[发明专利]不同浇筑温度下全级配混凝土绝热温升测试装备与方法

说明书

一种不同浇筑温度下全级配混凝土绝热温升测试装备及方法，测试装备包括模板系统、温度测量系统、温度控制系统和计算机系统；模板系统包括內桶和外桶；內桶位于外桶内部，內桶内具有模板，模板内具有浇筑空间；內桶和外桶之间具有第一控温空间，內桶与模板之间具有第二控温空间；温度测量系统包括接触温度传感器和若干非接触温度传感器；接触温度传感器位于浇筑空间中心，非接触温度传感器分别位于第一控温空间及第二控温空间，各非接触温度传感器不与模板、內桶和外桶接触；接触温度传感器和非接触温度传感器均与计算机系统通过第一导线连接；温度控制系统包括设于內桶外壁、模板外壁的控温装置，各控温装置与计算机系统通过第二导线连接。

技术领域

本发明属于混凝土热学参数测试技术领域，特别是一种不同浇筑温度下全级配混凝土绝热温升测试装备与方法。

背景技术

混凝土是一种由水泥、水、骨料以及多种外加剂组成的多相脆性材料，其抗拉强度远低于抗压强度。混凝土浇筑后由于水泥水化反应产生大量水化热，水工混凝土结构由于其断面较厚，水泥水化热难以散失，导致混凝土在过大温差以及内、外约束状态下产生拉应力。一旦拉应力超过其抗拉强度，混凝土便会开裂，对水工结构施工期、运行期间的安全性产生严重影响。混凝土的绝热温升以及混凝土的浇筑温度，会直接影响混凝土后期温降幅度以及拉应力幅值，继而影响水工混凝土结构的开裂风险。

混凝土的热学参数测试方法应尽可能基于实测数据，反映混凝土的配比，相应的测试设备应便于工程技术人员操作。目前，混凝土的绝热温升试验方法仍存在改进空间：

(1)现行的《水工混凝土试验规程》采用水浴的方式，控制混凝土的边界条件：将混凝土试件置于25℃左右的水桶中，通过控制混凝土中心点温度和水温差值在±0.1℃。水介质的温度易于恒定，但该设备的主要不足在于水温变化速率受水介质体积、以及加热、制冷组件功率的影响，有可能滞后于混凝土中心点温度时间过长，导致混凝土边界处于半绝热状态，测量数据失真；此外，混凝土晚龄期由于水化热较少，因此在边界绝热条件不精准的条件下，混凝土有可能出现温度下降的现象，即针对变温环境其调节速率偏慢，对混凝土边界的把控不够精准；

(2)部分实验采用先测量水泥水化热，然后根据混凝土比热、密度等参数计算混凝土绝热温升，由于混凝土材料参数的不确定性，计算出的混凝土绝热温升结果与直接测量的结果可能存在差异；

(3)现有混凝土绝热温升仪容量仅有50L，对于全级配混凝土，其拌和用的粗骨料粒径可达150mm，因此测试用试件体积可达100L，对设备的结构提出新的要求；

(4)混凝土保温结构由于与外界不是完全密封，且实验室本身温控条件差，导致大坝全级配低热水泥混凝土或者普通硅酸盐水泥混凝土在发热量较小的阶段，容易出现保温结构热量散失，测试过程中混凝土温度下降的现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种不同浇筑温度下全级配混凝土绝热温升测试装备与方法，其可以对不同浇筑温度条件下的全级配混凝土绝热温升参数精确测量，为大体积混凝土结构优化设计提供参数基础。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种不同浇筑温度下全级配混凝土绝热温升测试装备，它包括模板系统、温度测量系统、温度控制系统和计算机系统；

该模板系统包括密封的內桶和外桶；该內桶位于该外桶内部，该內桶内具有用于浇筑混凝土试件的模板，该模板内具有浇筑空间；该內桶和外桶之间具有第一控温空间，该內桶与该模板之间具有第二控温空间；

该温度测量系统包括接触温度传感器和若干非接触温度传感器；该接触温度传感器位于该浇筑空间中心，该非接触温度传感器分别位于该第一控温空间及第二控温空间，各非接触温度传感器不与该模板、內桶和外桶接触；该接触温度传感器和非接触温度传感器均与该计算机系统通过第一导线连接；