专利名称：一种建筑构件耐火试验后耐水冲击试验的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑构件耐火极限试验研究领域，特别涉及一种建筑构件耐火试验后耐水冲击试验的方法和装置。
背景技术：
耐火极限试验是通过模拟真实火灾的方式来检测建筑构件耐火性能的一种试验方法，基于此试验的建筑构件包括墙体、顶棚、楼板、梁、柱、防火门、防火卷帘、防火窗、防火玻璃、钢结构防火涂料、防火封堵材料、排烟阀、防火阀等。通过进行耐火极限试验，可正确地评判被测试件的耐火性能，从而为建筑设计和验收提供指导性的数据，从而提高建筑物的火灾安全性。通过对建筑构件进行耐火性能测试，使得建筑构件在受火后能够保持其结构功能，又能将火灾限制在一定的空间里，一定程度上保障了建筑物的火灾安全性。但是实际情况中，仅仅考察构件在这方面的性能，却是不够的。目前，我国的相关标准要求建筑构件通过耐火性能测试，保证构件在受火后能够保持其结构功能，这样能将火灾限制在一定的空间里，一定程度上保障了建筑物的火灾安全性。但是实际情况中，仅仅考察建筑构件的耐火性能并不足够。建筑构件在实际火灾中会被倒塌的家具或其它重物、灭火时消防水枪水柱等外界强加的力量作用下遭到破坏，使得建筑构件失去其原有的功能，从而使火灾迅速蔓延扩大。因此，对建筑构件在耐火试验后进行耐水冲击性能测试，对于全面评价建筑构件的耐火性能，保障消费者生命财产安全具有非常重要的意义。目前我国并没有类似的方法或装置来实现这种测试。中国专利CN201732042U提出了一种建筑构件耐火试验装置，该装置主要用于建筑用樘门、无樘门和卷帘门等防护门的耐火试验，其包括计算机采集控制系统及计算机显示器；封闭式炉体，前侧设有用于安装试样的试样安装口 ；燃气供应及控制系统；送排风系统；温度采集及控制系统；炉压测量系统；所述的计算机采集控制系统还连接有显示控制仪表。该专利虽提出了一种建筑构件耐火试验装置，但是没有提到建筑构件耐火试验后耐水冲击试验的方法和装置，也并没有给出相关启示。中国专利CN202145187U公开了一种沟槽管耐水冲击试验设备，包括压力试压泵和与压力试压泵连接的受试样品固定件，受试样品固定件上设有排气装置，压力试压泵经液压油管连接有一储水罐，所述储水罐连接换向阀，换向阀连接受试样品；所述换向阀控制压力试压泵对受试样品进行循环冲击或泄压，换向阀由PLC控制系统控制；所述PLC控制系统具有换向阀换向次数的同步计数器。本发明结构紧凑，自动冲击、泄压，换向频率与压力控制精准，PLC控制系统控制循环冲击与泄压，并同步计数，冲击次数计数准确。该专利虽然提出了一种耐水冲击试验的设备，但是该耐水冲击试验仅仅是针对沟槽管，并不属于建筑构件耐火极限试验领域，因此也并没有将此设备应用于耐火极限试验后的启示。因此，提出一种建筑构件耐火试验后耐水冲击试验的方法，并配套相关装置，从而实现对建筑构件耐火试验后的耐水冲击性能进行评价具有重要的意义。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种建筑构件耐火试验后耐水冲击试验的方法，采用该方法，可以实现对建筑构件耐火试验后的耐水冲击性能进行评价，从而能够更全面地评价建筑构件的火灾安全性能。本发明的另一个目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种实现上述建筑构件耐火试验后耐水冲击试验的方法的装置。本发明的目的通过以下的技术方案实现一种建筑构件耐火试验后耐水冲击试验的方法，通过高压水柱对耐火试验后高温的试件表面进行冲击，高压水柱的压力由控制器进行控制，根据高压水柱的压力、水柱冲击的时间、试验后试件的状态得到对该试件耐火试验后耐水冲击性能的评价。具体的，包括以下步骤通过高压水柱对耐火试验后高温的试件表面进行冲击，高压水柱的压力由控制器进行控制，所述控制器为PID控制器，用于将水箱里面的水泵至水枪的水泵由变频器控制，PID控制器通过比对分析水枪中实际水压和设定的目标水压，输出控制信号给变频器，变频器输出对应的频率给水泵，控制水泵的转速，从而控制水压稳定在目标压力值；然后根据高压水柱的压力、水柱冲击的时间、试验后试件表面是否发生穿孔、裂缝的现象得到对该试件耐火试验后耐水冲击性能的评价。