[实用新型]一种相变混凝土早期水化性能测试装置

说明书

本实用新型属于岩土工程技术领域，公开了一种相变混凝土早期水化性能测试装置，该装置包括相变混凝土试样和光纤光栅传感器，所述相变混凝土试样置于模型箱中，内部设置有光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器。本实用新型通过在相变混凝土内部设置光纤光栅应变传感器，可测得水化过程中应变变化规律；通过在相变混凝土内部布置光纤光栅温度传感器，可测得水化过程中温度的变化规律；通过相变混凝土水化过程中应变和温度的变化规律，可以此来确定最佳水灰比，为相变混凝土的配制选择合理的相变材料种类和掺量范围。本实用新型装置，结构简单，经济适用，可操作性强，易于实现。

技术领域

本实用新型属于岩土工程技术领域，涉及相变混凝土的性能测试的室内实验，尤其涉及一种相变混凝土早期水化性能测试装置。

背景技术

相变材料由固-液-气相变转化完成吸放热过程，该过程已经被广泛应用到各行业的能量暂时储存，是一种有效且廉价的热量调谐方式。相变材料被封存在微胶囊、硅藻土、陶粒等多孔介质中，形成具有优良物理力学性能的新型骨料。相变复合骨料被掺入到混凝土中，可吸收水泥水化热，避免大体积混凝土水化热积聚导致的内应力。该类技术已经被成功地应用到岩土工程领域。

作为一种新型的利用浅层地热能的方式，能量桩将地源热泵系统和桩基础结合起来，具有经济节约和环境友好的特点。传统的能量桩桩体混凝土具有热导率高、热容较低的特点，而桩周土体则导热系数低、比热容高，因此，桩土之间热传输效率较低，热量难以由能量桩充分地传输到周边土体，从而降低了能量桩的热转化效率和承载能力。

综上所述，将相变混凝土引入到能量桩设计之中，根据设计需求，改变相变材料的掺量，改善相变混凝土材料的热物理性质和力学特性，提高能量桩的热转化效率，改善能量桩在热力耦合作用下的长期承载性能，对于能量桩技术发展具有重要的实际意义。因此，目前亟需精确测量相变混凝土早期水化性能的装置和方法，以此来确定最佳水灰比，为相变混凝土的配制选择合理的相变材料种类和掺量范围。

实用新型内容

本实用新型目的在于克服现有测试装置和手段的不足，提供一种相变混凝土早期水化性能测试装置和方法，可通过研究早期水化过程中的温度和应变变化规律，为相变混凝土的配制选择合理的相变材料种类和掺量范围。

本实用新型的技术方案：

一种相变混凝土早期水化性能测试装置，包括相变混凝土试样3和光纤光栅传感器，所述的相变混凝土试样3置于模型箱4中，内部设置有细铜管14；所述的光纤光栅传感器包括光纤光栅温度传感器1和光纤光栅应变传感器2，所述的光纤光栅应变传感器2置于相变混凝土试样3内部，沿其深度布置，测量相变混凝土试样3水化过程的应变变化；所述的光纤光栅温度传感器1置于细铜管14内部，纵向布置，用于测量相变混凝土试样3的水化过程的温度变化；所述的光纤光栅温度传感器1和光纤光栅应变传感器2末端均与光纤光栅解调仪11连接，所述的光纤光栅解调仪11和计算机12连接，进行相关测量数据的实时读取和记录；

所述的模型箱4在实验过程中置于恒温试验箱6的恒温箱9内；所述的模型箱4外部设置有一层隔热材料5；所述的恒温箱9底部安装有四个万向轮10；所述的光纤光栅解调仪11和计算机12均置于水平的操作平台13上。

所述的相变混凝土试样按照实验需求，添加不同种类、性质和配比的相变材料和相变复合骨料，所述相变微胶囊由多孔陶粒封装不同种类的相变材料组成。通过分析改变实验中相变材料和相变复合骨料配比后的实验结果，可为相变混凝土的配制选择合理的相变材料种类和掺量范围。

本实用新型的有益效果：通过在相变混凝土内部设置光纤光栅应变传感器，可测得水化过程中应变变化规律；通过在相变混凝土内部布置光纤光栅温度传感器，可测得水化过程中温度的变化规律；实验过程中，试管置于真空隔热箱内部，可避免环境温度对于试验结果的影响；通过相变混凝土水化过程中应变和温度的变化规律，可以此来确定最佳水灰比，为相变混凝土的配制选择合理的相变材料种类和掺量范围。本实用新型装置，结构简单，经济适用，可操作性强，易于实现。