專利名稱：超低溫試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種超低溫試驗(yàn)裝置，特別是涉及ー種用于混凝土超低溫受カ性能試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
液化天然氣(LNG)接收站的大型儲(chǔ)罐采用預(yù)應(yīng)カ 混凝土結(jié)構(gòu),而天然氣的液化溫度大約為_165°C，在這樣的低溫作用下，混凝土的受カ性能明顯不同于常溫，特別是其變形性能，隨溫度的不斷降低，還將產(chǎn)生不同的變化規(guī)律。顯然，LNG儲(chǔ)罐的受カ性能將受制于混凝土超低溫受カ性能的變化?；炷恋牡蜏厥堀阅芤恢笔艿窖芯空吒叨鹊闹匾?，相關(guān)的研究也較多，不過(guò)大多基于遭受自然環(huán)境低溫，也即作用的溫度不低于-50°C的情況進(jìn)行探討。早在上世紀(jì)50年代，國(guó)外已有學(xué)者關(guān)注混凝土超低溫的受カ性能，并進(jìn)行了這方面的ー些研究。近年，隨著大型LNG接收站的建造，相關(guān)的研究人員又開始關(guān)注超低溫作用下混凝土的受カ性能。國(guó)內(nèi)有關(guān)混凝土低溫受カ性能研究主要集中于自然環(huán)境低溫，其溫度值多不低于-30°C。已有的研究表明，在溫度達(dá)到_30°C后，隨溫度繼續(xù)降低，其受カ性能還將有明顯不同于此前的變化規(guī)律。顯然，國(guó)內(nèi)已有的這些研究成果只能作為參考，不能直接應(yīng)用到這類儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中去，需專門給出在超低溫作用下混凝土的受カ性能參數(shù)。即使假定國(guó)外這方面的研究成果能滿足要求，由于混凝土組成材料性能特性具有明顯的地方性，不同地區(qū)材料澆筑的混凝土，其受カ性能特別是其定量方面的特性將有所差異，而且其研究結(jié)果還取決于其它許多因素。因此，僅有的ー些國(guó)外研究成果也只能作為相關(guān)研究或設(shè)計(jì)時(shí)參考，不能簡(jiǎn)單地直接套用。況且，我國(guó)目前尚未有涉及到超低溫作用下混凝土方面的相關(guān)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，也需結(jié)合我國(guó)國(guó)情和相應(yīng)的需求給出其研究成果和數(shù)據(jù)。超低溫試驗(yàn)不同于常規(guī)的試驗(yàn)，需要考慮其試驗(yàn)特點(diǎn)專門制作相應(yīng)的試驗(yàn)裝置。已有的ー些超低溫試驗(yàn)裝置也多針對(duì)特定的或単一的試驗(yàn)內(nèi)容，難以涵蓋超低溫混凝土受力性能的試驗(yàn)，且沒有考慮或很好地反映和利用超低溫下混凝土的受カ特性。目前已有的ー些超低溫試驗(yàn)裝置大概可分兩類。一類僅能冷凍試驗(yàn)試件；另ー類則可進(jìn)行降溫和加載組合的各種試驗(yàn)エ況。如Takashi的低溫試驗(yàn)裝置(Takashi Miur,ihe properties of concrete at very low temperatures, Materials and Structures/Materiaux et Constructions, 1989, 22, 243-254),它由絕熱材料等制成的一個(gè)封閉箱型空間，試驗(yàn)試件放入其中，通過(guò)輸入液氮進(jìn)行降溫。該試驗(yàn)裝置只能對(duì)試驗(yàn)試件進(jìn)行超低溫作用處理，不能滿足超低溫混凝土等材料受カ性能各種試驗(yàn)要求。還有如Naik的低溫試驗(yàn)裝置(T. R. Naik, Temperature Effects on Concrete,A symposium sponsored by ASTMCommittee C_9 on Concrete and Concrete Aggregates,Kansas City,MO,21 June 1983),該試驗(yàn)裝置采用液氮作為冷卻剤，由空心鋼瓶和內(nèi)襯絕熱材料制成低溫容器，由嵌入在冷卻室中的熱電偶控制溫度。