專利名稱：一種混凝土強度現場測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于工程現場檢測混凝土強度技術領域，涉及一種混凝土強度現場測量裝置。
背景技術：
混凝土質量的評定，通常是在施工中抽樣制成標準的混凝土試塊，養護二十八天后進行抗壓試驗，測定其抗壓強度作為評定混凝土質量的指標。這種評定方法沒有考慮包括運輸、澆制、養護等一系列工序操作所引起的質量差異，以及現場混凝土構件和實驗室試塊所處的環境溫度、濕度等環境條件的不同，往往實驗室中測得的混凝土強度并不能準確反映現場混凝土的實際強度。因此，對現場混凝土強度的檢測就非常有必要。目前，現場檢測混凝土強度的檢測以回彈法、鉆芯法和超聲回彈綜合法較為常用，但這些方法都存在一些局限性。“回彈法用于檢測混凝土的強度”的根據是認為混凝土的抗壓強度和混凝土的硬度具有相關性，但是對于混凝土這樣復雜的多相非均質材料來說，回彈值和抗壓強度之間沒有唯一關系，回彈法只提供了混凝土的表面強度值，且受混凝土表面碳化和干濕狀態的影響，故測試誤差較大；超聲回彈綜合法由于受混凝土密度、原材料配合比以及鋼筋的影響，測量精度往往不甚理想，且檢測時要求構件有相對的測試面，現場輔助工作較多。鉆芯法由于具有直觀、可靠等特點，廣泛應用于混泥土強度檢測中，但鉆芯法在實際應用中也存在著諸多問題，其除了對結構混凝土造成局部較大損傷，檢測成本較高外，取樣制成的標準試塊還會受到混凝土局部質量好壞的影響，使試塊的強度和實際結構混凝土的強度存在差異，并且對標準試塊的測試需要在實驗室內進行，而實驗室與現場環境條件的不同也會導致測量誤差。
發明內容
本發明為了克服以上技術問題提供了一種混凝土強度現場測量裝置，能夠在現場準確、快速、有效、簡便地測量出任意區域混凝土的強度。本發明是通過以下技術方案來實現:一種混凝土強度現場測量裝置，包括支撐板，所述支撐板上設置有裝置固定單元和用于向剪切單元傳送動力的驅動加載單元，驅動加載單元上連接有用于對待測混凝土進行剪切的剪切單元，剪切單元設有插入到裝置固定單元中并對待測混凝土進行剪切的剪切頭，剪切單元上連接有載荷傳感器。所述裝置固定單元包括對稱設置于支撐板上的左旋轉固定爪和右固定爪，剪切單元的剪切頭插入到左旋轉固定爪和右固定爪之間，左旋轉固定爪左側上方的支撐板上設置有固定塊，緊定螺栓穿過固定塊與左旋轉固定爪的左側上方接觸。左旋轉固定爪通過鉸鏈連接在支撐板上。所述的驅動加載單元包括固定在支撐板上的電機減速器，電機減速器與固定在支撐板上的凸輪相連接，凸輪的頂部與滾輪的底部相接觸，滾輪的一側與擺桿的一端相連接，擺桿的另一端連接有柄套，柄套通過軸固定在支撐板上，柄套中連接有剪切單元。電機減速器與凸輪通過聯軸器相連。滾輪通過軸承與擺桿相連。所述的電機減速器驅動凸輪轉動，凸輪轉動時，凸輪的直徑在一周內逐漸增大，將擺桿逐漸向上抬起，擺桿通過柄套繞軸做逆時針轉動，通過杠桿原理帶動連接在柄套中的剪切單元的剪切頭對待測混凝土進行剪切。所述剪切單元包括位于柄套中的施力柄和位于柄套側面小孔內的緊定螺栓，緊定螺栓穿過柄套側面的小孔將可在柄套內壁豎直方向上自由移動的施力柄固定在柄套中，載荷傳感器的一端連接到施力柄上，載荷傳感器的另一端連接有剪切頭，剪切頭插入到左旋轉固定爪與右固定爪之間。所述的左旋轉固定爪與右固定爪插入待測混凝土的兩個孔洞中，剪切頭與待測混凝土的兩個孔洞間形成的小橋相接觸。與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果:本發明提供的一種混凝土強度現場測量裝置，與現有技術相比不用在待測混凝土區域鑿取試塊，將裝置固定單元直接固定到待測混凝土的表面上，將剪切單元的剪切頭插入到裝置固定單元中，使剪切單元的剪切頭與待測混凝土接觸，通過驅動加載單元驅動剪切單元中的剪切頭直接在現場對待測混凝土進行剪切測量，通過載荷傳感器得出剪切強度，來評定混凝土的強度等級，本裝置可直接固定在待測混凝土區域的表面，易于測量。