专利名称：用于混凝土热扩散率测定的试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种用于混凝土热扩散率测定的试验装置，属物理中通过应 用热方法测试材料的技术领域。
背景技术：
热扩散率(或称热扩散系数)是材料的一种热物理性质，表示材料被加热或冷却 时，其内部温度趋于一致的能力，由公式α = λ/p c表示，式中α表示材料的热扩散率， λ表示导热系数，P表示密度，c表示热容。热扩散率越大，表示物体内部温度趋于一致的 能力越强，同时热扩散率也是材料传播温度变化能力大小的指标，因而有导温系数之称。目前一种制式测定混凝土热扩散率的方法是把混凝土制作成某种对称形状的试 件，先使混凝土试件形成温度分布一致的同温体，再在混凝土试件的表面施加并保持与原 有温度具有一定温度差的恒温环境，使得被测混凝土试件内部在热交换(热扩散)过程中 形成稳定的温度梯度场分布和温度变化，并测得试件中心温度随时间变化的数据。最后用 根据物理学的物体热传导定理推得的热扩散率(导温系数)与试件中心温度差随时间变化 的关系式计算获得热扩散率。上述测定方法所用的试验装置有以下两种1、传统的试验装置传统的试验装置由加热桶、冷却桶两个独立部分组成。加热桶、冷却桶内都安装有 试件架及测温计，另外加热桶有保温外壳，桶内安装加热器和搅拌器。冷却桶内有对准试件 喷水的喷嘴。所说喷嘴通过水管连接至温度恒定的水源(通常是足够大容量的水箱或连接 自来水管道或直接从河流、池泊等水源抽取)。但这种传统的试验装置存在试验过程需人工操作、冷却水的温度取决于水源温 度，不易满足试验方法所要求的恒温条件、和试验的冷却过程需耗费大量用水等不足。为此 随着技术进步，为节约用水和实现测定试验的自动化，提出了采用循环水的试验装置。2、采用循环水的试验装置该试验装置由试验桶、包括热和冷两个恒温循环水槽和温度测控系统组成。试验 桶是保温的，内有试件架用于放置被测混凝土试件。热循环水槽和冷循环水槽内分别装有 电加热器和有致冷装置。温度测控系统由微电脑、布置在试件中心和装置不同部位的温度 传感器以及相应的机电执行机构组成，实现试验相关温度的检测、记录和试验装置的自动 运行控制。热循环水槽、冷循环水槽并列安装而试验桶安装在该两循环水槽之上，试验桶底 部有出水管分别连接到两槽顶部并安装有控制电磁阀，两循环水槽与试验桶之间分别以水 泵和管路。工作时分别启动水泵和电磁阀以开通循环水回路。采用循环水的试验装置与传统的试验装置相比，具有以下优点(1)只有一个试 验桶，且试验过程实现自动运行；(2)采用水循环方式，最大限度地节约水资源；(3)冷热水 的水温可以按不同的试验条件要求进行设定。最近由申请人完成设计的一种新的用于混凝土热扩散率测定的试验装置，采用在 当地温度或低于30°c的混凝土试件的养护温度中获得同温体试件，然后将该同温体试件置
3于高于50°C热水温度中使试件中心温度趋同于环境温度并测定试件中心温度随时间变化 的数据。最后用根据物理学的物体热传导定理推得的热扩散率(导温系数)与试件中心温 度差随时间变化的关系式计算获得热扩散率的方法。其结构是有试验桶和一件热恒温循环 水槽，试验桶在热恒温循环水槽之上，试验桶底部与热恒温循环水槽顶部之间用安装有电 磁阀的管路连接，水槽通过水管和水泵连接到试验桶，构成由水槽、水泵、试验桶、电磁阀用 管路连接起来的水循环系统。