冷卻裝置直接安裝于低溫容器內(nèi)壁附近，試件的加載位置在冷卻室的頂部和底部。冷卻劑液態(tài)氮通過(guò)冷卻裝置處多個(gè)銅管噴射到爐腔內(nèi)。該試驗(yàn)裝置雖能滿足對(duì)試驗(yàn)試件進(jìn)行降溫和加載功能要求，但在實(shí)施相關(guān)的試驗(yàn)エ況中存在不少致命缺陷，主要有(I)冷卻劑不是在ー個(gè)密閉空間里，采用多噴頭噴液氮試圖使?fàn)t腔內(nèi)溫度均勻，噴頭易被混凝土試件破壞過(guò)程中形成的碎細(xì)渣堵住，且試件劇烈的爆裂式破壞也使噴頭易毀?？梢姡@種施加低溫方式難以使?fàn)t腔內(nèi)溫度均勻(爐腔內(nèi)溫度均勻是試驗(yàn)最為基本的要求)，且這種試驗(yàn)爐難以進(jìn)行重現(xiàn)和保持反復(fù)多次試驗(yàn)(混凝土等材料低溫試驗(yàn)需進(jìn)行大量且重復(fù)性的試驗(yàn)，試驗(yàn)條件的可重復(fù)性和能經(jīng)受超低溫試驗(yàn)多次沖擊作用是其試驗(yàn)裝置的必備條件)，不能很好地滿足超低溫混凝土受カ性能試驗(yàn)要求。(2)超低溫混凝土強(qiáng)度較高、剛度大，而絕熱材料雖可尋找出具有較高強(qiáng)度性能的，但其剛度和硬度都較差，在試驗(yàn)過(guò)程中不能始終對(duì)試件提供較為均勻的應(yīng)力作用，特別是混凝土試件即將破壞時(shí)由其影響更明顯。壓頭采用鋼材，其傳熱快，不僅消耗低溫能源，還使試驗(yàn)試件端部溫度明顯低于其它處、稍長(zhǎng)時(shí)間在超低溫試驗(yàn)爐ロ處將起霜結(jié)冰，同時(shí)還將出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。這些都將嚴(yán)重地影響試驗(yàn)試件超低溫受カ性能試驗(yàn)結(jié)果，甚至使有些超低溫試驗(yàn)エ況無(wú)法實(shí)施。(3)由于超低溫試驗(yàn)爐的爐腔內(nèi)要放置下壓頭、試件與下壓頭間的絕熱塊、上壓頭和試件與上壓頭間的絕熱塊，其試驗(yàn)試件定位必然存在問(wèn)題、且難以定位，并且不可避免地存在試驗(yàn)試件偏心問(wèn)題。這將改變?cè)囼?yàn)試件的受カ條件，嚴(yán)重影響其試驗(yàn)結(jié)果，甚至改變?cè)囼?yàn)試件的破壞形態(tài)，顯然這種處理方法不妥。(4)該試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)試件軸向變形通過(guò)量測(cè)上下壓頭間 的變形獲得，這顯然不可取。它的量測(cè)結(jié)果還要包括下壓頭、試件與下壓頭間絕熱塊、上壓頭和試件與上壓頭間絕熱塊的變形以及它們間縫隙密實(shí)引起的變形。而這些變形多不能可靠地給出，如上下壓頭的變形，因沿其豎向的溫度分布不均勻、且難以測(cè)定，準(zhǔn)確地給出其變形基本上不可能。同時(shí)這些變形多與超低溫混凝土試件的豎向變形量級(jí)相當(dāng)，不能忽略。因此，這種試驗(yàn)試件超低溫變形量測(cè)方法給出的變形值不能反映超低溫混凝土受カ情況。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供ー種能方便地將超低溫試驗(yàn)爐移進(jìn)或移出加載試驗(yàn)機(jī)，并且能準(zhǔn)確且可重復(fù)性地進(jìn)行超低溫狀態(tài)下混凝土受カ性能試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置。