魏民

黃河水利科學研究院（450003）

一種砂、石骨料堅固性測試用恒溫養(yǎng)護設備設計

魏民

黃河水利科學研究院（450003）

目前，砂、石骨料堅固性測試中應用的恒溫養(yǎng)護設備多依靠水加熱滿足溫濕度要求，養(yǎng)護過程產生的大量水蒸氣會影響浸泡骨料的硫酸鈉溶液濃度，影響測試精度；同時，硫酸鈉溶液還會對養(yǎng)護設備產生一定腐蝕，為了保證測試精度，減少硫酸鹽溶液對養(yǎng)護設備的腐蝕，設計一種新型養(yǎng)護設備滿足工程材料檢測需要。

砂、石骨料；堅固性；恒溫養(yǎng)護設備

0 引言

骨料的堅固性反映了骨料在氣候、外力或其他物理因素作用下抵抗崩解的能力,在試驗室內一般使用硫酸鹽浸泡法和凍融法，即利用水結冰或硫酸鈉在巖石內部縫隙中結晶膨脹形成應力來鑒定骨料的抗脹裂能力[1]。不同類型混凝土工程均要求對砂石骨料堅固性進行測試以檢驗骨料是否達標，如《水工混凝土試驗規(guī)程》（SL 352-2006）的規(guī)定[2]，堅固性試驗是將已篩分好的不同粒徑的砂、石骨料,浸入盛有硫酸鈉溶液的恒溫試驗箱中，溶液的體積要不小于砂、石骨料的5倍，試驗箱內溶液的溫度要保持在20～25℃的范圍內，在規(guī)定的試驗步驟完成后，計算砂、石骨料的質量損失百分率確定能否滿足施工要求。

目前，材料試驗的恒溫養(yǎng)護設備較多是依靠水加熱滿足溫濕度要求的，這種方式會產生大量水蒸氣，從而影響硫酸鈉溶液純度，硫酸鈉溶液長期放置還會對養(yǎng)護箱產生氧化腐蝕，已有的養(yǎng)護設備或價格相對較高或要根據(jù)工程現(xiàn)場實際需求定制，為滿足現(xiàn)場試驗室砂、石骨料堅固性試驗要求，同時兼顧經濟與適用性要求，根據(jù)有關規(guī)程規(guī)范、石骨料堅固性試驗原理，設計制作一種砂、石骨料堅固性測試用恒溫養(yǎng)護設備。

1 工作原理

恒溫養(yǎng)護設備主要包括溫度控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)及附件，見圖1。

1.1 溫度控制系統(tǒng)

恒溫養(yǎng)護設備溫度調節(jié)是通過溫度傳感器采集數(shù)據(jù)，經溫度控制器（微型信息處理器）調控加熱系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，實現(xiàn)溫度轉換，以達到恒溫養(yǎng)護所需的溫度。溫度控制器（SZC-2型）見圖2，控溫范圍0～100℃，溫度波動≤±0.5℃，均勻度±2℃。

圖1 恒溫養(yǎng)護設備

圖2 溫度控制器

1.2 冷卻與加熱系統(tǒng)

采用容積為70 L的2級能耗冰柜設計制作冷卻與加熱系統(tǒng)箱體（見圖3），冷卻過程通過冰柜自身降溫功能實現(xiàn)，加熱過程通過在冰柜底部布置加熱盤加熱實現(xiàn)（見圖4），加熱盤由不銹鋼制作，采用多點加熱方法，可使其溫度均勻升高，加熱盤上部有多個支點用于放置盛放硫酸鈉溶液的容器，每個支點就是一個加熱點，既保證了加熱均勻，也保證了盛放硫酸鈉溶液的容器穩(wěn)定放置；溫度感知通過溫度傳感器進行，傳感器采用抗氧防腐材料制作以便于測定硫酸鈉溶液溫度（見圖5）。通過線路控制，將冰柜與加熱盤的電源線分別接在溫控器的2個輸出端口，通過溫度傳感器感知溫度并由溫控器控制溫度從而實現(xiàn)了冷熱交替控溫。

圖3 冷卻與加熱系統(tǒng)箱體

圖4 加熱盤

圖5 溫度傳感器

圖6 不銹鋼容器

1.3 設備附件

恒溫養(yǎng)護設備主要附件為盛放硫酸鈉溶液的不銹鋼容器（見圖6）。

2 結語

該恒溫養(yǎng)護設備滿足了砂、石骨料堅固性測試對溫度控制的要求，操作方便，控溫效果好，實現(xiàn)了冷熱控制一體化，適合各類建設工程現(xiàn)場試驗室使用，為工程建設提供了必須的原始數(shù)據(jù)資料，同時能夠較大程度減少設備費投入,節(jié)省外委檢測費用，經濟和社會效益明顯。

[1]李光偉.人工骨料的特性與高拱壩混凝土人工骨料的選擇[J].水電站設計,2008(3).

[2]SL 352-2006,中華人民共和國水利部.水工混凝土試驗規(guī)程[S].北京:中國水利水電出版社,2006.