上述现有的两种采用循环水的用于混凝土热扩散率测定的试验装置，都把试验桶 放在循环水槽之上，但制式测定混凝土热扩散率的方法中规定采用底面直径为200mm、高度 为400mm的圆柱体混凝土试件作为标准试件，并规定试件要浸没在循环水中，同时考虑试 验桶上下的入、出水口及密封盖等结构要求，试件桶的本身高度至少700mm，如果叠架在循 环水槽之上，整个试验装置的高度至少需1. 5m。Φ 200 X 400的混凝土试件的重量在29kg 左右，在桶口为1. 5m高度上进行放入或取出操作，一定需要借助吊挂装置，并且操作人员 观察试件安放位置是否处在试验桶内的正中也很不方便。另外被测混凝土试件还有温度传 感器放置(或埋设)在试件中心，有引出线缆需要连接等操作，这个高度也不方便
发明创造内容针对上述不足，本实用新型就是要提供一种降低了试验桶所置高度的用于混凝土 热扩散率测定的试验装置。本实用新型提供的用于混凝土热扩散率测定的试验装置，包括有试验桶、恒温循 环水槽，试验桶内有放置被测混凝土试件的试件架，恒温循环水槽下部有水泵通过管道连 接到试验桶顶部，其中试验桶和恒温循环水槽安装在同一平台上，试验桶下部有出水口经 水泵和管路连接到恒温循环水槽的上部。本实用新型提供的用于混凝土热扩散率测定的试验装置，将试验桶安装在与恒温 循环水槽同一平台上并用水泵将试验桶出水提升到恒温循环水槽中，使试验桶上口的高度 降低，从工作平台到试验桶上口的高度可降低到Im左右这个最合适的操作高度。与现有技 术相比，本实用新型有效降低了试验桶的高度，使将试件放入或取出试验桶的操作可直接 用双手进行而不必借助挂吊装置，即使借助挂吊装置也可非常方便地进行操作和观察到试 件的放置位置，使这一操作方便轻松。试验桶顶部向桶内供水的注水口是位于试验桶内试件架的正中上方的单个管口， 或者是在试验桶内试件架的正上方均布有小孔的环型管，或者是试验桶四周侧面到试件架 正中上方之间均勻布置的多个管口。试验桶下部的出水口是在试件架正中下方的桶底上。试验桶的进出水口以试件架正中的上下方为中心布置，不论是单个的还是多个的 进出水口都以此为设置原则，其目的是为了使流经试件各个侧面的水流均勻，从而使水温
保持最大程度的一致。本实用新型提供的用于混凝土热扩散率测定的试验装置，所说恒温循环水槽包括 制作同温体试件的热恒温循环水槽和提供冷却环境而测定数据的冷恒温循环水槽，两只恒 温循环水槽的下部各以管路连接到试验桶的顶部，试验桶的下部以管路分别连接到两只恒 温循环水槽上部，管路上都安装有水泵。
4[0019]所说两只恒温循环水槽的下部各以管路连接到试验桶的顶部，是分别用两根单独 的管路和两只水泵进行连接的；或是分别将两只恒温循环水槽的下部用两根单独的管路和 两只水泵经两位三通阀或两只独立阀连接到试验桶的顶部的；或是用两位三通阀或两只独 立阀将两只恒温循环水槽的下部与试验桶的顶部连接，水泵安装在两位三通阀或两只独立 阀与试验桶的顶部之间。上述试验桶的下部以管路分别连接到两只恒温循环水槽上部，是分别用两根单独 的管路和两只水泵进行连接的；或是用两位三通阀或两只独立阀将两只恒温循环水槽的上 部与试验桶的下部连接，水泵安装在两位三通阀或两只独立阀与试验桶的下部之间。所说的两位三通阀和独立阀是可通过机电控制通断的自动阀，通常是电磁阀或电 动阀。本实用新型提供的用于混凝土热扩散率测定的试验装置，试验桶内试件架上放置 当地温度或低于30°C的同温体试件，所说恒温循环水槽有一件，是提供升温环境而测定数 据的热恒温循环水槽，热恒温循环水槽下部经水泵和管路连接到试验桶顶部，试验桶下部 经水泵和管路连接到热恒温循环水槽上部。
