Дилатометр Советский патент 1980 года по МПК G01N25/16 

(54) ДИЛАТОМЕТР

Предлагаемое изобретение относится к технике теплофизкческогчэ эксперимента, в частности к устройствам измерения температурных деформаций твердых материалов и может быть использовано при изучении физике-механических процессов, связанных с измене{ ием температурных деформаций пористых материалов, а также для получения справочных даннь1Х о температурных деформациях материалов в напряженном состоянии, вызванном внеш ними нагрузками. Известны дилатометры основными узлами которых являются измерительтю и регистрирующие устройства, но все О1Ш предназначены только измерения предназначены только для измерения тем пературных деформаций образцов, не находящихся под нагрузкой. Ближайшим техническим решением яв- . ляется дилатометр 2 J , состоящий из термостата, трубы, кварцевых толкателей опирающихся на образцы, ролика с зеркальцем и постоянного магнита. Регистрируюшее устройство, включающее в себя автоколлимационную трубу и микрометрическую гоповку, закреплено на основании. Недостаток протчэтипа заключается в том, что он не позволяет проводить измерения тепловогю коэффициента теплового . расширения . (ТКЛР) материалов, находящихся под нагрузкой. Оценки ТКЛР образцов, испытывающих осевое нагружение, -определяются по дилатометрическим . данным с невысокой точностью. Целью изобретения является повьтше1ше точности определения ТКЛР материалов, находящихся пой нагрузкой. Это достигается тем, что дилатометр снабжен гидравлическим прессом, расположенным в термостате и состоящем из порошка и корпуса, и датчиком осевой нагрузки. На чертеже представлена принципиальная схема дилатометра. Дилатометр состоит из помещаемого в Термостат 1 гидравлического пресса, сосТ авными частями которого являются корпус 2, столик 3 и поршень 4, а такж Ролкатепь 5 с держателем 6 и роликом с зеркальцем 7, толкателя 8 с ярмом 9 и магнитом iO, для передачи давления от компрессора используют трубку Не малым внутренним сечением. Регистриру щее устройство включает в себя автокол лимационную трубу 12, микрометрическу головку 13 и датчик осевой нагрузки 17 Б нижней части гидравлического прес выполнено цили 1дрическое отверстие для размещения поршня, к верхней части пресса кренится столик. Толкатели 5, 8 выполнены из кварца, tDv-ieromero как известно, крайне малый коэффициент, теплового расширения. Детал например, держатель, ярмо, изготовлены из шшара, который также отличается ма лым коэффициентом теплового линейного расширения. Гидравлический пресс крепится к термостату при помощи тонкостенных трубок малого диаметра, выполненных из нержавеющей стали, отличающийся малой тепло проводностью. Гидравлическая система снабжена раз делителем, обеспечивающим 1юрмальную работу компрессора, работающего на касторовом масле, в то время как в прессе рабочей жидкостью является масло АМГ-1О. Компрессор и датчшс осевой нагрузки 17 выполнены совместно на базе грузопорщневого манометра, в который введена система автоматического поддержания заданного давления. Дилатометр работает следующим образом. Образец 14, закрепленными на нем пружинными разъемными кольцами на расстоянии друг от друга, равном заранее выбрагшой измерительной базе, установленный на порилге 4 гидравлического пресса, при подаче гидравлического давления поджимается к столику 3. Изменение дшпц. образца на выбранной базе передается через толкатели 5 и 8, устанавливаемые на торцовых поверхностях пружгашых разъемных колец 15, ролику с зеркальцем 7 и держателю 9, по углу поворота зеркальца 7 с помощью автоколлимаиионной трубы 11 и микрометрической головки 12 определяют расширение исследуемого образца, как разность перемещения толкателей. Перетлещение поршня 4 в исходное положение осуществляется ввинчиванием конических винтов 16, устанавливаемых в корпусе 2 гидравлического пресса, в отверстие с фасками поршня 4. Усилие, развиваемое прессом, составляет примерно 50ОО юге при гидравлическом давлении в цилиндрической полости корпуса 25О кг/см . Измерение температурных деформаций вьшолняют в интервале температур от +2О до . Ма1ссимально допустимый ход поршня 2 мм (из условия возврата поршня в исходное положение коническими винтами). Чувствительность дилатометра составляет 1.1О мм. Термостатирование образца, устанавливаемого в прессе, производится с точностью ±О, 1 С. Заданная нагрузка поддерживается постоянной в течение необходимого времени задатчиком давления. Для исследования изготовляют образцы цилиндрической формы, диаметр которых равен ЗО мм, а длина - 9О мм. Характерной особенностью температурных деформаций влажных пористых материалов, в том числе бетонов, при отрицательных температурах является то, . 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 насьщ1ение порогового пространства водой может составлять 7О-80%. При замораживании такого материала вода, переходя в лед, увеличивается в объеме примерно на 9%. Это приводит к появлению гидравлического давления в порах материала и его дополнительному расширению. Фазовый переход воды в лед происходит в интервале температур от О до в зависимости от 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