专利名称：水泥乳化沥青砂浆材料热变形测试仪的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及一种水泥乳化浙青砂浆材料热变形测试仪。
背景技术：
水泥乳化浙青砂浆是高速铁路板式轨道结构充填层采用的关键工程材料。水泥乳化浙青砂浆充填层主要起到施工调整、支撑、缓冲与协调变形的作用。在服役过程中，水泥乳化浙青砂浆充填层承受季节性及日温差变化的作用，因而水泥乳化浙青砂浆的热变形行为直接影响充填层的变形协调作用及支撑作用。目前，现有热膨胀仪的炉体采用电加热。为满足升降温度速率快、试件温度分布均勻的要求，因此所测试试件尺寸小，一般长度为25mm，直径5mm，而且通常采用炉腔温度近似代替试件温度。但是由于水泥乳化浙青砂浆属于宏观非均质材料，砂浆中的主要组分材料砂的粒径为毫米级，根据《客运专线铁路CRTS I型板式无砟轨道水泥乳化浙青砂浆暂行技术条件》(科技基[2008]74号)的规定，砂的最大粒径可达118mm。如果采用常规热膨胀系数测试仪器测试水泥乳化浙青砂浆的热变形行为，会因为试件尺寸小而导致测试结果离散大、代表性差，且试件成型困难。可见一般的热膨胀仪器不适合于测试水泥乳化浙青砂浆材料的热膨胀系数等参数。
发明内容
为了克服现有的热膨胀仪器不适宜测试水泥乳化浙青砂浆热变形性能的不足，本发明提供一种能够准确测试大尺寸、非均质材料的热变形性能的水泥乳化浙青砂浆热变形测试装置。一种水泥乳化浙青砂浆材料热变形测试仪，包括固定支架，所述固定支架上安装有液体循环温度室和位移传感器，所述液体循环温度室的保温腔体内设有试件，所述试件和所述位移传感器通过安装在所述固定支架上的顶杆连接，所述试件上安装有温度传感
ο本发明中，所述液体循环温度室包括温度室外壁、温度室内壁、导流隔板、进口和出口，所述温度室外壁和温度室内壁组成密封的腔体，所述腔体设有与外界连通的进口和出口，所述腔体内设有导流隔板连通进口和出口，所述温度室内壁内侧构成保温腔体，所述温度室外壁外侧包裹有保温层。本发明中，所述保温腔体内设有试件支架。本发明中，所述温度传感器采用嵌入方式或预埋方式布置于试件中。本发明中，所述试件支架和所述顶杆均采用低热膨胀系数的材料制作。本发明中，所述试件支架和所述顶杆采用石英玻璃制作。本发明中，所述保温层采用聚氨酯保温层。本发明中，所述位移传感器和温度传感器与数据采集�？榱�。采用上述技术方案本装置基于水泥乳化浙青砂浆组成材料的特点及砂浆充填层实际服役环境温度条件，温度室采用液体循环的方式满足试验所需的温度条件，保证了大尺寸试件温度分布的均勻性；采用嵌入式或埋入式温度传感器布置方法，消除试件尺寸增大后炉腔内温度与试件温度存在较大差异导致的误差。采用大尺寸试件，可以测试的试件长度为50-100mm，最大截面达20mmX20mm，在满足测试灵敏度的前提下降低了对位移传感器的精度要求；采用低热膨胀系数的石英支架及顶杆，并通过实测试件长度和实时温度加以校正，保证了测试的精度，消除环境温度变化对测试结果的影响。综上所述，本发明针对水泥乳化浙青砂浆为非均质材料的特点，可测试大尺寸的试件，保证试验结果的准确性、代表性。大尺寸的试件支架配合不同长度的石英玻璃顶杆， 利于水泥乳化浙青砂浆服役行为及板式轨道结构充填层裂化机理的深化研究。
图1是温度室纵剖面构造图；图2是本装置的整体结构示意图；图3是图2中A处的温度传感器置图；附图中，1.保温层，2.温度室外壁，3.导流隔板，4.温度室内壁，5.试件支架， 6.位移传感器，7.石英玻璃支架，8.顶杆，9.试件，10.温度传感器，11.热屏蔽材料，12.温度室，13.固定支架。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利进一步说明。本发明提供的水泥乳化浙青砂浆热变形测试装装置由试件支架5、顶杆8、固定支架13与升降装置、温度室12、温度传感器10、位移传感器6、数据采集�？榧拔露瓤煽氐母叩臀虏弁庋废低彻钩�。所述试件支架5及顶杆8采用石英玻璃，顶杆8穿过固定支架13顶面与试件9接触，将试件9的变形传递给位移传感器6。所述固定支架13悬架于电动升降滑杆上，使得固定支架13能够垂直下降或上升退出温度室12。位移传感器6固定在固定支架13上。所述温度室12顶面为开口，供试件支架5进出。温度室12设液体进口及出口，与高低温槽外循环系统连接，提供试验所需的温度环境。