為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型ー種超低溫試驗(yàn)裝置，包括加載試驗(yàn)機(jī)和超低溫試驗(yàn)爐，加載試驗(yàn)機(jī)設(shè)有上承臺(tái)和下承臺(tái)，所述加載試驗(yàn)機(jī)的下承臺(tái)處設(shè)有滑動(dòng)軌道，滑動(dòng)軌道上設(shè)置滑動(dòng)小車，所述超低溫試驗(yàn)爐固定在滑動(dòng)小車上，便于所述超低溫試驗(yàn)爐就位于加載試驗(yàn)機(jī)指定位置和沿滑動(dòng)軌道移出加載試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行各種試驗(yàn)操作。本實(shí)用新型的超低溫試驗(yàn)裝置，其中所述下承臺(tái)上設(shè)有帶有球鉸和液壓千斤頂?shù)膭傮w塊，該剛體塊提供ー個(gè)均勻受壓的加載面，球鉸是為了對(duì)試件施加ー個(gè)軸心受壓荷載。剛體塊置于滑動(dòng)軌道內(nèi)、可與滑動(dòng)小車面接觸或分離，便于試驗(yàn)人員進(jìn)行各種操作。本實(shí)用新型超低溫試驗(yàn)裝置，其中所述超低溫試驗(yàn)爐的頂端和底端分別設(shè)有上壓頭和下壓頭，所述上、下壓頭外形均為“凸”字狀，上、下壓頭一部分置于超低溫試驗(yàn)爐內(nèi)，一部分置于超低溫試驗(yàn)爐外。所述置于超低溫試驗(yàn)爐內(nèi)的壓頭由不銹鋼和樹脂玻璃鋼組合制成，即置于超低溫試驗(yàn)爐內(nèi)的壓頭有兩層結(jié)構(gòu)組成，靠近爐內(nèi)筒的部分由不銹鋼制成，另ー層由樹脂玻璃鋼制成；所述置于超低溫試驗(yàn)爐外的壓頭完全由樹脂玻璃鋼制成，樹脂玻璃鋼為ー種玻璃纖維與樹脂的復(fù)合材料，如環(huán)氧樹脂玻璃鋼、聚酯樹脂玻璃鋼、酚醛樹脂玻璃鋼等，具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、近于絕熱的特點(diǎn)，市場(chǎng)有售，可根據(jù)上下壓頭對(duì)其性能要求任選ー種。即，上下壓頭是這樣的結(jié)構(gòu)，其外形為“凸”字狀，由兩層不同材料組合制成，靠近試驗(yàn)爐內(nèi)筒部分的一層由不銹鋼制成，另ー層完全由樹脂玻璃鋼制成，不銹鋼層和樹脂玻璃鋼層之間優(yōu)選用樹脂加螺栓連接，不銹鋼層和部分樹脂玻璃鋼層置于超低溫試驗(yàn)爐內(nèi)，其余部分置于超低溫試驗(yàn)爐外。本實(shí)用新型超低溫試驗(yàn)裝置，其中所述超低溫試驗(yàn)爐為圓筒狀結(jié)構(gòu)，由內(nèi)向外依次為試驗(yàn)工作室(內(nèi)筒部分)、制冷劑密閉艙、真空層和保溫隔熱層，將具有常規(guī)形狀的混凝土試件(如立方體、棱柱體、圓柱體或圓筒體等)置于試驗(yàn)工作室內(nèi)上、下壓頭間進(jìn)行受力性能試驗(yàn)。本實(shí)用新型超低溫試驗(yàn)裝置，其中所述超低溫試驗(yàn)爐的試驗(yàn)工作室內(nèi)設(shè)有量測(cè) 桿，所述量測(cè)桿包括長(zhǎng)量測(cè)桿和短量測(cè)桿，其中長(zhǎng)量測(cè)桿的上端固定于上壓頭，下端穿透下壓頭；短量測(cè)桿位于長(zhǎng)量測(cè)桿的旁側(cè)，并固定于下壓頭，其形狀和長(zhǎng)量測(cè)桿在下壓頭處的形狀一致。超低溫環(huán)境下試驗(yàn)試件的變形通過(guò)量測(cè)桿從下壓頭處引出爐外由常規(guī)儀表進(jìn)行量測(cè)，所述長(zhǎng)量測(cè)桿、短量測(cè)桿以及外連的儀表組成變形量測(cè)裝置，量測(cè)桿和儀表為本領(lǐng)域現(xiàn)有設(shè)備。本實(shí)用新型超低溫試驗(yàn)裝置，其中所述超低溫試驗(yàn)爐內(nèi)還設(shè)有定位裝置和安全保護(hù)裝置，所述定位裝置和安全保護(hù)裝置通過(guò)螺孔分別固定安裝在上、下壓頭上，所述定位裝置，屬于本領(lǐng)域現(xiàn)有設(shè)備。