专利名称：一种抗爆试验装置及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种抗爆试验装置及其使用方法。
背景技术：
随着我国城市地下工程和隧道交通工程的发展，有关地下工程和隧道的结构安全 性越来越受到重视。其中，地铁和隧道的内部结构抗爆性成为最受关注的重点之一。传统进行抗爆性研究通常采用炸药来模拟爆破，其危险性较高，测试工作需要在 国家指定的专门实验室进行，并且，该类实验室一般隶属军事部门，不对民用机构开放或需 要较复杂的审批程序，给普通科学研究带来不便。

发明内容
本发明的目的在于提供一种抗爆试验装置及使用方法。本发明提出的抗爆试验装置，由空气炮1、空气压缩机8、爆破喷管9、钢弹珠11和 计重器12组成，空气炮1的进气阀5与空气压缩机8的出气口通过进气软管6连接，爆破 喷管9 一端通过法兰与空气炮1连接；爆破喷管9另一端设有带缩口的爆破喷口 10，爆破 喷口 10上设有钢弹珠11，钢弹珠11的直径根据待测试样的抗爆水平确定，使用前，将水泥、 树脂等胶凝材料与钢弹珠11预先固化在一起，成型为与爆破喷口 10的形状一致，且其直径 略大于爆破喷口 10的直径；计重器12放置于爆破喷口 10下方。本发明中，空气炮1上还设有气压表4、电磁阀2、安全阀3，其体积(型号)可以从 50升到500升之间选择。本发明中，空气压缩机8的排气量可从0. 1立方米/分钟至4立方米/分钟之间 选择。本发明中，钢弹珠11直径可以从5毫米至50毫米之间选择，
本发明中，计重器12上放置测试样14，计重器12和测试样14均位于防护罩13内。本发明提出的抗爆试验装置的使用方法，具体步骤为将测试样14放在计重器12 上，根据需要的爆破当量要求换算出空气炮1的压力，当空气压缩机8向空气炮1充气到所 计算的压力时，开启空气炮1上的电磁阀2，使钢弹珠11被空气炮1瞬时释放的气体爆破并 冲击测试样14，最后根据测试样14受到的冲击破坏情况以及冲击造成的计重计读数变化 来评价试样的抗爆性能。本发明采取气体爆破的形式，开发一种新型抗爆性试验装置，利用已有的成熟气 压控制技术，能够比较便利、准确地调节气体爆破当量，从而针对不同爆破程度实现对结构 及防护材料受爆破影响的细致研究。


图1为本发明装置的示意图。图中标号1为空气炮；2为电磁阀；3为安全阀；4为气压表；5为进气阀；6为进气软管；7为台面；8为空气压缩机；9为爆破喷管；10为爆破喷口 ；11为钢弹珠；12为计重 器；13为防护罩；14为测试样。
具体实施例方式下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。实施例1 如图所示，本装置由空气炮1、空气压缩机8、爆破喷管9、钢弹珠11和计 重器12组成；空气炮1与空气压缩机8之间由进气软管6连接，爆破喷管9通过法兰与空 气炮1连接；空气炮1上配有气压表4、电磁阀2、安全阀3和进气阀5，其体积(型号)可以 从50升到500升之间选择；空气压缩机8的排气量可从0. 1立方米/分钟至4立方米/分 钟之间选择；爆破喷管9的出口处有一个带缩口的爆破喷口 10，爆破喷口 10与爆破喷管9 经过螺旋连接；钢弹珠11的直径根据待测试样的抗爆水平确定，可以从5毫米至50毫米之 间选择，预先由水泥、树脂等胶凝材料把钢弹珠11固化在一起，成型为与爆破喷口 10 —致 的小圆台形状，小圆台面直径略大于爆破喷口 10的直径；计重器12是能够记录在一段时间 内重量变化的计重器的一种，其重量测试范围根据所测试样14受冲击重量的范围确定。使用方法为
