技术领域
[0001] 本实用新型涉及建筑构件耐火极限试验研究领域，特别涉及一种耐火极限试验中试件变形量测量装置。
背景技术
[0002] 耐火极限试验是通过模拟真实火灾的方式来检测建筑构件耐火性能的一种试验方法，基于此试验的建筑构件包括墙体、顶棚、楼板、梁、柱、防火
门、防火
卷帘、防火窗、防火玻璃、
钢结构防火涂料、防火封堵材料、排烟
阀、防火阀等。通过进行耐火极限试验，可正确地评判被测试件的耐火性能，为建筑设计和验收提供指导性的数据，从而提高
建筑物的火灾安全性。
[0003] 在耐火极限试验过程中，试件由于受火面与背火面温差过大，以及受热面板与芯材
热膨胀系数的差别，在内外热应
力的作用下导致试件局部或整体产生弯曲变形现象。过大的变形容易使试件中的一些固有接缝(如防火门
门框—
门扇，门扇—门扇间；建筑用隔墙板—隔墙板间)发生错位，从而造成缝隙密封失效、烧穿，最终导致试件失去耐火完整性。若变形量过大，还可能会造成构件的整体坍塌。因此，在试验过程中必须对试件的变形量进行实时的监测及记录，变形量数据对于决定试验结果的扩展应用领域非常重要。
[0004] 现有的对耐火极限试验中试件的变形测量方法一般采用在试件背火面建立参照线或参照平面，试验中通过人工测量背火面上固定点与参照线(面)间距离的变化值来计算试件的变形量。这种测量方法虽然较为便捷而且直观，但相对存在着测量
精度低，数据误差大，数据记录缺乏连续性等众多缺点；而且对于某些非
隔热的测试样品，检测人员必须在
温度高达三、四百摄氏度的高温环境下进行数据的测量，存在一定的危险性。
[0005] 常用的变形测量方法分为
接触式测量和非接触测量两种，其中接触式测量常用位移引伸计测量试件标距内的变形，由于耐火极限试验属于高温试验，试件背火面的温度往往会比室温高出近100℃，对于非隔热的试件，背火面温度更有可能高达近500℃，在高温环境下引伸计的引伸臂与试件常用固定的方式(胶接、夹持、
捆绑等)难以适用；同时，由于一般接触式位移
传感器测量行程大多不超过150mm，而且只能单向测量，而一般耐火极限试验中，试件可能会由于受热形变产生较大的、不同方向(向炉内或向炉外)的变形，因此一般的位移引伸计并不适用。例如公开号为WO2013/044455A1的
专利公开了一种高温结构变形放大测量引伸计，该引伸计包括一对引伸杆、两组安装
块、两个连接件、变形放大机构、传感器及传感器
支架，其中引伸杆一端连接安装块，一端紧连被测试件表面，安装块的里侧安装连接件，连接件上安装变形放大机构和传感器支架，传感器支架上安装传感器。该方案存在以下的缺点：(1)需要两个引伸杆均设置在被测试件表面，由于试验过程中试件表面温度较高，一般如胶接、夹持、捆绑等固定方式难以适用，而
焊接的方式也仅适用于金属表面的试件，对于大多数试件，此方案不便于安装使用；(2)在测试中引入了一变形放大机构，要求两个连接件安装在同一条直线上，并且该直线与两根引伸杆的顶端所在直线平行，因此增加了调试的难度。
[0006] 非接触测量主要包括雷达、
超声波、激光等测距方法，其中受环境和大气因素影响最小的就是激光测距。同样的，而一般的激光测距仪器的
工作温度在-10～50(℃)的范围内，随着温度的升高，试件表面的自
辐射现象加重，同时高温气体介质中折射率的变化都将影响激光测距的精度。同时，在耐火试验过程中，试件背火面往往会冒出大量的浓烟，高浓度的烟气对于测量光路会产生折射，散射等影响，从而造成较大的测距误差。
[0007] 因此，需要寻求一种新的用于耐火极限试验中对试件背火面变形测量的装置，该装置不仅需要能够避免试验过程中试件背火面高温及烟气对测试结果的影响，还应能符合标准要求的定点、定时、连续记录的测量要求，而且还能减少人工操作，以避免高温和毒气对试验人员带来的危险。实用新型内容
[0008] 本实用新型的主要目的在于克服
现有技术的缺点与不足，提供一种耐火极限试验中试件变形量测量装置，该装置具有耐高温及烟气
腐蚀、安装方便、测量准确的优点。