進一步地，本裝置采用小爪固定裝置，可直接固定在待測混凝土區域的表面，易于測量，且該裝置采用施力柄，可方便調節剪切頭的位置，提高了裝置的靈活性，該裝置采用電機減速器、凸輪、滾輪和擺桿作為驅動加載單元，可以穩定控制剪切頭對小橋所施加力大小的增加速率，降低測量的操作難度，提高測量數據的準確性；同時，該裝置采用高精度的載荷傳感器使測量數據更加準確。該裝置可以方便地進行安裝調試，準確采集載荷信號，因其測試時間短，測量難度小，測量數據準確性高，同時測量時對混凝土造成的損傷小，故可進行多區域、多點、多次現場測量，可以更加全面而準確地了解待測混凝土的強度。該裝置不用在待測混凝土區域鑿取試塊，而是在待測混凝土區域打兩個孔，使剪切頭對兩孔之間的小橋施加壓力，壓力隨時間逐漸加大直至小橋斷裂，直接在現場進行剪切測量，載荷傳感器安裝于施力柄與剪切頭之間，通過載荷傳感器測量出小橋斷裂時的最大載荷，除以剪切頭在小橋上形成的剪切面積計算出剪切強度，評定混凝土的強度等級。
圖1為本發明提供的一種混凝土強度現場測量裝置的測量過程示意圖；圖2為圖1的A-A向剖視圖；圖3為本發明提供的一種混凝土強度現場測量裝置的結構示意圖；圖4為圖3提供的本發明一種混凝土強度現場測量裝置結構示意圖的A-A向剖視圖；圖5為圖3提供的本發明一種混凝土強度現場測量裝置結構示意圖的B-B向剖視圖。
其中，I為電機減速器，2為凸輪，3為滾輪，4為擺桿，5為軸，6為左旋轉固定爪，7為緊定螺栓，8為鉸鏈，9為剪切頭，10為內六角螺栓，11為支撐板，12為待測混凝土，13為軸承，14為施力柄，15為柄套，16為內六角螺栓,17為緊定螺栓,18為右固定爪,19為固定塊，20為小橋，21為載荷傳感器。
具體實施例方式下面結合具體的實施例對本發明做進一步的詳細說明，所述是對本發明的解釋而不是限定。參見圖1至圖5，一種混凝土強度現場測量裝置，包括支撐板11，所述支撐板11上設置有裝置固定單元和用于向剪切單元傳送動力的驅動加載單元，所述裝置固定單元包括對稱設置于支撐板11上的左旋轉固定爪6和右固定爪18，所述左旋轉固定爪6通過鉸鏈8連接在支撐板11上，剪切單元的剪切頭9插入到左旋轉固定爪6和右固定爪18之間，左旋轉固定爪6左側上方的支撐板11上設置有固定塊19，緊定螺栓17穿過固定塊19與左旋轉固定爪6的左側上方接觸，右固定爪18通過內六角螺栓16固定在支撐板11上；所述的驅動加載單元包括電機減速器1、凸輪2、滾輪3、擺桿4、軸5和柄套15 ;電機減速器I和凸輪2通過內六角螺栓10固定在支撐板11上，電機減速器I與凸輪2通過聯軸器相連接，滾輪3的底部與凸輪2頂部相接觸，滾輪3還通過軸承13與擺桿4的一端連接，擺桿4的另一端固定連接到柄套15,柄套15與軸5焊接為一體后,通過軸5固定在支撐板11上,柄套15中連接有用于對待測混凝土進行剪切的剪切單元,所述剪切單元包括位于柄套15中的施力柄14和位于柄套15側面小孔內的緊定螺栓7，緊定螺栓7穿過柄套15側面的小孔將可在柄套15內壁豎直方向上自由移動的施力柄14固定在柄套15中,載荷傳感器21的一端連接到施力柄14上，載荷傳感器21的另一端連接有剪切頭9，剪切頭9插入到左旋轉固定爪6與右固定爪18之間；其中，施力柄可在柄套內壁豎直方向上自由移動，上下調節施力柄，從而調節剪切頭9的高度，載荷傳感器21用于在剪切頭9對待測混凝土進行剪切時，對混凝土強度進行測量。需要說明的是，驅動加載單元通過調節通入到電機減速器中的直流電壓大小，可控制剪切頭對兩孔之間的小橋施加壓力的速率。使用時，左旋轉固定爪6與右固定爪18插入待測混凝土 12的兩個孔洞中，調節緊定螺栓使得左旋轉固定爪順時針旋轉直至緊壓在小口內壁左側，使得裝置可直接固定在兩個孔內，剪切頭9與待測混凝土 12的兩個孔洞間形成的小橋20相接觸。