图1为本实用新型一实施例的结构示意图，图中1_恒温循环水槽(热水)，2_管 路(热水回水管)，3-管路(热水供水管)，4-试验桶，5-试件环境水体，6-试件，7-管路 (冷水供水管)，8-管路(冷水回水管)，9-恒温循环水槽(冷水)，10-制冷装置，11、12-水 泵，13-试件架，14、15-水泵，16-加热装置；图2为本实用新型另一实施例的结构示意图，图中21_试验桶，22-试件，23-管 路(热水供水管)，24-管路(热水回水管)，25-恒温循环水槽(热水)，26-加热装置，27、 28-水泵，29-试件环境水体，30-试件架。
具体实施方式
1、如图1所示，是对现有的应用循环水的试验装置的改进，包括有两个恒温循环 水槽和一个试验桶安装在同一平台上。有提供热水以制作同温体试件的热水循环系统和提 供冷水以测定热传导数据的冷却水循环系统。热水循环系统是以热水恒温循环水槽1、热水 供水管路3、试验桶4、热水回水管路2构成的，热水恒温循环水槽内安装有受恒温控制装置 控制的加热装置16。热水供水管路在热水恒温循环水槽下部出水口处安装水泵15以提升 水位。热水回水管路在试验桶下部一出水口处安装水泵14以提升水位。冷却水循环系统 是以冷水恒温循环水槽9、冷水供水管路7、试验桶4、冷水回水管路8构成的，冷水恒温循 环水槽内安装有受恒温控制装置控制的制冷装置10。冷水供水管路在冷水恒温循环水槽 下部出水口处安装水泵11以提升水位。冷水回水管路在试验桶下部一出水口处安装水泵 12以提升水位。试验桶内底的上放置有试件架13，试件架正中上方为冷热水供水管的注水 口。工作时试件6放置于试件架之上，先以热水循环并在试件周围形成一个恒温的试件环 境水体5，于一定时间后试件成为同温体试件，再抽空试验桶内的热水后转以用已调节到预 定温度的冷水循环并同样在试件周围形成一个恒温的试件环境水体，并在试件降温过程中 测定热扩散数据。
5[0026]2、如图2所示，有一只试验桶和一只热水恒温循环水槽组成。试验桶25和热水恒 温循环水槽21安装在同一平台上。试验桶内底部设置有试件架30。热水恒温循环水槽内 安装加热装置26。热水恒温循环水槽下部引出热水供水管路23连接到试验桶顶部，注水口 为是一位于试件架正上方的环形管上所开设的均布于环内侧管壁的孔。管路上在热水恒温 循环水槽下部出水口处安装有水泵27。试件架正中下方的试验桶底部有出水口到热恒温循 环水槽上部连接有热水回水管路24，管路上在试验桶底部出水口处安装有水泵28。试验开始前，在热恒温循环水槽中注满水，开启试验装置，把循环水槽内的水加热 到预定温度并保持恒温。试验开始时，把在当地温度或低于30°C的混凝土试件的养护温度下获得的试件 22放置在试件架上，立即开启水泵把热水恒温循环水槽中的热水泵送到试验桶顶部，待水 没过试件后开启回水水泵，在试验桶内形成试件环境水体29，也就是使在试验桶内，恒温的 热水流经被测量试件的表面后再用泵送回到水槽被调节温度以保持恒温，从而形成了 “试 验桶——循环水槽”水循环。在试件升温过程中通过预埋于试件内和水循环系统中的温度 传感器测定试件的热扩散数据。此外，整个水循环系统 都设置有保温结构，以达到节能和减少环境温度对系统 的干扰的目的。