1、将空气炮1固定在台面7上。2、将空气压缩机8的出气口通过进气软管6与空气炮1的进气阀5连接。3、用水泥、树脂等胶凝材料把一定数量的钢弹珠11固化在一起，成型为与爆破喷 口 10 —致的小圆台形状，小圆台面直径略大于爆破喷口的直径，将固化了钢弹珠的小圆台 放在爆破喷口的内出口，最后把爆破喷口通过螺旋丝扣与爆破喷管9连接。4、用防护罩13把计重器12罩住，使爆破喷口 10穿过防护罩13上面的圆孔并对 准计重器12，接通空气压缩机8的电源，并打开进气阀5，当气压表4的读数达到设计值时， 关闭进气阀5和空气压缩机8的电源，然后开启电磁阀2，于是，钢弹珠被空气炮瞬间释放的 高压气体爆破并击向计重器，记录下钢弹珠击中计重器后的重量变化W:0。为防止计重器被 钢弹珠击坏，可在计重器上加上一块垫板，该垫板可以是木板、钢板、铁板、水泥板等，并在 下述有测试样的操作时也垫在计重器和测试样之间。5、将测试样14放置在计重器12上，用防护罩13把测试样14和计重器12罩住， 使爆破喷口 10穿过防护罩13上面的圆孔并对准测试样14。6、接通空气压缩机8的电源，并打开进气阀5，当气压表4的读数达到设计值时，关 闭进气阀5和空气压缩机8的电源，然后开启电磁阀2，于是，钢弹珠将被空气炮瞬间释放的 高压气体爆破并击向测试样。7、通过计重器12，记录下钢弹珠击中测试样后的重量变化W1。8、通过比较有、无测试样时爆破钢弹珠使计重器读数变化，S卩比较Wl与W0，可以 得到该测试样缓冲钢弹珠冲击力的数据；同时，根据钢弹珠击打前后测试样的破损情况和 质量变化，可以得到测试样自身的抗爆性能。实施例2
1、采用体积为75升的空气炮、排气量为0. 5立方米/分钟的空气压缩机、内径为90毫 米的爆破喷管、喷口内径为70毫米的喷口和量程为0至300千克、精度为0. 1千克的计重 器，按照实施例1中所述的连接方法组装成新型抗爆试验装置。
2、用水泥浆把9颗直径为8毫米的钢弹珠固化在一起，成型、硬化为上面直径为90 毫米、下面直径为80毫米、高度为10毫米的小圆台，预先成型若干个同样的小圆台备用；将 1个固化了钢弹珠的小圆台装在爆破喷口的内出口，尽量使小圆台贴紧喷口边缘，然后把爆 破喷口通过螺旋丝扣与爆破喷管连接。3、将一块长X宽X高=40X40X2厘米的木板放在计重器上，用防护罩把计重器 罩住，在爆破喷口内重新装上固化了钢弹珠的小圆台，连接好爆破喷口与爆破喷管，并使爆 破喷口穿过防护罩上面的圆孔并对准计重器上的木板中心位置，爆破喷口距木板的距离为 15厘米；按计重器上的“清零”键，使重量显示为“0” ；接通空气压缩机的电源，并打开进气 阀，当气压表的读数达到0. 4兆帕时(根据空气炮产品说明书查得此时的爆破当量为10. 2 千焦耳)，关闭进气阀和空气压缩机的电源，然后开启电磁阀，于是，钢弹珠被空气炮瞬间释 放的高压气体爆破并击向计重器上的木板，记录下钢弹珠击中木板后计重器的读数W0，重 复2次上述试验，取3个计重器读数WO的平均数，记为迎。4、采用聚苯颗粒、水泥与纤维制成外形尺寸为长X宽X高=40 X 40 X 4厘米的轻 质保温板，分别采用不同的水泥掺量制成不同容重的2组(分别记为试样组1和试样组2)、 各3块保温板，硬化后将保温板放在60°C的烘箱中烘干约12小时至恒重，分别称重后计算 得到试样组1、试样组2的平均绝干容重分别为304公斤/平方厘米和245公斤/平方厘米； 将其中1组的1块保温板放在计重器上的木板上，用防护罩把计重器和保温板罩住，使爆破 喷口穿过防护罩上面的圆孔并对准保温板中心位置，爆破喷口距保温板面的距离为15厘 米；按计重器上的“清零”键，使重量显示为“0” ；接通空气压缩机的电源，并打开进气阀，当 气压表的读数达到0. 4兆帕时，关闭进气阀和空气压缩机的电源，然后开启电磁阀，于是， 钢弹珠被空气炮瞬间释放的高压气体爆破并击向保温板，记录下钢弹珠击中保温板后计重 器的读数；采用另外5块保温板重复5次上述试验，试样组1和试样组2的计重器读数分别 记为Wl和W2，取2组各3个计重器读数的平均数，分别记为II和胆。