КАМЕРА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ БЕТОНА И ДРУГИХ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ НА МОРОЗОСТОЙКОСТЬ

Полезная модель относится к испытательной технике, а именно - к машинам для испытаний на морозостойкость, и может быть использована для проведения испытаний образцов бетона и других твердых материалов воздействием отрицательных температур при заданных параметрах температуры, а также испытаний на механическое воздействие, типа трение, при отрицательных температурах и испытания на воздействие резкого перепада температур.
Из существующего уровня техники известен способ испытания на воздействие окружающей среды и устройство для осуществления этого способа (JP 4805963 B2; 02.11.2011), характеризующийся тем, что в основе метода лежит воздействие заданной отрицательной температуры и заданной влажности в течение заданного времени, после чего температура и влажность в камере меняются, и образец испытываемого материала находится под воздействием иной заданной отрицательной температуры и влажности. Изменения температурного уровня и влажности могут происходить неоднократно, образуя цикл воздействий различных условий с различными отрицательными температурами и влажностью. Данный цикл определяется методикой испытаний для каждого конкретного испытываемого образца.
Также известно устройство для проведения испытаний (JP 4673669 B2; 20.04.2011), характеризующееся тем, что для обеспечения воздействия на испытываемый образец различных сред предусматривается наличие двух камер, расположенных в одном общем корпусе, одна над другой. В одной из камер поддерживается отрицательная температура, с помощью холодильного агрегата, расположенной вне объема камеры, а во второй камере -положительная температура. Таким образом, при перемещении испытываемого образца из низкотемпературной камеры в высокотемпературную имитируются условия «теплового удара». Камеры изолированы друг от друга, однако предусматривают возможность быстрого перемещения испытываемых образцов из одной камеры в другую с помощью подвижной стойки, одновременно являющейся стенкой, разделяющей камеры. Теплообмен интенсифицируется за счет принудительной циркуляции воздуха. На момент перемещения испытываемых образцов из низкотемпературной камеры в высокотемпературную, циркуляция воздуха прекращается.
Недостатком известного изобретения является то, что это устройство не обеспечивают возможности испытаний на сопротивление механическому воздействию, в частности трению, в условиях заданной температуры, или при воздействии «теплового удара»; также недостатком является то, что камера не предусматривает возможности испытывать образцы, погруженные в жидкую среду. Данные виды испытаний обязательны, согласно стандартам Российской Федерации и международным стандартам, для испытаний, например, бетона на морозостойкость.
Заявляемое устройство позволит получить новый, по сравнению с описанным устройством (JP 4673669 B2; 02.11.2011), технический результат, который заключается в создании такой многофункциональной испытательной климатической камеры, которая позволит подвергать испытываемый образец воздействию различных задаваемых отрицательных температур в течение задаваемого времени, в том числе и при погружении образцов в жидкую среду, согласно циклу, определяемому методикой проведения испытаний на морозостойкость для образцов бетона и других твердых материалов, а также позволит подвергать испытываемый образец механическому воздействию, в частности трению, в условиях заданной низкой температуры, либо в условиях высокой температуры.
Указанный технический результат можно получить с помощью заявляемой камеры для испытания бетона на морозостойкость, включающей два изолированных объема для климатических испытаний образцов, первый из которых позволяет подвергать образцы последовательному воздействию различных отрицательных температур по заданному циклу, определяемому методикой испытаний с помощью холодильного агрегата, в том числе подвергать воздействию отрицательных температур образцы испытываемого материала, помещенные в воду или иную жидкость; также в первом объеме предусмотрена система подачи и слива жидкости при отеплении испытываемых образцов во внутреннем объеме камеры; второй объем испытательной климатической камеры способен поддерживать заданную отрицательную температуру, получаемую с помощью холодильного агрегата, или высокую положительную температуру, получаемую с помощью термоэлектрообогревателя, при этом в задаваемых условиях во втором объеме проводятся испытания на механическое воздействие, например истирание, с помощью круга истирания лабораторного, типа ЛКИ-4 или аналогичного устройства.
Принципиальная схема разрабатываемого устройства приведена на рисунке 1.
Камера для испытаний образцов бетона и других твердых материалов на морозостойкость 1 представляет собой напольную конструкцию прямоугольной формы. Конструктивно камера разделена на три части: теплоизолированный рабочий объем для проведения цикла испытаний образцов на морозостойкость 3; теплоизолированный рабочий объем для проведения испытаний на механическое воздействие, например, истираемость, при низких или высоких температурах 4; и машинное отделение 2. Машинное отделение, в свою очередь, включает три секции: в верхней секции размещается блок контроля и управления 5; в средней секции - парокомпрессионный холодильный агрегат 6, за исключением воздухоохладителя; в нижней секции - элементы системы оттаивания испытываемых образцов бетона.
В верхней части теплоизолированного рабочего объема для проведения цикла испытаний образцов на морозостойкость 3 размещен типовой воздухоохладитель 7, состоящий из испарителя, циркуляционного вентилятора и электрообогревателя оттайки испарителя, который являются частью холодильной машины и соединен с холодильным агрегатом 6 технологическими трубопроводами, а также электродвигатель вентилятора воздухоохладителя соединен с блоком контроля и управления 5. В нижней части рабочего объема 3 на поддон 18 размещаются испытываемые образцы; или контейнер 10 с испытываемыми образцами, в зависимости от режима проводимых испытаний. Контейнер 10 соединен с элементами системы оттаивания - трубопроводами 15, 16: трубопровод 15 предназначен для подачи рассола в контейнер 10 из системы оттаивания, трубопровод 16 предназначен для возврата рассола из контейнера 10 в систему оттаивания.