更具体的，包括以下步骤( I)试验前的准备在PID控制器中设置好冲水的目标水压值；建筑构件进行耐火试验结束后，迅速将建筑构件移动至预定冲水位置，耐火试验时构件受火的一面面向水枪，之后控制水枪对向地面；(2)水冲击前的调试开启管路各阀门，启动变频器，变频器开始在PID控制器的作用下控制水泵工作，水泵将水从水箱中泵至水枪，水枪开始对着地面冲水，同时压力传感器不断将水泵下游的压力数值反馈给PID控制器，PID控制器对比分析目标水压值和实际水压值，输出控制信号给变频器，变频器输出对应的频率给水泵，控制水泵的转速，从而控制实际水压；(3)水冲击试验操作水枪使冲出的水柱由地面缓慢向上,往高温的试件表面移动，之后按照一定的速度移动水柱连续均匀地冲击试件表面的各个部分；水柱冲击的总时间根据试件的面积大小事先计算得到，在水柱冲击总时间内反复地对试件表面的各部分进行冲水；(4)系统停止水柱冲击达到规定时间之后,将水枪对向地面，同时停止变频器工作，水泵随之停止工作，待水泵完全停止运转，关闭管路总阀；(5)试件观察观察试件表面是否发生穿孔、裂缝的现象，从而判断试件是否通过试验，得到对该试件耐火试验后耐水冲击性能的评价。优选的，所述步骤(I)中，耐火试验结束后，将建筑构件移动至预定冲水位置的时间间隔为I 5min。优选的，所述步骤(2)中，目标水压值为0. 2^0. 5MPa，如果压力传感器传回的实际水压数据低于目标水压数据，则PID控制器发出增大变频器输出频率的指令，从而增大水泵的转速，提高水压；如果压力传感器传回的实际水压数据高于目标水压数据，则PID控制器发出减小变频器输出频率的指令，从而减小水泵的转速，降低水压。作为优选，所述步骤(2)中，待实际水压稳定之后，微调设置在水枪和水泵之间的调压阀，使水压稳定在目标水压值。通过此调压阀可以减少由水泵带来的水压波动。优选的，所述步骤(3)中，水枪的喷水口距离试件表面的距离为riOm。优选的，所述步骤(3)中，水柱在试件表面移动的速度为0. f lm/s，水柱冲击试件的总时间根据样品的大小进行计算，单位面积水柱冲击时间为5 50s/m2。一种实现上述方法的建筑构件耐火试验后耐水冲击试验的装置，其特征在于，包括水箱、水泵、变频器、PID控制器、压力传感器、水枪，水泵用于将水箱里面的水泵至水枪，水泵的下游管道设置压力传感器，压力传感器和PID控制器连接，用于将实际水压信号发送到PID控制器；PID控制器与变频器连接，PID控制器用于对比分析目标水压和实际水压，输出控制信号给变频器；变频器与水泵相连，用于根据PID控制器发出的控制信号控制水泵的转速，从而控制水压。优选的，所述装置还包括压力表和调压阀，调压阀设置在压力传感器的下游管道上，压力表设置在调压阀的下游管道上，调压阀用于在管道内实际水压稳定后进行微调，使水压稳定在目标水压值。具体的，所述水箱和水泵之间还设置有维修阀，维修阀设置在水箱出水口处。在水泵需要维修时，如果没有设置维修阀，就需要将水箱中的水全部放掉才能维修水泵。而设置了维修阀，只需将维修阀关闭就可以了，因此便于后面维护。作为优选，所述的水箱总体高度位于水泵以上3 10m，水箱的体积为2 10m3 ；所述的压力传感 器的量程的上限为0. 5^1. OMPa,传感器的输出信号为(T5V或4 20mA。本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果1、建筑构件在实际火灾中会在倒塌的家具或其它重物、灭火时消防水枪水柱等外界强加的力量作用下遭到破坏，使得建筑构件失去其原有的功能，从而使火灾迅速蔓延扩大。因此，对建筑构件在耐火试验后进行耐水冲击性能测试，对于全面评价建筑构件的耐火性能，保障消费者生命财产安全具有非常重要的意义。本发明提供一种建筑构件耐火试验后耐水冲击试验的方法，采用该方法，可以实现对建筑构件耐火试验后的耐水冲击性能进行评价，从而能够更全面地评价建筑构件的火灾安全性能，极具理论研究和实际应用价值。2、本发明采用PID控制技术对耐水冲击试验的水压进行控制，PID控制器通过对实际水压力和设定的目标水压力进行对比、分析，并根据分析结果来精确控制水泵中电机的转速，进而控制水压力，从而满足了耐火试验对稳定水压需求。