超低溫混凝土等材料試驗(yàn)時(shí)都會(huì)出現(xiàn)爆裂式破壞，且會(huì)施加百噸以上的荷載，破壞時(shí)將積蓄較大的能量，因此為了試驗(yàn)的安全，必須對(duì)試驗(yàn)裝置設(shè)置安全保護(hù)裝置，該安全保護(hù)裝置是ー種厚壁紫銅筒，附著在制冷劑密閉倉(cāng)內(nèi)側(cè)，具有耐沖擊、耐腐蝕和導(dǎo)熱快的特性，也是本領(lǐng)域現(xiàn)有設(shè)備。本實(shí)用新型超低溫試驗(yàn)裝置，其中所述超低溫試驗(yàn)爐還設(shè)有爐支架，爐支架和滑動(dòng)小車固定連接。本實(shí)用新型超低溫試驗(yàn)裝置，其中所述的加載試驗(yàn)機(jī)為本領(lǐng)域現(xiàn)有設(shè)備，其設(shè)有螺紋絲杠、上承臺(tái)、下承臺(tái)，上承臺(tái)直接與上壓頭接觸，下承臺(tái)則通過(guò)滑動(dòng)小車對(duì)下壓頭施加荷載。本實(shí)用新型超低溫試驗(yàn)裝置，優(yōu)選制冷劑為液氮，液氮的溫度約為_196°C，可滿足混凝土結(jié)構(gòu)目前可能遭受的最低溫度。液氮制冷劑貯存于具有自動(dòng)升壓防爆等功能貯存罐(現(xiàn)有設(shè)備)內(nèi)，由真空管連于超低溫試驗(yàn)爐的制冷劑密閉倉(cāng)，通過(guò)具有智能編程功能的控制裝置(本領(lǐng)域現(xiàn)有設(shè)備)，控制制冷劑輸入的量和速度，從而達(dá)到試驗(yàn)所需要的各種超低溫變化情況。上述超低溫試驗(yàn)裝置的應(yīng)用，將其用于混凝土超低溫受カ性能試驗(yàn)中，對(duì)混凝土超低溫狀態(tài)(如低于天然氣的液化溫度-165°C，該試驗(yàn)裝置的溫度范圍可從常溫至-196°C，該最低溫度值一般取決于制冷劑，如采用液氮做制冷劑，則可達(dá)-196°C。此外，該最低溫度值還取決于試驗(yàn)爐和上下壓頭等設(shè)備的設(shè)定參數(shù))的受カ性能進(jìn)行試驗(yàn)。所述受カ性能取決于不同實(shí)際工程結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土低溫性能要求，如正常情況下各種低溫值對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度，不同降溫速率下的強(qiáng)度，各種反復(fù)降溫(凍融)的強(qiáng)度；各種低溫下的膨脹變形、彈性模量、應(yīng)カ應(yīng)變關(guān)系，以及給定低溫和應(yīng)カ各途徑下的受カ性能等。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)[0019](I)本實(shí)用新型將超低溫試驗(yàn)爐非固定于加載試驗(yàn)機(jī)上，即加載試驗(yàn)機(jī)的下承臺(tái)處設(shè)有滑動(dòng)軌道，能方便地將超低溫試驗(yàn)爐移進(jìn)或移出加載試驗(yàn)機(jī)，并且準(zhǔn)確地就位于試驗(yàn)機(jī)加載位置，降低了操作過(guò)程中的不確定性，提高了試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。(2)本試驗(yàn)裝置的壓頭和以往単一材料制成的壓頭不同，其設(shè)有兩部分結(jié)構(gòu)，置于超低溫試驗(yàn)爐內(nèi)的壓頭由不銹鋼和樹脂玻璃鋼組合制成，置于超低溫試驗(yàn)爐外的壓頭則完全由樹脂玻璃鋼制成。它滿足超低溫下材料尤其是混凝土等強(qiáng)度和剛度較大的材料受カ性能試驗(yàn)要求壓頭必須具備的特點(diǎn)①?gòu)?qiáng)度和剛度要遠(yuǎn)大于試驗(yàn)試件。②耐久性好。在經(jīng)常性超低溫至常溫循環(huán)作用下，其受カ性能變化很小，由此對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響忽略不計(jì)，且其表面不因低溫作用而銹蝕。③近似于絕熱體，能阻斷熱源的傳遞，使試驗(yàn)爐內(nèi)試驗(yàn)工作室和上下壓頭外部的環(huán)境易于實(shí)現(xiàn)預(yù)定的試驗(yàn)要求。