权利要求一种用于混凝土热扩散率测定的试验装置，包括有试验桶、恒温循环水槽，试验桶内有放置被测混凝土试件的试件架，恒温循环水槽下部有水泵通过管道连接到试验桶顶部，其特征是试验桶和恒温循环水槽安装在同一平台上，试验桶下部有出水口经水泵和管路连接到恒温循环水槽的上部。
2.如权利要求1所述的用于混凝土热扩散率测定的试验装置，其特征是试验桶顶部向 桶内供水的注水口是位于试验桶内试件架的正中上方的单个管口，或者是在试验桶内试件 架的正上方均布有小孔的环型管，或者是试验桶四周侧面到试件架正中上方之间均勻布置 的多个管口。
3.如权利要求1所述的用于混凝土热扩散率测定的试验装置，其特征是试验桶下部的 出水口是在试件架正中下方的桶底上。
4.如权利要求1或2或3所述的用于混凝土热扩散率测定的试验装置，其特征是本实 用新型提供的混凝土热扩散率测定的试验装置，所说恒温循环水槽包括制作同温体试件的 热恒温循环水槽和提供冷却环境而测定数据的冷恒温循环水槽，两只恒温循环水槽的下部 各以管路连接到试验桶的顶部，试验桶的下部以管路分别连接到两只恒温循环水槽上部， 管路上都安装有水泵。
5.如权利要求4所述的用于混凝土热扩散率测定的试验装置，其特征是所说两只恒 温循环水槽的下部各以管路连接到试验桶的顶部，是分别用两根单独的管路和两只水泵进 行连接的；或是分别将两只恒温循环水槽的下部用两根单独的管路和两只水泵经两位三通 阀或两只独立阀连接到试验桶的顶部的；或是用两位三通阀或两只独立阀将两只恒温循环 水槽的下部与试验桶的顶部连接，水泵安装在两位三通阀或两只独立阀与试验桶的顶部之 间。
6.如权利要求4所述的用于混凝土热扩散率测定的试验装置，其特征是试验桶的下部 以管路分别连接到两只恒温循环水槽上部，是分别用两根单独的管路和两只水泵进行连接 的；或是用两位三通阀或两只独立阀将两只恒温循环水槽的上部与试验桶的下部连接，水 泵安装在两位三通阀或两只独立阀与试验桶的下部之间。
7.如权利要求5或6所述的用于混凝土热扩散率测定的试验装置，其特征是所说的两 位三通阀和独立阀是电磁阀或电动阀。
8.如权利要求1或2或3所述的用于混凝土热扩散率测定的试验装置，其特征是试验 桶内试件架上放置当地温度或低于30°C的同温体试件，所说恒温循环水槽有一件，是提供 升温环境而测定数据的热恒温循环水槽，热恒温循环水槽下部经水泵和管路连接到试验桶 顶部，试验桶下部经水泵和管路连接到热恒温循环水槽上部。
专利摘要本实用新型提供的用于混凝土热扩散率测定的试验装置，包括有试验桶、恒温循环水槽，试验桶内有放置被测混凝土试件[22]的试件架[30]，恒温循环水槽[25]下部有水泵[27]通过管道[23]连接到试验桶[21]顶部，其中试验桶和恒温循环水槽安装在同一平台上，试验桶下部有出水口经水泵[28]和管路[24]连接到恒温循环水槽[25]的上部。本实用新型通过将试验桶与恒温循环水槽安装在同一平台上而降低了试验桶上口的高度，从工作平台到试验桶上口的高度可降低到1m左右这个最合适的操作高度。与现有技术相比，本实用新型有效降低了试验桶的高度，使将试件放入或取出试验桶的操作可直接用双手进行而不必借助挂吊装置，即使借助挂吊装置也可非常方便地进行操作和观察到试件的放置位置，使这一操作方便轻松。
文档编号G01N25/18GK201754152SQ20102028536
公开日2011年3月2日 申请日期2010年8月4日 优先权日2010年8月4日
发明者周岳年, 诸华丰, 邱伟明 申请人:舟山市博远科技开发有限公司