图1是本发明装置的结构示意图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例1
如图1所示，本实施例一种建筑构件耐火试验后耐水冲击试验的装置包括水箱1、维修阀2、管路总阀4、水泵5、变频器3、PID控制器9、压力传感器6、调压阀7、压力表8、水枪10。水箱I出水口连接维修阀2，维修阀2经过管道与管路总阀4连接，管路总阀4经过管道连接水泵5，水泵5的下游管道设置压力传感器6，压力传感器6的下游管道设置调压阀7，调压阀7之后设置压力表8，压力表8的下游通过管道连接水枪10 ;水泵5与变频器3相连，变频器3与PID控制器9相连，PID控制器9与压力传感器6相连。压力传感器6用于将实际水压信号发送到PID控制器9 ；PID控制器9用于对比分析目标水压和实际水压，输出控制信号给变频器3 ;变频器3用于根据PID控制器发出的控制信号控制水泵的转速，从而控制水压。调压阀7用于在管道内实际水压稳定后进行微调，使水压稳定在目标水压值。本实施例中，水箱I总体高度位于水泵5以上3m，水箱I的体积为2m3。本实施例中，压力传感器6的量程的上限为O. 5MPa,传感器的输出信号为0 5V。—种由图1所示装置实现的建筑构件耐火试验后耐水冲击试验的方法，通过高压水柱对耐火试验后高温的试件表面进行冲击，高压水柱的压力由控制器进行控制，根据高压水柱的压力、水柱冲击的时间、试验后试件的状态得到对该试件耐火试验后耐水冲击性能的评价。具体包括以下步骤( I)试验前的准备在PID控制器9中设置好冲水的目标水压值；建筑构件进行耐火试验结束后，迅速将建筑构件移动至预定冲水位置，耐火试验时构件受火的一面面向水枪10，之后控制水枪10对向地面；(2)水冲击前的调试开启管路各阀门，启动变频器3，变频器3开始在PID控制器9的作用下控制水泵5工作，水泵5将水从水箱I中泵至水枪10，水枪10开始对着地面冲水，同时压力传感器6不断将水泵5下游的压力数值反馈给PID控制器9，PID控制器9对比分析目标水压值和实际水压值，输出控制信号给变频器3，变频器3输出对应的频率给水泵5，控制水泵5的转速，从而控制实际水压；待压力稳定之后，微调调压阀7，使压力表8的压力数值达到目标压力值；(3)水冲击试验操作水枪10使冲出的水柱由地面缓慢向上，往高温的试件表面移动，之后按照一定的速度移动水柱连续均匀地冲击试件表面的各个部分；水柱冲击的总时间根据试件的面积大小事先计算得到，在水柱冲击总时间内反复地对试件表面的各部分进行冲水；(4)系统停止水柱冲击达到规定时间之后，将水枪10对向地面，同时停止变频器3工作，水泵5随之停止工作，待水泵5完全停止运转，关闭管路总阀4 ；(5)试件观察观察试件表面是否发生穿孔、裂缝的现象，从而判断试件是否通过试验，得到对该试件耐火试验后耐水冲击性能的评价。所述步骤(I)中，耐火试验结束后，应迅速将建筑构件移动至预定冲水位置，该时间间隔为Imin。所述步骤(2)中，目标水压值为0.2MPa。如果压力传感器6传回的水压力数据低于目标压力数据，则PID控制器9发出增大变频器3输出频率的指令，从而增大水泵5的转速，提高水压；如果压力传感器6传回的水压力数据高于目标压力数据，则PID控制器9发出减小变频器3输出频率的指令，从而减小水泵5的转速，降低水压。例如，压力传感器6将实际压力值输送到PID控制器9，如该压力值为O. 15MPa，这种情况下压力值比目标压力值O. 2MPa小，所以PID控制器9则发出增大变频器5输出频率的指令从而增大水泵5的转速，提高水压，从而使得水压能够逐步增大到O. 