可控溫度梯度下水工襯砌混凝土壓縮試驗裝置及其試驗方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種壓縮試驗裝置及其試驗方法，尤其是一種可控溫度梯度下水工襯砌混凝土壓縮試驗裝置及其試驗方法。
【背景技術】
[0002]位于新疆某地區的水電站引水隧洞在開挖過程中發現明顯的高地溫現象，開挖過程中巖壁最高溫度可達120°C，為了保證電站的平穩運行隧洞內部需要襯砌一定厚度的混凝土作為支護結構。因此，在高巖溫作用下的襯砌混凝土層由內及外必然會產生一定的溫度差，在引水隧洞的充水期由于混凝土外表面受冷水作用而內部仍為高巖溫作用，巨大的溫度梯度必然會對混凝土的力學性能產生一定的影響。
[0003]混凝土的壓縮性能是混凝土的主要力學性能之一，測試溫度梯度下的水工襯砌混凝土單軸抗壓強度有利于了解處于復雜工況下的引水隧洞內部襯砌混凝土力學性能，對于高地溫隧洞圍巖-支護結構的穩定性分析具有一定的指導意義。
[0004]通過查詢現有相關專利文獻得知:
[0005]專利《一種凍土中組合溫度梯度的實現方法》(申請號201410470342.X)公開了一種適合于控制凍土溫度梯度的試驗裝置，但裝置中僅有制冷裝置，因而所能實現的溫度梯度范圍僅限于低溫狀態且范圍較小，難以滿足較大溫度梯度的試驗需求。
[0006]專利《土體溫度梯度水分移動試驗裝置》(申請號20130225755.7)公開了一種土體溫度梯度水分移動試驗裝置，裝置中使用高溫水浴箱和低溫水浴箱實現土體的溫度梯度，由于使用“水浴加熱”的方法，其加熱最高溫度只能達到100°c，難以滿足實際工程的需求。
[0007]文獻《溫差影響下水工隧洞噴層結構的早期批拉強度試驗研究》提供了一種能夠使混凝土產生較大溫度梯度的試驗裝置，但混凝土在進行力學性能試驗時需脫離試驗裝置，這樣會使預定的溫度梯度發生一定程度的擾動，因而混凝土的溫度梯度不能達到精確的控制。

【發明內容】

[0008]本發明提供了一種操作簡便，數據精準的可控溫度梯度下水工襯砌混凝土壓縮試驗裝置及其試驗方法。
[0009]實現本發明目的之一的可控溫度梯度下水工襯砌混凝土壓縮試驗裝置，包括溫度監測儀表、溫控儀表、冷控儀表和制冷液循環栗；下壓板、位于下壓板上的試驗箱體，位于試驗箱體上方的頂蓋，位于頂蓋上方的上壓板；所述試驗箱體內設有試塊，所述試塊表面等高均勻排列有多個溫度探頭，所述試塊一側設有加熱板，另一側設有制冷板，所述制冷板通過制冷液流入管和制冷液流出管與制冷液循環栗相連；所述溫度探頭與溫度監測儀表相連，所述加熱板與溫控儀表相連；所述制冷液流入管內設有制冷液流量計，所述冷控儀表分別與制冷液流量計和制冷液循環栗相連。
[0010]所述試驗箱體底部和頂蓋內表面均設有一個凸部，所述試塊放置于凸部之間。
[0011]所述試驗箱體底部和頂蓋的凸部表面分別設有隔熱板，所述試塊放置于隔熱板之間。
[0012]所述試驗箱體底部的下方設有凹槽，所述凹槽與下壓板相配合；所述頂蓋上方也設有凹槽，與上壓板相配合。
[0013]所述加熱板下方設有熱電偶，所述加熱板通過熱電偶與溫控儀表相連。
[0014]所述頂蓋上方設有兩個提手。
[0015]所述試驗箱體的一側設有抽真空口。
[0016]所述頂蓋與試驗箱體之間設有密封圈。
[0017]所述制冷板內設有迂回的制冷液循環管，所述制冷液循環管分別連接制冷液流入管和制冷液流出管。
[0018]實現本發明目的之二的可控溫度梯度下水工襯砌混凝土壓縮試驗裝置的試驗方法，包括如下步驟:
[0019]1)試驗前先將試驗裝置放于壓力試驗機下壓板上，使試驗箱底部的凹槽與下壓板對接，然后將標準混凝土試塊放于試驗箱底部的的隔熱板上方，同時使加熱板和制冷板緊貼試塊的兩側，前側與溫度探頭相接觸；
[0020]2)之后將頂蓋放入試驗箱內，頂蓋的凸部的隔熱板與試塊表面相接觸，將試驗機上壓板緩慢下調，與頂蓋上方的凹槽相對接，拔下抽真空口的活塞，連接抽真空裝置，使密閉箱體內部處于真空狀態；
[0021]3)連接溫控儀表、溫度監測儀表以及冷控儀表的電源，并開啟制冷液循環栗，按照試驗要求，通過觀測溫度監測儀表數值顯示的試塊表面溫度梯度曲線，調控溫控儀表及冷控儀表，使試塊達到設計的溫度梯度；
[0022]4)在試塊達到設計溫度梯度后，保持加熱板與制冷板處于持續的工作狀態，開啟壓力試驗機，進行試塊單軸壓縮試驗，直至試塊破碎；
[0023]5)試塊壓縮試驗結束后，關閉制冷液循環栗開關及儀表電源，在試驗箱內部充入空氣，將實驗裝置搬離試驗機，提出頂蓋，取出破碎的混凝土試塊，使用吸塵器將底部混凝土肩清理干凈，并導出所監測的溫度數據。
[0024]本發明的可控溫度梯度下水工襯砌混凝土壓縮試驗裝置及其試驗方法的有益效果如下:
[0025]本發明的可控溫度梯度下水工襯砌混凝土壓縮試驗裝置及其試驗方法，適用與測量處于不同溫度溫度梯度下的混凝土試塊單軸抗壓強度，產生的溫度梯度可以控制并且調控范圍大，所得數據精準可靠，試驗方法簡便，易于操作。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明的可控溫度梯度下水工襯砌混凝土壓縮試驗裝置的結構示意圖。
[0027]圖2為本發明的可控溫度梯度下水工襯砌混凝土壓縮試驗裝置的制冷板的結構
示意圖。【具體實施方式】
[0028]如圖1所示，本發明的可控溫度梯度下水工襯砌混凝土壓縮試驗裝置，包括溫度監測儀表7、溫控儀表6、冷控儀表15和制冷液循環栗20 ;下壓板14、位于下壓板14上的試驗箱體5，位于試驗箱體5上方的頂蓋3，位于頂蓋3上方的上壓板1 ;所述試驗箱體5內設有試塊9，所述試塊9表面等高均勻排列有多個溫度探頭10，所述試塊9 一側設有加熱板11，另一側設有制冷板12，所述制冷板12通過制冷液流入管17和制冷液流出管18與制冷液循環栗20相連；所述溫度探頭10與溫度監測儀表7相連，所述加熱板11與溫控儀表6相連；所述制冷液流入管17內設有制冷液流量計16，所述冷控儀表15分別與制冷液流量計16和制冷液循環栗20相連。
[0029]所述試驗箱體5底部和頂蓋3內表面均設有一個凸部，所述試驗箱體5底部和頂蓋3的凸部表面分別設有隔熱板8，所述試塊9放置于隔熱板