5、观察各试样被爆破钢弹珠击中后的受损情况，可以看到试样组1比试样组2受 损严重，但2组试样均未被钢弹珠击穿，说明该2组试样均可以有效保护基体，吸收部分该 当量的爆破能量。6、另外用量程为0克至2000克、精度为1克的电子秤(可过载50%)分别称量被爆 破击打后的每一块保温板，根据保温板被击打前后的重量损失，可以评价该保温板抗爆破 冲击性能；同时，根据有、无测试样所得到的计重器平均读数迎与Ii的差值，可以评价该保 温板对当量约为 ο千焦的爆破能量的吸收水平，进而可以评价其对所覆盖和保护工程结 构的防爆性能。实验测试及计算结果如表1、表2所示。表1测试样受爆破钢弹珠冲击后的重量变化
权利要求
1.一种抗爆试验装置，由空气炮(1)、空气压缩机(8)、爆破喷管(9)、钢弹珠(11)和计 重器(12)组成，其特征在于空气炮(1)的进气阀(5)与空气压缩机(8)的出气口通过进气 软管(6)连接，爆破喷管(9) 一端通过法兰与空气炮(1)连接；爆破喷管(9)另一端设有带 缩口的爆破喷口(10)，爆破喷口(10)上设有钢弹珠(11)，钢弹珠(11)的直径根据待测试 样的抗爆水平确定，使用前，将水泥、树脂等胶凝材料与钢弹珠(11)预先固化在一起，成型 为与爆破喷口(10)的形状一致，且其直径略大于爆破喷口(10)的直径；计重器(1 放置 于爆破喷口(10)下方。
2.根据权利要求1所述的抗爆试验装置，其特征在于空气炮(1)上还设有气压表G)、 电磁阀⑵、安全阀(3)，其体积均为50升到500升。
3.根据权利要求1所述的抗爆试验装置，其特征在于空气压缩机(8)的排气量为0.1 立方米/分钟至4立方米/分钟。
4.根据权利要求1所述的抗爆试验装置，其特征在于钢弹珠(11)直径为5毫米至50 毫米。
5.根据权利要求1所述的抗爆试验装置，其特征在于计重器(1 上放置测试样(14)， 计重器(12)和测试样(14)均位于防护罩(13)内。
6.一种如权利要求1所述的抗爆试验装置的使用方法，其特征在于具体步骤为将测 试样(14)放在计重器(12)上，计重器(12)和测试样(14)均位于防护罩(13)内，根据需 要的爆破当量要求换算出空气炮(1)的压力，当空气压缩机(8)向空气炮(1)充气到所计 算的压力时，开启空气炮(1)上的电磁阀0)，使钢弹珠(11)被空气炮(1)瞬时释放的气体 爆破并冲击测试样(14)，最后根据测试样(14)受到的冲击破坏情况以及冲击造成的计重 计读数变化来评价试样的抗爆性能。
全文摘要
本发明涉及一种抗爆试验装置及其使用方法，由空气炮、空气压缩机、爆破喷管、钢弹珠和计重器组成；空气炮与空气压缩机之间由进气软管连接，爆破喷管通过法兰与空气炮连接；空气炮上配有气压表、电磁阀、安全阀和进气阀。预先由水泥、树脂等胶凝材料把钢弹珠固化、成型为与爆破喷口形状基本一致；将测试样放在计重器上，根据需要的爆破当量要求换算出空气炮的压力，当空气压缩机向空气炮充气到所设计的压力时，开启的电磁阀，使钢弹珠被空气炮瞬时释放的高压气体爆破并冲击测试样，最后根据测试样受到的冲击破坏情况以及冲击造成的计重计读数变化来评价试样的抗爆性能。采用本发明能够比较便利、准确地调节气体爆破当量，从而针对不同爆破程度实现对结构及防护材料受爆破影响的细致研究。
文档编号G01N3/10GK102095639SQ20101057778
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月8日 优先权日2010年12月8日
发明者朱洪波, 柳献, 潘伟, 袁勇 申请人:同济大学