2MPa的目标压力值，从而达到冲水试验的要求。所述步骤(2)中，水枪10的喷水口距离试件表面的距离为4m。所述步骤(3)中，水柱在试件表面移动的速度为O. lm/s，水柱冲击试件的总时间根据样品的大小进行计算，单位面积水柱冲击时间为5s/m2。实施例2本实施例除下述特征外其他结构同实施例1 :本实施例中，水箱I总体高度位于水泵5以上10m，水箱I的体积为IOm3 ;压力传感器6的量程的上限为1. OMPa，传感器的输出信号为Γ20πιΑ。耐火试验结束后，应迅速将建筑构件移动至预定冲水位置，该时间间隔范围为Imin0所述步骤(2)中，目标压力值为1. OMPa0所述步骤(3)中，水枪10的喷水口距离试件表面的距离为10m。所述步骤(3)中，水柱在试件表面移动的速度为1. Om/s，水柱冲击试件的总时间根据样品的大小进行计算，单位面积水柱冲击时间为50s/m2。实施例3本实施例除下述特征外其他结构同实施例1 :本实施例中，水箱I总体高度位于水泵5以上10m，水箱I的体积为IOm3 ；本实施例中，压力传感器6的量程的上限为1. OMPa,传感器的输出信号为4 20mA。耐火试验结束后，应迅速将建筑构件移动至预定冲水位置，该时间间隔范围为5min。所述步骤(2)中，目标水压值为1. OMPa0所述步骤(3)中，水枪10的喷水口距离试件表面的距离为10m。所述步骤(3)中，水柱在试件表面移动的速度为1. Om/s，水柱冲击试件的总时间根据样品的大小进行计算，单位面积水柱冲击时间为50s/m2。实施例4本实施例除下述特征外其他结构同实施例1 :本实施例中，水箱I总体高度位于水泵5以上5m，水箱I的体积为5m3 ；本实施例中，压力传感器6的量程的上限为O. 8MPa。耐火试验结束后，应迅速将建筑构件移动至预定冲水位置，该时间间隔范围为2min。所述步骤(2)中，目标水压值为O. 3MPa。所述步骤(3)中，水枪10的喷水口距离试件表面的距离为6m。所述步骤(3)中，水柱在试件表面移动的速度为O. 5m/s，水柱冲击试件的总时间根据样品的大小进行计算，单位面积水柱冲击时间为20s/m2。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种建筑构件耐火试验后耐水冲击试验的方法，其特征在于，通过高压水柱对耐火试验后高温的试件表面进行冲击，高压水柱的压力由控制器进行控制，根据高压水柱的压力、水柱冲击的时间、试验后试件的状态得到对该试件耐火试验后耐水冲击性能的评价。
2.根据权利要求1所述的建筑构件耐火试验后耐水冲击试验的方法，其特征在于，包括以下步骤通过高压水柱对耐火试验后高温的试件表面进行冲击，高压水柱的压力由控制器进行控制，所述控制器为PID控制器，用于将水箱里面的水泵至水枪的水泵由变频器控制，PID控制器通过比对分析水枪中实际水压和设定的目标水压，输出控制信号给变频器，变频器输出对应的频率给水泵，控制水泵的转速，从而控制水压稳定在目标压力值；然后根据高压水柱的压力、水柱冲击的时间、试验后试件表面是否发生穿孔、裂缝的现象得到对该试件耐火试验后耐水冲击性能的评价。
3.根据权利要求2所述的建筑构件耐火试验后耐水冲击试验的方法，其特征在于，具体包括以下步骤 (1)试验前的准备在PID控制器中设置好冲水的目标水压值；建筑构件进行耐火试验结束后，迅速将建筑构件移动至预定冲水位置，耐火试验时构件受火的一面面向水枪，之后控制水枪对向地面； (2)水冲击前的调试开启管路各阀门，启动变频器，变频器开始在PID控制器的作用下控制水泵工作，水泵将水从水箱中泵至水枪，水枪开始对着地面冲水，同时压力传感器不断将水泵下游的压力数值反馈给PID控制器，PID控制器对比分析目标水压值和实际水压值，输出控制信号给变频器，变频器输出对应的频率给水泵，控制水泵的转速，从而控制实际水压； (3)水冲击试验操作水枪使冲出的水柱由地面缓慢向上,往高温的试件表面移动,之后按照一定的速度移动水柱连续均匀地冲击试件表面的各个部分；水柱冲击的总时间根据试件的面积大小事先计算得到，在水柱冲击总时间内反复地对试件表面的各部分进行冲水； (4)系统停止水柱冲击达到规定时间之后，将水枪对向地面，同时停止变频器工作,水泵随之停止工作，待水泵完全停止运转，关闭管路总阀； (5)试件观察观察试件表面是否发生穿孔、裂缝的现象，从而判断试件是否通过试验，得到对该试件耐火试验后耐水冲击性能的评价。
