通过高压汞蒸气时，使之激发电离，灯管中的离子、电子和原子间相互碰撞而发光。高压汞灯通电工作时，需用辅助电极帮助启动，并且需并联补偿电路的电感镇流器。接线电路如图1所示。

②光源布置：为使紫外线照射均匀，需配备剖面为椭圆形的铝制反光罩，高压汞灯2灯管架设于椭圆形反光罩1椭圆的近焦点位置处，形成的光线方向3如图2所示。

(2)试验参数确定