④便于與各種試驗(yàn)裝置如試驗(yàn)安全保護(hù)裝置、變形量測(cè)裝置和試件自動(dòng)定位裝置等牢靠地連接。⑤質(zhì)量輕，便于試驗(yàn)操作和試驗(yàn)人員的操作安全，由于試驗(yàn)人員接觸壓頭為其樹脂玻璃鋼部分，因其低溫絕熱性能，確保了試驗(yàn)人員避免遭受可能的超低溫灼傷事件發(fā)生。(3)采取密閉制冷劑倉(cāng)可較好地確保試驗(yàn)爐內(nèi)試件處于均勻的預(yù)定低溫環(huán)境中，且能對(duì)試驗(yàn)爐內(nèi)試驗(yàn)工作室低溫エ況進(jìn)行預(yù)設(shè)，克服試驗(yàn)過(guò)程中試驗(yàn)爐內(nèi)試驗(yàn)工作室直接充制冷劑導(dǎo)致的溫度不能較為精確控制問(wèn)題。(4)超低溫試驗(yàn)爐內(nèi)還設(shè)有定位裝置、安全保護(hù)裝置和變形量測(cè)裝置，方便地確定試驗(yàn)試件在上下壓頭間的位置，保護(hù)超低溫試驗(yàn)爐及其爐內(nèi)裝置免受試驗(yàn)試件爆裂式破壞損壞，方便準(zhǔn)確地測(cè)量試件變形量，使試驗(yàn)可以重復(fù)進(jìn)行，保證量測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的超低溫試驗(yàn)裝置作進(jìn)ー步說(shuō)明。

圖I為本實(shí)用新型超低溫試驗(yàn)裝置，非試驗(yàn)狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型超低溫試驗(yàn)裝置，下承臺(tái)處結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型超低溫試驗(yàn)裝置中超低溫試驗(yàn)爐的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為超低溫試驗(yàn)爐中上壓頭或下壓頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為超低溫試驗(yàn)爐中上壓頭或下壓頭各螺孔位置分布示意圖；圖6為不同低溫下混凝土應(yīng)カ應(yīng)變關(guān)系曲線圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1_加載試驗(yàn)機(jī)；2_超低溫試驗(yàn)爐；3_上壓頭；4_下壓頭；5_試驗(yàn)工作室；6_制冷劑密封艙；7_真空層；8_保溫隔熱層；9_不銹鋼；10_樹脂玻璃鋼；11_把手；12滑動(dòng)軌道；13-試驗(yàn)試件；14-滑動(dòng)小車；15-上承臺(tái)；16_絲杠；17-長(zhǎng)量測(cè)桿；18_液壓千斤頂；19_爐支架；20_螺栓；22_定位裝置連接螺孔；23_安全保護(hù)裝置連接螺孔；24-量測(cè)桿連接螺孔；25_下承臺(tái)；26_剛體塊。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說(shuō)明。如圖I至圖3所示，本實(shí)用新型超低溫試驗(yàn)裝置，包括加載試驗(yàn)機(jī)I和超低溫試驗(yàn)爐2，加載試驗(yàn)機(jī)I設(shè)有上承臺(tái)15和下承臺(tái)25，下承臺(tái)25上設(shè)有帶球鉸和液壓千斤頂18的剛體塊26，下承臺(tái)25處設(shè)有滑動(dòng)軌道12，剛體塊26置于滑動(dòng)軌道12內(nèi)，剛體塊26可與滑動(dòng)小車14面接觸或分離，滑動(dòng)軌道12上設(shè)置有滑動(dòng)小車14，超低溫試驗(yàn)爐2通過(guò)爐支架19固定在滑動(dòng)小車14上，同時(shí)爐支架還為量測(cè)儀表提供安置空間。