快速修复砂浆的绝热温升试验装置及试验方法

1.本发明属于砂浆的绝热温升装置技术领域，涉及快速修复砂浆的绝热温升试验装置，还涉及快速修复砂浆的绝热温升试验方法。


背景技术：

2.根据《dl/t5150-2017水工混凝土试验规程》中介绍，绝热温升试验仪器包括绝热控制箱和控制记录仪两部分组成，混凝土材料分两次浇筑完成，且材料由人工捣实，温度记录测量间隔时间为0.5h，24h后每1h记录一次，7d后3-6小时记录一次，试验历时28d(或根据需要确定天数)结束。
3.快速修复砂浆升温、凝固速度快，0.5h间隔的测温条件无法得到试验的准确结果，且快速修复砂浆价格较高，使用大体积分次浇筑砂浆试件材料提高了试验成本，人工捣实也给试验增加了试验操作误差，原有装置的试验要求结束的时间过长，不适合快速修复砂浆的数据获取。现有试验装置的可模拟环境也太过单一，所获得的试验温度、湿度、气压等条件均是与试验室的环境条件相同，容易受到季节，气候，地理条件的影响。而快速修复水泥普遍用于水利工程建筑物的修补工作，需要在各种气候下也可以得到准确的试验数据，因此，亟需研究一种适用于不同环境下检测快速修复砂浆绝热温升的试验装置及方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供快速修复砂浆的绝热温升试验装置，解决现有装置无法模拟真实环境下的温度、湿度、气压进行试验的问题。
5.本发明的另一目的是提供快速修复砂浆的绝热温升试验方法。
6.本发明所采用的技术方案是，快速修复砂浆的绝热温升试验装置，包括振动台，振动台上面设置有绝热保温桶，绝热保温桶内设置有搅拌桶，绝热保温桶的顶部设置有绝热保温桶盖，绝热保温桶盖上设置有电机卡槽，电机卡槽上设置有电机，电机连接有金属轴，金属轴穿过绝热保温桶盖伸入搅拌桶内，金属轴上设置有搅拌叶片，搅拌桶的内壁及底部均设置有无线电子测温器，绝热保温桶通过管道a连接有水箱，绝热保温桶通过管道b与湿度调节器连接，绝热保温桶通过管道c连接有温度调节器，绝热保温桶通过管道d连接有空压机。
7.本发明的特征还在于，
8.管道b上设置有湿度调节器控制阀门，管道c上设置有温度调节器控制阀门，管道d上设置有空压机控制阀门，湿度调节器控制阀门、温度调节器控制阀门、空压机控制阀门和无线电子测温器均与控制记录仪连接。
9.管道a上按照水流动方向依次设置有水管阀门、水流流量计。
10.搅拌叶片为3层。
11.搅拌桶通过保温桶固定螺栓与绝热保温桶内壁连接。
12.绝热保温桶的外壁设置有隔热外壳，隔热外壳由内至外依次设置有玻璃纤维层、
铝箔层。
13.无线电子测温器为5个，搅拌桶的底部1个，搅拌桶的侧壁沿其圆周均匀的设置4个。
14.本发明所采用的另一技术方案是，快速修复砂浆的绝热温升试验方法，采用快速修复砂浆的绝热温升试验装置，具体按照以下步骤实施：
15.步骤1，将水管阀门、湿度调节器控制阀门、温度调节器控制阀门及空压机控制阀门关闭，并检查密封性；
16.步骤2，在控制记录仪内输入试验要求的气压、湿度、温度数据；
17.步骤3，将未加水的砂浆材料装入搅拌桶中，在水箱中加入水并打开温度调节器控制阀门，放置至少8h，使搅拌桶中的砂浆材料温度与控制记录仪上的温度数据一致；
18.步骤4，启动电机，搅拌叶片搅拌搅拌桶中的砂浆材料2min；
19.步骤5，打开水管阀门，通过水流流量计控制加水量，向搅拌桶内加入试验所需的水量，加水的同时打开湿度调节器控制阀门、空压机控制阀门，加水结束后，关闭水管阀门，边加水边搅拌，搅拌一直持续到加水完毕后的5min；