[0009] 本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：一种耐火极限试验中试件变形量测量装置，包括压头、探杆、双作用
气缸、压缩气路控制装置、拉绳位移传感器、
模数转换器和计算机，压头紧贴试件表面，探杆一端与压头固定连接，压缩气路控制装置与双作用气缸相连，双作用气缸中的
活塞杆一端与探杆连接，另一端与拉绳位移传感器的牵引绳端相连，拉绳位移传感器通过模数转换器与计算机相连。
[0010] 优选的，所述压头为万向压头，采用耐高温、耐腐蚀的
氧化锆陶瓷材料制成。直径为3-5mm，在气缸作用下，压头可以在试验过程中紧贴各种不同条件下(凹凸不平、不同方向变形等情况)的试件背火面。
[0011] 优选的，所述探杆由
不锈钢多孔管制成，管外径10～30mm，管上孔径1～5mm，长度为100～1000mm。
[0012] 更进一步的，万向压头与探杆通过
螺纹进行连接。
[0013] 优选的，所述双作用气缸为耐高温型、双
活塞杆设计，缸径为20～50mm，最大行程300～800mm。
[0014] 更进一步的，所述双作用气缸的一端活塞杆与探杆以螺纹进行连接，另一端活塞杆连接一个小圆环，并通过
铁钩与拉绳位移传感器相连。
[0015] 优选的，所述拉绳位移传感器为
电压或
电流输出型，输出
信号的种类为0～5V或4～20mA，测量行程长为0～1200mm。
[0016] 具体的，所述压缩气路控制装置包括通过气管依次相连的转向阀、压力表、
油雾器、溢流式精密调压阀、
过滤器及压缩气源，双作用气缸通过软接管与转向阀相连。
[0017] 更进一步的，所述转向阀的形式为三位五通中位封闭式。通过阀门切换可使气缸左右移动，便于测量装罝元件位罝调整和万向压头与试件
定位安装。
[0018] 更进一步的，所述溢流式精密调压阀能调节控制输出0.05～0.2Mpa的稳定压力，并带有溢流调压功能。
[0019] 更进一步的，所述压缩气源采用经一次减压及初步过滤
净化，压力稳定在0.35Mpa左右的压缩空气。
[0020] 本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
[0021] 1、本实用新型对接触式位移测量的装置和方法进行改良，以耐高温的万向压头作为触点与试件背火面接触，并采用富有弹性的稳定的低气压取代一般接触式位移传感器中的
弹簧复位功能，保证测量系统在试件产生不同的变形状况下均能紧密接触。
[0022] 2、本实用新型采用不锈钢探杆配合耐高温气缸，使拉绳位移传感器成功延伸至距离试件背火面1米以外的地方，最大程度的减少了高温及烟气对测试仪器使用带来的损害，大大延长测量仪器的寿命。而且能避免在高温环境下进行人工测量工作，减少了危险性。
[0023] 3、本实用新型使用双作用气缸实现了试件在
水平方向上的自由变形，并采用大量程的拉绳位移传感器进行测量，从而实现了对耐火极限试验中试件产生的双方向的(向炉内或炉外)以及较大变形量的位移进行测量。而且，通过模数转换器将
模拟信号转换为
数字信号直接输出至计算机，由计算机对数字信号进行记录，大大减少检验误差，可以最大程度上保证测量数据的准确性。
附图说明
[0024] 图1是本实用新型装置的结构示意图。
[0025] 图2是本实用新型中压缩气路控制装置的结构示意图。
具体实施方式
[0026] 下面结合
实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0027] 实施例1
[0028] 如图1所示，本实施例一种耐火极限试验中试件变形量测量装置包括竖直耐火试验炉1、测试样品2、万向压头3、不锈钢探杆4、双作用气缸5、压缩气源控制装置6、拉绳位移传感器7、模数转换器8、计算机9。其中测试样品2经由吊机吊至试验炉1内，万向压头3与测试样品2背火面变形测量点紧密相连，万向压头3与不锈钢探杆4相连，不锈钢探杆