试验温度范围为-40°C 士90°C。通过高低温槽外循环系统的控制系统可以实现升温、降温、升降温循环、恒定温度下变形试验。 所述温度传感器10在试件9成型时布置于试件9的内部，或在测试时在试件表面切割深度约5-10mm，宽度3mm的槽，将温度传感器10置于所切割的槽内，并用橡皮泥或柔性泡沫塑料等热屏蔽材料11进行覆盖遮蔽。温度传感器10在试件成型时布置于试件内部时，需对预埋的温度传感器10进行标定。在图1中，来自温度范围为-40°C 士90°C的循环液体通过温度室下部的进口进入由温度室外壁2和温度室内壁4形成的腔内，循环液再从导流隔板3的开孔进入封闭腔体上部，然后从温度室的出口流出，从而保证温度室内温度的均勻性。所述温度室由两个不同直径、高度均为170mm的铜环套装组成温度室外壁2和温度室内壁4，再由铜质底面及顶面将两铜环的上下面封闭构成，内环内径为45mm，外环外径为90mm，底面及顶面直径为90mm。 温度室顶面开直径为45mm的圆孔，供试件支架垂直进出，外包裹聚氨酯泡沫保温材料，减少温度室与环境的热交换。在图2中，所述温度室12外包裹有石英玻璃支架7，所述的石英玻璃支架7由四片石英玻璃熔融焊接呈口字形，顶面和底面尺寸为30mmX 30mm、高为150mm。支架顶面中心位置开一直径为8mm的孔。顶杆8为直径6mm的石英玻璃棒，石英玻璃支架7通过螺栓与支架升降装置连接，位移传感器6与石英玻璃顶杆8连接，试件9产生的变形通过石英玻璃顶杆8传递给位移传感器6，从而最大程度消除环境温度变化对测试结果的影响。在图3中， 温度传感器10置于待测试件预先切割的槽内，然后用热屏蔽材料11进行封闭，从而避免温度室内空气温度的影响而获得试件本身的真实温度。从位移传感器6和温度传感器10采集的信号通过计算机内的数据采集�？榻写淼玫轿露�-变形曲线及温度-膨胀率曲线。
权利要求
1.一种水泥乳化浙青砂浆材料热变形测试仪，包括固定支架，其特征在于所述固定支架上安装有液体循环温度室和位移传感器，所述液体循环温度室的保温腔体内设有试件，所述试件和所述位移传感器通过安装在所述固定支架上的顶杆连接，所述试件上安装有温度传感器。
2.根据权利要求1所述的水泥乳化浙青砂浆材料热变形测试仪，其特征在于所述液体循环温度室包括温度室外壁、温度室内壁、导流隔板、进口和出口，所述温度室外壁和温度室内壁组成密封的腔体，所述腔体设有与温度可控的高低温槽外循环系统连通的进口和出口，所述腔体内设有导流隔板连通进口和出口，所述温度室内壁内侧构成保温腔体，所述温度室外壁外侧包裹有保温层。
3.根据权利要求2所述的水泥乳化浙青砂浆材料热变形测试仪，其特征在于所述保温腔体内设有试件支架。
4.根据权利要求3所述的水泥乳化浙青砂浆材料热变形测试仪，其特征在于所述温度传感器采用嵌入方式或预埋方式布置于试件中。
5.根据权利要求4所述的水泥乳化浙青砂浆材料热变形测试仪，其特征在于所述试件支架和所述顶杆均采用低热膨胀系数的材料制作。
6.根据权利要求5所述的水泥乳化浙青砂浆材料热变形测试仪，其特征在于所述试件支架和所述顶杆采用石英玻璃制作。
7.根据权利要求2所述的水泥乳化浙青砂浆材料热变形测试仪，其特征在于所述保温层采用聚氨酯保温层。
8.根据权利要求1所述的水泥乳化浙青砂浆材料热变形测试仪，其特征在于所述位移传感器和温度传感器与数据采集�？榱�。
全文摘要
一种能够测试大尺寸水泥乳化沥青砂浆材料热变形测试仪，包括固定支架，所述固定支架上安装有液体循环温度室和位移传感器，所述液体循环温度室的保温腔体内设有试件，所述试件和所述位移传感器通过安装在所述固定支架上的顶杆连接，所述试件上安装有温度传感器，本发明针对水泥乳化沥青砂浆为非均质材料的特点，可测试大尺寸的试件，保证试验结果的准确性、代表性。大尺寸的试件支架配合不同长度的石英玻璃顶杆，利于水泥乳化沥青砂浆服役行为及板式轨道结构充填层裂化机理的深化研究。
文档编号G01B21/32GK102419341SQ201110399959
公开日2012年4月18日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者周锡玲, 蔡锋良, 谢友均, �？巳� 申请人:中南大学
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