20.步骤6，搅拌结束后，启动电机使金属轴上升，当搅拌叶片脱离砂浆后对金属轴进行点动旋转操作，将残留在搅拌叶片上的砂浆甩入性搅拌桶中，之后继续使金属轴上升，当搅拌叶片上升至绝热保温桶上方时停止上升；
21.步骤7，开启振动台，对绝热保温桶内的砂浆进行震荡2min，在震荡结束前使湿度、压力调节至与控制记录仪上的数据一致，再采用无线电子测温器进行温度测定，砂浆震荡结束后的前12min之内每间隔5s测一次温度，在12-30min期间每间隔10s测一次温度，在30min后每间隔2min测一次温度，在6h后每间隔10min测一次温度，在2天后每间隔0.5h测一次温，在5天后每间隔2h测一次温，至测温结束；
22.步骤8，根据步骤7通过无线电子测温器获取的温度测试数据，并将温度测试数据进行拟合，在控制记录仪上获得砂浆的绝热温升曲线。
23.本发明的特征还在于，
24.步骤8的具体过程为：
25.步骤8.1，求取温度测试数据
26.θ0＝(θ1 θ2 θ3 θ4 θ5)/5，其中θ0为温度测试数据，即最终绝热温升，θ1，θ2，θ3，θ4，θ5为5个无线电子测温器测量的温度数据；
27.步骤8.2，根据测试时间及温度测试数据绘制时间-温度曲线图；
28.步骤8.3，将步骤8.2得到的时间-温度曲线图与下列三个公式进行数据拟合，得到砂浆的绝热温升曲线；
29.(1)指数式
30.θ(τ)＝θ0(1-e-mτ
)
31.式中：θ(τ)为混凝土绝热温升；θ0为最终绝热温升；τ为混凝土龄期；m为常数。
32.(2)双曲线式
33.θ(τ)＝θ
0τ
/(n τ)
34.式中：n为常数。
35.(3)双指数式
36.θ(τ)＝θ0[1-exp(-aτb)]
[0037]
式中：a，b为常数。
[0038]
本发明的有益效果是，
[0039]
(1)本发明快速修复砂浆的绝热温升试验装置，设置的绝热保温桶体积和容积较小，消耗材料用量少，通过直接搅拌震荡完成之后直接开始测温工作，保证试验结果更加准确，可以满足快速修复砂浆早期水化的特点；
[0040]
(2)本发明快速修复砂浆的绝热温升试验装置，结构简单、制作成本低、且操作方便、观测记录精度高，能够较完整收集各时间段绝热温升变化；
[0041]
(3)本发明快速修复砂浆的绝热温升试验装置，由于快速修复砂浆一般强度较高，因此本装置操作在搅拌完成后，迅速将搅拌叶片抽至保温桶上方，防止修补砂浆凝固以后对金属搅拌叶片密封在修复砂浆中造成破坏，保证了试验装置可以重复使用；
[0042]
(4)本发明快速修复砂浆的绝热温升试验装置，能够模拟多种复杂环境状态，其中可模拟低温环境、大湿度环境、干旱环境、高寒低压环境、干旱高压环境等，并可以运用于处于各种复杂情况下的水利工程、边防工程、军事工程等快速修复砂浆的检测。
附图说明
[0043]
图1是本发明快速修复砂浆的绝热温升试验装置的结构示意图；
[0044]
图2是本发明快速修复砂浆的绝热温升试验装置中搅拌叶片上升后的结构图；
[0045]
图3是本发明快速修复砂浆的绝热温升试验装置中绝热保温桶的侧视图；
[0046]
图4是本发明快速修复砂浆的绝热温升试验装置中绝热保温桶的附视图；
[0047]
图5是本发明实施例1的绝热温升侧视结果；
[0048]
图6是本发明实施例2的绝热温升侧视结果；
[0049]
图7是本发明实施例3的绝热温升侧视结果。