Теплоизолированный рабочий объем для проведения испытаний на механическое воздействие, например, истираемость, при низких или высоких температурах 4 включает в себя расположенный в верхней части рабочего объема воздухоохладитель 8, аналогичный воздухоохладителю 7 и электрообогреватель 9 для нагрева камеры. Испаритель воздухоохладителя 8 также соединен с холодильной машиной 6, а электродвигатель вентилятора воздухоохладителя и электрообогреватель 9 - с блоком контроля и управления 5. В нижней части рабочего объема 4 может быть установлен круг истирания лабораторный, типа ЛКИ-4 или аналогичный 17, или другое лабораторное оборудование для испытаний материалов на механическое воздействие при низких или высоких температурах, подключаемое к системе электропитания камеры 1.
Система оттаивания образцов включает в себя: контейнер для испытуемых образцов 10; бак для хранения и подготовки рассола 11; циркуляционный насос 12; электронагреватель подогрева рассола 13; фильтры механической очистки оборотного рассола 14; трубопроводы подачи 15 и возврата 6 рассола; трубопровод слива отработанного рассола 19; и, помимо этого, запорную арматуру, датчики температуры и уровней рассола.
Для автоматизированного управления всеми режимами испытаний камера оборудована микропроцессорной системой управления и контроля на базе программируемого контроллера 5.
Предлагаемая камера для испытаний образцов бетона и других твердых материалов на морозостойкость производить различные виды испытаний на морозостойкость:
- режим 1: автоматизированное циклическое проведение испытаний образцов бетона на морозостойкость;
- режим 2: проведение единичного цикла испытаний образцов бетона на морозостойкость;
- режим 3: автоматизированное циклическое проведение испытаний образцов бетона на морозостойкость с воздушным отеплением;
- режим 4: проведение испытаний образцов на механическое воздействие, например, истираемость при низких температурах или высоких температурах, а также, при необходимости, хранение образцов бетона и других строительных материалов при низких температурах или высоких температурах;
- режим 5: испытание образцов бетона и других твердых материалов на воздействие резкому перепаду температур (воздействие теплового удара).
В режимах 1, 2 и 3 работа камеры 1 осуществляется следующим образом: с помощью блока контроля и управления 5 включается холодильный агрегат 6, которая обеспечивает охлаждение объема 3 до необходимой температуры с помощью воздухоохладителя 7. При этом, в режиме 1 образцы бетона или других строительных материалов в индивидуальных контейнерах, заполненных рассолом помещаются в контейнер для испытуемых образцов 10. Контейнер 10 устанавливается на поддон 18. В режиме 2 и 3 образцы в индивидуальных контейнерах устанавливаются непосредственно на поддон 18. Далее холодильный агрегат (6) обеспечивает посредствам воздухоохладителя 7 воздействие на образцы различных отрицательных температур по следующей циклограмме:
Количество циклов, а также их продолжительность определяется программой испытаний, индивидуально для каждого отдельного случая.
После проведения необходимого количества испытательных циклов, в режиме 1 выключается холодильный агрегат 6 и вентилятор воздухоохладителя 7 и включается система оттаивания. Из бака хранения и подготовки рассола 11 через трубопровод подачи рассола 15 с помощью циркуляционного насоса 12 в контейнер 10 подается рассол, подогреваемый электронагревателем 13. При заполнении контейнера 10 происходит перелив в поддон 18, откуда рассол по трубопроводу возврата рассола 16 возвращается в бак для хранения и подготовки рассола 11, проходя через фильтр очистки 14. Время оттаивания образцов подогреваемым рассолом определяется программой испытаний.
После проведения цикла испытаний в режиме 2 (единичный цикл испытаний образцов бетона на морозостойкость) образцы извлекаются из объема 3 и отепляются вне камеры.
После проведения необходимого количества испытательных циклов, в режиме 3 выключается холодильный агрегат 6, воздухоохладитель 7 переключается в режим оттаивания. Оттаивание образцов происходит в объеме 3 при искусственной циркуляции воздуха.
При испытаниях в режиме 4 - испытуемые образцы закрепляются в лабораторный круг истирания (типа ЛКИ-4 или аналогичный) или другое лабораторное оборудование 17, установленный в нижней части объема 4, после чего задается с помощью блока контроля и управления 5 требуемая температура в рабочем объеме - отрицательная с помощью холодильного агрегата 6 и воздухоохладителя 8 или положительная с помощью электронагревателя 9 и воздухоохладителя 8 вентилятор которого создает в объеме 4 циркуляцию воздуха при выключенном холодильном агрегате 6. По достижении требуемого значения температуры включается круг истирания (или другое оборудование) и проводятся испытания на механическое воздействие при пониженных или повышенных температурах.
Режим 5 позволяет провести испытания на «тепловой удар». Для проведения испытаний в режиме 5 образцы помещаются на поддон 18 объема 3, в котором с помощью холодильного агрегата 6 и воздухоохладителя 7 уже достигнута определенная заданная с помощью блока контроля и управления 5 отрицательная температура. Образцы выдерживаются длительное время в объеме 3. При этом в объеме 4 обеспечивается с помощью электронагревателя 9 и воздухоохладителя 8 положительная температура, задаваемая с помощью блока контроля и управления 5. После длительного выдерживания образцов в объеме 3, они перемещаются в объем 4, что обеспечивает резкий перепад температур («тепловой удар»). Перемещение образцов или поддона с образцами из одного объема в другой осуществляется вручную, либо с помощью механических устройств типа подъемника или штабелера - в зависимости от веса и температур испытательных сред.
Работа камеры при проведении испытаний соответствует требованиям ГОСТ 10060.2 и требованиями международного стандарта ASTM (С 290-57Т, С 291-57Т, С 292-57Т и С 310-57Т), которые регламентируют методики проведения испытаний бетонов на морозостойкость.