如圖3和圖4所示，超低溫試驗(yàn)爐2為圓筒狀結(jié)構(gòu)，其頂端和底端分別設(shè)有外形為“凸”字形的上壓頭3和下壓頭4，上、下壓頭3、4 一部分置于超低溫試驗(yàn)爐2內(nèi)，一部分置于超低溫試驗(yàn)爐2外，其中置于超低溫試驗(yàn)爐內(nèi)的壓頭由不銹鋼9和樹脂玻璃鋼10組合制成，置于超低溫試驗(yàn)爐外的壓頭則完全由樹脂玻璃鋼10制成。該超低溫試驗(yàn)爐2由內(nèi)向外依次為試驗(yàn)工作室5、制冷劑密閉艙6、真空層7和保溫隔熱層8，其中試驗(yàn)工作室由傳熱性能很好、且具有較強(qiáng)的抗試件破壞產(chǎn)生的沖擊力作用的紫銅材料制成；制冷劑密閉倉(cāng)為圓筒狀，厚50mm,由不銹鋼制成,倉(cāng)內(nèi)填充液氮；真空層環(huán)繞制冷劑密閉倉(cāng)，厚20mm,也由不銹鋼制成；保溫隔熱層環(huán)繞真空層，厚40_，由普通的絕熱材料填充。試驗(yàn)工作室5內(nèi)設(shè)有量測(cè)桿和試驗(yàn)試件13，量測(cè)桿包括長(zhǎng)量測(cè)桿17和短量測(cè)桿，如圖3所示，其中長(zhǎng)量測(cè)桿17的上端固定于上壓頭3，下端穿透下壓頭4，短量測(cè)桿位于長(zhǎng)量測(cè)桿17的后側(cè)(圖中未標(biāo)出)，短量測(cè)桿固定于下壓頭4，其形狀和長(zhǎng)量測(cè)桿在下壓頭處的形狀一致。上壓頭3上還設(shè)有把 手11，方便上壓頭3試驗(yàn)開始如放入和結(jié)束后取出。如圖4和圖5所示，上、下壓頭3、4的不銹鋼9和樹脂玻璃鋼10之間用樹脂粘結(jié)后再用螺栓20固定，如圖5所示，上、下壓頭3、4直接與試件接觸面部分設(shè)有多個(gè)螺孔，分別為安裝定位裝置的定位裝置連接螺孔22、安裝保護(hù)裝置的保護(hù)裝置連接螺孔23、安裝量測(cè)桿的量測(cè)桿連接螺孔24。S卩，超低溫試驗(yàn)爐2內(nèi)還設(shè)有自動(dòng)定位裝置和安全保護(hù)裝置(圖中未標(biāo)出)，上述裝置為本領(lǐng)域現(xiàn)有設(shè)備，如可由清華大學(xué)土木工程系高低溫混凝土受カ性能研究組提供，安裝調(diào)試后即可使用。試驗(yàn)吋，首先將超低溫試驗(yàn)爐2通過(guò)滑動(dòng)小車14移出加載試驗(yàn)機(jī)I。先在試驗(yàn)爐2的底端安裝下壓頭，再將棱柱體狀的試驗(yàn)試件13(其形狀也可為圓柱體或圓筒體，其尺寸可根據(jù)試驗(yàn)要求改變，但最大截面尺寸不得大于超低溫試驗(yàn)爐2的試驗(yàn)工作室5相應(yīng)的尺寸)由超低溫試驗(yàn)爐2上ロ放入爐內(nèi)。將定位裝置、變形量測(cè)桿和安全保護(hù)裝置通過(guò)相應(yīng)的螺孔安裝在上壓頭3上，將該上壓頭3固定安裝在超低溫試驗(yàn)爐2的頂端，此時(shí)試驗(yàn)試件13將由定位裝置導(dǎo)向自動(dòng)對(duì)中，使其處于試驗(yàn)爐內(nèi)下壓頭的軸心受力位置。將超低溫試驗(yàn)爐2推至加載試驗(yàn)機(jī)I內(nèi)，使下承臺(tái)25上的剛體塊26和滑動(dòng)小車14上超低溫試驗(yàn)爐2的下壓頭4對(duì)應(yīng)，此時(shí)試驗(yàn)試件13將正好位于加載位置，不需要專門地進(jìn)行對(duì)中，即滑動(dòng)軌道12的長(zhǎng)度、下承臺(tái)25、剛體塊26的位置等的設(shè)計(jì)，使試驗(yàn)試件13正好位于加載試驗(yàn)機(jī)I的加載位置。