[0050]
图中，1.绝热保温桶，2.绝热保温桶盖，3.搅拌桶，4.搅拌叶片，5.金属轴，6.电机，7.无线电子测温器，8.振动台，9.湿度调节器，10.温度调节器，11.空压机，12.水箱，13.水管阀门，14.水流流量计，15.控制记录仪，16.湿度调节器控制阀门，17.温度调节器控制阀门，18.空压机控制阀门，19.保温桶固定螺栓，20.管道a，21.管道b，22.管道c，23.金属轴预留孔，24.电机卡槽，25.管道d。
具体实施方式
[0051]
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0052]
本发明提供一种快速修复砂浆的绝热温升试验装置，结构如图1和图3所示，包括振动台8，振动台8上面设置有绝热保温桶1，绝热保温桶1的外壁设置有隔热外壳，隔热外壳由内至外依次设置有玻璃纤维层、铝箔层，绝热保温桶1内设置有搅拌桶3，搅拌桶3通过保温桶固定螺栓19与绝热保温桶1内壁连接，绝热保温桶1的顶部设置有绝热保温桶盖2，如图4所示，绝热保温桶盖2上设置有电机卡槽24，电机卡槽24上设置有电机6，电机6连接有金属轴5，金属轴5穿过绝热保温桶盖2上的金属轴预留孔23伸入搅拌桶3内，金属轴5上设置有三层搅拌叶片4，金属轴5与绝热保温桶1的中轴线重合，金属轴5在电机6的带动下能够上下移动及转动，搅拌桶3的内壁及底部均设置有无线电子测温器7，绝热保温桶1通过管道a20连
为5个无线电子测温器7测量的温度数据；
[0067]
步骤8.2，根据测试时间及温度测试数据绘制时间-温度曲线图；
[0068]
步骤8.3，将步骤8.2得到的时间-温度曲线图与下列三个公式进行数据拟合，得到砂浆的绝热温升曲线；
[0069]
(1)指数式
[0070]
θ(τ)＝θ0(1-e-mτ
)
[0071]
式中：θ(τ)为混凝土绝热温升；θ0为最终绝热温升；τ为混凝土龄期；m为常数。
[0072]
(2)双曲线式
[0073]
θ(τ)＝θ
0τ
/(n τ)
[0074]
式中：n为常数。
[0075]
(3)双指数式
[0076]
θ(τ)＝θ0[1-exp(-aτb)]
[0077]
式中：a，b为常数。
[0078]
实施例1
[0079]
本实施例选取的为快速修复砂浆为德国巴斯夫公司生产的563修复砂浆，环境温度设置根据实际测试数据：设定气压值为101kpa，温度为20℃，湿度为95％；
[0080]
按照上述试验方法进行测试，前12min之内每间隔5s测温一次，12～30分钟后每间隔10s测温一次，在30min之后2min测温一次，90min以后温度基本不变，停止测温，结果如图5所示.
[0081]
实施例2
[0082]
与实施例1的区别在于：环境温度设置根据实际测试数据：设定气压值为70kpa，温度为10℃，湿度为70％；结果如图6所示。
[0083]
实施例3
[0084]
与实施例1的区别在于：环境温度设置根据实际测试数据：设定气压值为50kpa，温度为0℃，湿度为50％；结果如图7所示。
[0085]
根据图5、图6和图7分析可知，在实施例1中修复砂浆温度绝热温升出现了先增大后减小的趋势，符合实际修复砂浆放热规律，且随着时间的增长，最终温度会降到环境温度。实施例1的变化曲线符合指数式变化规律，可以按照指数进行拟合。且实施例2、3随着温度、湿度、气压的变化，修复砂浆变化仍然符合一般规律，因此该试验装置测试的准确性满足要求。