Дилатометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

„„750355

Союз Советсник

Социапистинесниа

Республик (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 01.08.77 (21) 2515343/18-25 (5I )M. Кл.

501 N 25/18 с присоединением заявки №

Гооударстевииый комитет (23) П рипритет ло делам изобретеиий. и открытий

Опубликовано 23.07.80. Бюллетень № 27 (53) УДК 536,41 (088.8) Дата опубликования описания 25.08.80

В. А. Немчинов, В. И. Иванов. И. И. Лнфанов, А. Г. Ким и М. A. Роэенман (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ДИЛАТОМЕТР

Предлагаемое изобретение относится к технике теплофизического эксперимента, в частности к устройствам измерении температурных деформаций твердых материалов и может быть использовано при изучении физико-механических процессов, S связанных с изменением температурных деформаций пористых материалов, а также для получения справочных данных о температурных деформациях материалов

<0 в напряженном состоянии, вызванном внешними нагрузками.

Известны дилатометры 11, основными

r узлами которых являются измерительные и регистрирующие устройства, но все они т5 предназначены только измерения предназначены только для измерения температурных деформаций образцов, не находящихся под нагрузкой.

Ближайшим техническим решением яв. ляется дилатометр(2), состоящий из термостата, трубы, кварцевых толкателей, опирающихся на образцы, ролика с зеркальцем и постоянного магнита. Реги2 стрирующее устройство, включающее в себя автоколлимационную трубу и микрометрическую головку, закреплено на основании.

Недостаток прототипа заключается в том, что он не позволяет проводить измерения теплового коэффипиента теплового. расширения . (ТКЛР) материалов, находящихся под нагрузкой, Оценки ТКЛР образцов, испытывающих осевое нагружение,.определяются по дилатометрическим данным с невысокой точностью.

Целью изобретения является повышение точности определения ТКЛР материалов, находящихся под нагрузкой.

Это достигается тем, что дилатометр снабжен гидравлическим прессом, расположенным в термостате и состоящем из порошка и корпуса, и датчиком осевой

HBppуэки.

На чертеже представлена принципиальная схема дилатометра.

750355

Дилатометр состоит из помещаемого в термостат 1 гидравлического пресса, сос авными частями которого являются корпус 2, столик 3 и поршень 4, а также, йолкатель 5 с держателем 6 и роликом с зеркальцем 7, толкателя 8 с ярмом 9 и магнитом 10; для передачи давления от компрессора используют трубку ll c малым внутренним сечением. Регистрирующее устройство включает в себя автокол- 10 лимационную трубу 12, микрометрическую головку 13 и датчик осевой нагрузки 17. ф

Перемещение поршня 4 в исходное положение осуществляется ввинчиванием конических винтов 16, устанавливаемых в корпусе 2 гидравлического пресса, и отверстие с фасками поршня 4.

Усилие, развиваемое прессом, составляет примерно 5000 кгс при гидравлическом давлении в цилиндрической поЪ лости корпуса 250 кг/см

Измерение температурных деформаций выполняют в интервале температур от о

+20 до -60 С.

Б нижней части гидравлического пресса выполнено цилиндрическое отверстие для размещения поршня, к верхней части пресса крепится столик.

Толкатели 5, 8 выполнены из кварца, имеющего как известно, крайне малый коэффициент. теплового расширения. Детали, О например, держатель, ярмо, изготовлены из инвара, который также отличается малым коэффициентом теплового линейного расширения.

Гидравлический пресс крепится к тер25 мостату при помощи тонкостенных трубок малого диаметра, выполненных из нержавеющей стали, отличающийся малой теплопроводностью.

Гидравлическая система снабжена разделителем, обеспечивающим нормальную работу компрессора, работающего на касторовом масле, в то время как в прессе рабочей жидкостью является масло ЛМГ-10. Компрессор и датчик осевой

)5 нагрузки 17 выполнены совместно на базе грузопоршневого манометра, в который введена система автоматического поддержания заданного давления.

Дилатометр работает следующим образом.

Образец 14, закрепленными на нем пружинными разъемными кольцами на расстояшпт друг от друга, равном заранее выбранной измерительной базе, уста45 новленный на поршне 4 гидравлического пресса, при подаче гидравлического давления поджимается к столику 3. Изменение длтшы образца на выбранной базе передается через толкатели 5 и 8, устанавливаемые на торцовых поверхностях пружинных разъемных колец 15, ролику с зеркальцем 7 и держателю 9, по углу поворота зеркальца 7 с помощью автоколлимационной трубы 11 и микромет55 рической головки 12 определяют расширение исследуемого образца, как раз— ность перемещения толкателей.

Максимально допустимый ход поршня—

2 MM (из условия возврата поршня в исходное положение коническими винтами) .

Чувствительность дилатометра составляет 1.10 мм.

Термостатирование образца, устанав— ливаемого в прессе, производится с точностью 10,1 С.

Заданная нагрузка поддерживается постоянной в течение необходимого времени задатчиком давления.

Для исследования изготовляют образцы цилиндрической формы, диаметр которых равен 30 мм, а длина — 90 мм.

Характерной особенностью температурных деформаций влажных пористых материалов, в том числе бетонов, при отрицательных температурах является то, Ф что на тепловое расширение скелета материала накладываются деформации, вызванные расширением воды при ее переходе в лед, которая в реальных условиях всегда находится в порах материала.

Степень водонасыщения пор зависит от условий эксплуатации сооружения.

Так, при контакте материала с водой под действием капиллярного всасывания

4 насыщение порогового пространства водой может составлять 70-80%.

При замораживании такого материала вода, переходя в лед, увеличивается в объеме примерно на 99о. Это приводит к появлению гидравлического давления в порах материала и его дополнительному расширению. Фазовый переход воды в лед происходит в интервале температур от 0 до -60 С в зависимости от о размеров пор. Гидравлическое давление может развиваться только в таких порах, где более 91% объема заполнено водой и отсутствуют условия ее отжатия в свободное поровое пространство вследствие образования ледяных пробок или большего гидравлического сопротивления

750355

UHHHIN Заказ 464l/34 Тираж 1019 Подписное

Филиал ППП Патетн, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 истечению воды в свободное от воды пространство.

Это обстоятельство дает основание полагать, что наличие внешнего обжатия материала, например, при его работе в реальных напряженных элементах конструкций, уменьшит деформации, вызванные замораживанием воды в порах, поскольку

° обжатие, противодействуя расширению, вызовет дополнительное кратковременное нарастание давления и более интенсив-. ное истечение воды в свободные поры.

ЭтФ особенности температурных деформаций следует учитывать при расчете прочности и трещиностойкости железобетонных конструкций.

Внедрение предлагаемого изобретения обеспечит получение более достоверных оправочных данных о температурных деформациях строительных материалов. Это повысит точность расчетов температурных напряжений строительных конструкций, что в свою очередь позволит получить экономию строительных материалов.

Формула изобретения

Пилатометр, содержащий термостат, опорный столик, толкатели, систему peg гистрации перемацения толкателей и термодатчик, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности определения термического коэффициента линейного расширения материала, находят шегося под осевой нагрузкой, дилатометр снабжен гидравлическим прессом, расположенным в термостате и состояшим из поршня и корпуса, и датчиком осевой нагрузки. !

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Аматуни А. H. Методы и приборы для определения температурных коэффициентов линейного расширения материа-. лов, М., 1972.

2 Авторское свидетельство СССР №248294, кл. 6 0J Й 25/16, 1968.