安裝超低溫試驗(yàn)爐外儀表，該儀表市場(chǎng)有售(一般變形量測(cè)生產(chǎn)公司均有，如金壇市先飛電子工程儀器廠、丹陽(yáng)市龍宇土木工程儀器廠、長(zhǎng)沙翔昊電子科技有限公司、深圳市米朗科技有限公司等)，儀表和量測(cè)桿連接，并和具有采集軟件計(jì)算機(jī)的智能數(shù)據(jù)采集板(如可購(gòu)自湖南五舟檢測(cè)科技有限公司、英國(guó)輸カ強(qiáng)儀器公司、陜西西安達(dá)泰電子有限責(zé)任公司等)連接，同時(shí)開啟制冷劑貯存罐(如可購(gòu)自上海隆拓儀器設(shè)備有限公司、四川亞西低溫設(shè)備公司、深圳超杰實(shí)驗(yàn)儀器有限公司、君方科儀科技發(fā)展有限公司等)閘門，啟動(dòng)具有智能編程功能的控制裝置(如可購(gòu)自北京東勝亞電氣技術(shù)有限公司、洛陽(yáng)西菱自動(dòng)化設(shè)備有限公司、深圳市川本斯特制冷設(shè)備有限公司等)，井根據(jù)試驗(yàn)要求進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，進(jìn)行試驗(yàn)裝置各部分預(yù)檢無(wú)問(wèn)題后，根據(jù)試驗(yàn)要求的エ況進(jìn)行降溫和加載，并通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)地采集、顯示、監(jiān)控和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)?；炷猎嚰禍睾图虞d試驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉制冷劑貯存罐閘門和具有智能編程功能的控制裝置，將試驗(yàn)爐通過(guò)滑動(dòng)小車移出加載試驗(yàn)機(jī)，拆除量測(cè)儀表，取出上壓頭，對(duì)試驗(yàn)試件破壞狀態(tài)進(jìn)行拍照，然后用專用的低溫防護(hù)手套從超低溫試驗(yàn)爐中取出破壞試件。試驗(yàn)例混凝土低溫應(yīng)カ應(yīng)變關(guān)系試驗(yàn)試驗(yàn)試件材料為混凝土，強(qiáng)度等級(jí)C60，其形狀為棱柱體，尺寸IOOmmX IOOmmX 300mm。首先將試驗(yàn)試件放入試驗(yàn)爐中，再安置上壓頭，此時(shí)試驗(yàn)試件自動(dòng)就位于試驗(yàn)爐上下壓頭指定位置，然后推試驗(yàn)爐至加載試驗(yàn)機(jī)中。接著安裝儀表、連于智能數(shù)據(jù)采集板和計(jì)算機(jī)，并將試驗(yàn)爐用輸液氮真空管連于貯液氮罐，檢查試驗(yàn)裝置各設(shè)備或部件，之后先后開啟輸液氮閥和其智能編程控制裝置。當(dāng)試驗(yàn)試件達(dá)到指定降溫值(如-40°c、-80°c、-12(rc和-180°C等)、并保持該溫度值48小時(shí)后對(duì)試驗(yàn)試件進(jìn)行加載至 試件破壞，同時(shí)采集整個(gè)加載過(guò)程中的加載值和試件變形的變化值。圖6為試驗(yàn)過(guò)程中記錄的各低溫エ況下C60混凝土的應(yīng)カ應(yīng)變關(guān)系曲線，可看出，盡管常溫受カ性能均相同的試驗(yàn)試件，不同的低溫作用エ況下的應(yīng)カ應(yīng)變關(guān)系曲線也是不同的；本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置能夠準(zhǔn)確且可重復(fù)在低溫狀態(tài)下對(duì)混凝土進(jìn)行受力性能試驗(yàn)。對(duì)試驗(yàn)試件破壞狀態(tài)進(jìn)行拍照，溫度較低時(shí)試驗(yàn)試件破壞均具有劇烈的爆裂聲、且呈碎狀，但試件上下受壓端仍呈錐體狀，這表明試件對(duì)中較好，可知試驗(yàn)試件為軸心受壓。試驗(yàn)試件殘?jiān)糜谑覝?0分鐘后，由于試件殘?jiān)鼉?nèi)部低溫外泄使其表面起較厚的霜。