4与双作用气缸5的一端活塞杆相连，双作用气缸5与压缩气源控制装置6相连，双作用气缸5的另一端活塞杆与拉绳位移传感器7的牵引绳相连，拉绳位移传感器7直接
输出信号至模数转换器8，模数转换器8将信号传递给计算机9。
[0029] 本实施例中，测试样品2为变形量较大的木质防火门，万向压头3由氧化锆陶瓷材料制成；不锈钢探杆4由多孔的耐高温304不锈钢管制成，不锈钢管外径20mm，管上孔径3mm，长度800mm。
[0030] 本实施例中，双作用气缸5选用耐高温型，双活塞杆设计，缸径35mm，最大行程500mm。
[0031] 本实施例中，拉绳位移传感器7选用电压输出型，输出信号的种类为0～5V，测量行程长500mm，模数转换器8为6位半精度的模数转换器。
[0032] 本实施例中采用的压缩气路控制装置如图2所示，由转向阀10、压力表11、油雾器12、溢流式精密调压阀13、过滤器14及压缩气源15通过气管依次连接而成。
[0033] 上述装置的测量过程是：在试件受热变形时，由于万向压头紧密接触试件表面，与压头相连的探杆在试验过程中跟随试件变形而水平移动，在压缩气路控制装置配合下，探杆带动双作用气缸的活塞杆前进或后退，从而牵引拉绳位移传感器工作，拉绳位移传感器输出模拟信号，然后通过模数转换器转
化成数字信号后由计算机测量并记录。
[0034] 具体包括如下步骤：应用时首先开启压缩气源控制装置6，通过调节精密调压阀调整输出压力约为0.05MPa，并使万向压头3紧贴测试样品2的背火面
指定变形测量
位置，并通过换向阀调节双作用气缸5的活塞杆至行程中点，同时将拉绳位移传感器7的牵拉绳与双作用汽缸5一端活塞杆挂钩相连，并调节至行程的中点。设备装配完毕后，将测量数据归零，开始试验。
[0035] 若试验过程中试件受热向炉内变形，经过压缩气源控制装置6输出稳定低气压驱动压力产生推力，推动双作用气缸3活塞杆向试验炉方向运动，使不锈钢探杆2跟随试件变形移动，万向压头1持续紧贴试件背火面，同时另一端活塞杆同时向前运动，拉动拉绳位移传感器7的牵引绳，位移传感器开始工作，产生位移信号输出至模块转换器8，由计算机9对数字信号进行分析，并记录试件向炉内的变形量测量值。
[0036] 若试验过程中试件向炉外变形，不锈钢探杆4受变形力作用被推向炉外，压缩双作用气缸5的活塞杆造成气缸内气压升高，压缩气源控制装置中的溢流式精密调压阀开始通过溢流孔缓慢排气，以维持气缸产生的推动力稳定。双作用气缸3另一端活塞杆往炉外方向运动，拉绳位移传感器在内置弹簧的作用下回缩，位移传感器开始工作，产生位移信号输出至模块转换器8，由计算机9对数字信号进行分析，记录试件向炉外的变形量测量值。
[0037] 实施例2
[0038] 本实施例除下述特征外其他结构同实施例1：
[0039] 本实施例中，测试样品2为变形量较小的蒸压
混凝土砖墙，万向压头3由氧化锆陶瓷材料制成；不锈钢探杆4由多孔的耐高温304不锈钢管制成，不锈钢管外径10mm，管上孔径2mm，长度500mm。
[0040] 本实施例中，双作用气缸3选用耐高温型，双活塞杆设计，缸径20mm，最大行程300mm。
[0041] 本实施例中，拉绳位移传感器7选用电压输出型，输出信号的种类为0～5V，测量行程长300mm，模数转换器8为6位半精度的模数转换器。
[0042] 实施例3
[0043] 本实施例除下述特征外其他结构同实施例1：
[0044] 本实施例中，测试样品2为变形量较大的非隔热的钢质防火门，万向压头3由耐高温的氧化锆陶瓷材料制成；不锈钢探杆4由多孔的耐高温304不锈钢管制成，不锈钢管外径30mm，管上孔径5mm，长度1000mm。
[0045] 本实施例中，双作用气缸3选用耐高温型，双活塞杆设计，缸径50mm，最大行程800mm。
[0046] 本实施例中，拉绳位移传感器7选用电流输出型，输出信号的种类为4～20mA，测量行程长1200mm，模数转换器8为6位半精度的模数转换器。
[0047] 上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