4.根据权利要求3所述的建筑构件耐火试验后耐水冲击试验的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，目标水压值为O. 2^0. 5MPa，如果压力传感器传回的实际水压数据低于目标水压数据，则PID控制器发出增大变频器输出频率的指令，从而增大水泵的转速，提高水压；如果压力传感器传回的实际水压数据高于目标水压数据，则PID控制器发出减小变频器输出频率的指令，从而减小水泵的转速，降低水压。
5.根据权利要求3所述的建筑构件耐火试验后耐水冲击试验的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，待实际水压稳定之后，微调设置在水枪和水泵之间的调压阀，使水压稳定在目标水压值。
6.根据权利要求3所述的建筑构件耐火试验后耐水冲击试验的方法，其特征在于，所述步骤(I)中，耐火试验结束后，将建筑构件移动至预定冲水位置的时间间隔为f5min。
7.根据权利要求3所述的建筑构件耐火试验后耐水冲击试验的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，水枪的喷水口距离试件表面的距离为ΓΙΟπι ； 所述步骤(3)中，水柱在试件表面移动的速度为O. f lm/s，水柱冲击试件的总时间根据样品的大小进行计算，单位面积水柱冲击时间为5飞Os/m2。
8.一种建筑构件耐火试验后耐水冲击试验的装置，其特征在于，包括水箱、水泵、变频器、PID控制器、压力传感器、水枪，水泵用于将水箱里面的水泵至水枪，水泵的下游管道设置压力传感器，压力传感器和PID控制器连接，用于将实际水压信号发送到PID控制器；PID控制器与变频器连接，PID控制器用于对比分析目标水压和实际水压，输出控制信号给变频器；变频器与水泵相连，用于根据PID控制器发出的控制信号控制水泵的转速，从而控制水压。
9.根据权利要求8所述的建筑构件耐火试验后耐水冲击试验的装置，其特征在于，所述装置还包括压力表和调压阀，调压阀设置在压力传感器的下游管道上，压力表设置在调压阀的下游管道上，调压阀用于在管道内实际水压稳定后进行微调，使水压稳定在目标水压值。
10.根据权利要求9所述的建筑构件耐火试验后耐水冲击试验的装置，其特征在于，所述水箱和水泵之间还设置有维修阀，维修阀设置在水箱出水口处； 所述的水箱总体高度位于水泵以上3 10m，水箱的体积为2 IOm3 ； 所述的压力传感器的量程的上限为O. 5^1. OMPa，传感器的输出信号为(T5V或Γ20πιΑ。
全文摘要
本发明公开了一种建筑构件耐火试验后耐水冲击试验的方法和装置，该方法是通过高压水柱对耐火试验后高温的试件表面进行冲击，高压水柱的压力由控制器进行控制，根据高压水柱的压力、水柱冲击的时间、试验后试件的状态得到对该试件耐火试验后耐水冲击性能的评价。该装置包括水箱、水泵、变频器、PID控制器、压力传感器、水枪，水泵用于将水箱里面的水泵至水枪，水泵的下游管道上设置压力传感器，压力传感器和PID控制器连接；PID控制器与变频器连接；变频器与水泵相连。本发明提出建筑构件在耐火试验后进行耐水冲击性能测试，从而能够更全面地评价建筑构件的火灾安全性能，极具理论研究和实际应用价值，且采用PID控制技术进行控制，测试精确。
文档编号G01N3/36GK103033427SQ20121053892
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者刘建勇, 杨展, 林玩君, 赵侠, 邬玉龙, 吴欣, 易爱华, 余稳松, 凌翩, 李海伦 申请人:广州市建筑材料工业研究所有限公司