以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種超低溫試驗(yàn)裝置，包括加載試驗(yàn)機(jī)和超低溫試驗(yàn)爐，加載試驗(yàn)機(jī)設(shè)有上承臺(tái)和下承臺(tái)，其特征在于所述加載試驗(yàn)機(jī)的下承臺(tái)處設(shè)有滑動(dòng)軌道，滑動(dòng)軌道上設(shè)置滑動(dòng)小車，所述超低溫試驗(yàn)爐固定在滑動(dòng)小車上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超低溫試驗(yàn)裝置，其特征在于所述下承臺(tái)上設(shè)有帶有球鉸和液壓千斤頂?shù)膭傮w塊，剛體塊置于滑動(dòng)軌道內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超低溫試驗(yàn)裝置，其特征在于所述超低溫試驗(yàn)爐的頂端和底端分別設(shè)有上壓頭和下壓頭，所述上、下壓頭外形均為“凸”字狀，上、下壓頭均有一部分置于超低溫試驗(yàn)爐內(nèi)，一部分置于超低溫試驗(yàn)爐外。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超低溫試驗(yàn)裝置，其特征在于所述置于超低溫試驗(yàn)爐內(nèi)的壓頭由不銹鋼和樹脂玻璃鋼組合制成，所述置于超低溫試驗(yàn)爐外的壓頭由樹脂玻璃鋼制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超低溫試驗(yàn)裝置，其特征在于所述超低溫試驗(yàn)爐為圓筒狀結(jié)構(gòu)，由內(nèi)向外依次為試驗(yàn)工作室、制冷劑密閉艙、真空層和保溫隔熱層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超低溫試驗(yàn)裝置，其特征在于所述超低溫試驗(yàn)爐的試驗(yàn)エ作室內(nèi)設(shè)有量測(cè)桿，所述量測(cè)桿包括長(zhǎng)量測(cè)桿和短量測(cè)桿；所述長(zhǎng)量測(cè)桿的上端固定于上壓頭，下端穿透下壓頭；所述短量測(cè)桿固定于下壓頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超低溫試驗(yàn)裝置，其特征在于所述超低溫試驗(yàn)爐設(shè)有爐支架，爐支架和滑動(dòng)小車固定連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超低溫試驗(yàn)裝置，其特征在于所述超低溫試驗(yàn)爐內(nèi)還設(shè)有定位裝置和安全保護(hù)裝置，所述定位裝置和安全保護(hù)裝置通過(guò)螺孔分別固定安裝在上、下壓頭上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于混凝土超低溫受力性能試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置。其包括加載試驗(yàn)機(jī)和超低溫試驗(yàn)爐，加載試驗(yàn)機(jī)設(shè)有上承臺(tái)和下承臺(tái)，所述加載試驗(yàn)機(jī)的下承臺(tái)處設(shè)有滑動(dòng)軌道，滑動(dòng)軌道上設(shè)置有滑動(dòng)小車，所述超低溫試驗(yàn)爐固定在滑動(dòng)小車上。其中超低溫試驗(yàn)爐的頂端和底端分別設(shè)有上壓頭和下壓頭，所述上、下壓頭為“凸”字形結(jié)構(gòu)，上、下壓頭一部分置于超低溫試驗(yàn)爐內(nèi)，一部分置于超低溫試驗(yàn)爐外；置于超低溫試驗(yàn)爐內(nèi)的壓頭由不銹鋼和樹脂玻璃鋼組合制成，置于超低溫試驗(yàn)爐外的壓頭由樹脂玻璃鋼制成。本實(shí)用新型超低溫試驗(yàn)裝置能方便地將超低溫試驗(yàn)爐移進(jìn)或移出加載試驗(yàn)機(jī)，并且能準(zhǔn)確、重復(fù)測(cè)量超低溫狀態(tài)下混凝土的受力性能。
文檔編號(hào)G01N3/18GK202433261SQ20112057537
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者富克, 時(shí)旭東, 李玉龍, 李艷輝, 李金光, 鄭建華 申請(qǐng)人:中國(guó)寰球工程公司