其中，所述的電機減速器I驅動凸輪2轉動，凸輪2轉動時，凸輪2的直徑逐漸增大，將擺桿4向上抬起，使擺桿4通過柄套15繞軸5做逆時針轉動，通過杠桿原理帶動連接在柄套15中的剪切單元的剪切頭9對待測混凝土進行剪切。具體的，該凸輪2是盤形凸輪，是繞固定軸轉動且有變化直徑的盤形構件，軸5固定在支撐板上，其不發生位移變化。當凸輪轉動時，凸輪的直徑逐漸增大，將擺桿4向上抬起，擺桿4繞軸5做逆時針轉動，通過杠桿原理，進行剪切破壞。本發明提供的混凝土強度現場測量裝置的工作過程:參見圖3，首先，進行混凝土剪切試驗的準備工作，用玻璃鉆頭在混凝土表面鉆取兩孔，孔徑為80mm，孔徑應根據粗骨料粒徑選擇，一般不得小于骨料最大粒徑的2倍。考慮到鋼筋混凝土梁、柱構件的保護層一般為25mm，選擇孔深和小橋20寬度約為20mm，如圖3中的A-A向剖視4所示，使左旋轉固定爪6和右固定爪18插入到已鉆好的雙孔內，并使右固定爪18與右邊小孔內壁右側接觸，調節緊定螺栓17使得左旋轉固定爪6順時針旋轉直至緊壓在左邊小孔內壁左側，施力柄14可在柄套15內壁豎直方向上自由移動，上下調節施力柄14，使剪切頭9處于確定高度，用緊定螺栓7將施力柄14固定；然后打開直流電源通過電機減速器I驅動凸輪2轉動，凸輪2轉動后，凸輪2的直徑在一周內逐漸增大，將擺桿4逐漸向上抬起，由于擺桿4固定在柄套15上，而柄套15又通過軸5固定在支撐板11上，因此擺桿4通過柄套15固定后，繞軸5做逆時針轉動，同時，由于施力柄14通過緊定螺栓7固定在柄套15上，因此，通過杠桿原理，帶動施力柄14繞軸5做逆時針轉動，從而帶動剪切頭9對小橋20不斷施加壓力，直至小橋20斷裂，載荷傳感器21記錄下從剪切頭9對小橋20施加壓力，直至小橋20斷裂對應時刻小橋20受到載荷的大小，測量出小橋20斷裂時的最大載荷，除以剪切頭9在小橋20上形成的剪切面積計算出剪切強度，從而得到混凝土強度。需要說明的是，該裝置還可用于評定混凝土強度等級。具體的，如圖3所示，本發明利用該裝置提供的現場檢測方法為:測量前首先要在待測混凝土區域打兩孔，使剪切頭對兩孔之間的小橋施加壓力，壓力隨時間逐漸加大直至小橋斷裂，完成一次剪切測量，通過載荷傳感器記錄剪切頭所受到的載荷，測量出小橋斷裂時的最大載荷，除以剪切頭在小橋上形成的剪切面積計算出剪切強度，從而達到混凝土強度檢測的目的。本發明提供的裝置不用在待測混凝土區域鑿取試塊，而是在待測混凝土區域打兩個孔，直接在現場進行剪切測量，通過載荷傳感器得出剪切強度，評定混凝土的強度等級。該裝置采用小爪固定裝置，可直接固定在待測混凝土區域的表面，易于測量，且該裝置采用施力柄，可方便調節剪切頭的位置，提高了裝置的靈活性，并采用電機減速器、凸輪和擺桿作為驅動加載單元，可以穩定控制剪切頭對小橋所施加力大小的增加速率，降低測量的操作難度，提高測量數據的準確性，同時采用高精度的載荷傳感器使測量數據更加準確，整套測量裝置可以方便地進行安裝調試，準確采集載荷信號。因其測試時間短，測量難度小，測量數據準確性高，同時測量對混凝土造成的損傷小，故可進行多區域、多點、多次現場測量，可以更加全面而準確地了解待測混凝土的強度。本發明提供的一種混凝土強度現場測量裝置，克服傳統的回彈法、鉆芯法等存在的缺點，能夠在現場準確、快速、有效、簡便地測量出任意區域混凝土的強度。
權利要求
1.一種混凝土強度現場測量裝置，其特征在于，包括支撐板(11)，所述支撐板(11)上設置有裝置固定單元和用于向剪切單元傳送動力的驅動加載單元，驅動加載單元上連接有用于對待測混凝土進行剪切的剪切單元，剪切單元設有插入到裝置固定單元中并對待測混凝土進行剪切的剪切頭(9 )，剪切單元上連接有載荷傳感器(21)。
2.根據權利要求1所述的混凝土強度現場測量裝置，其特征在于，所述裝置固定單元包括對稱設置于支撐板(11)上的左旋轉固定爪(6)和右固定爪(18)，剪切單元的剪切頭(9)插入到左旋轉固定爪(6)和右固定爪(18)之間，左旋轉固定爪(6)左側上方的支撐板(11)上設置有固定塊(19)，緊定螺栓(17)穿過固定塊(19)與左旋轉固定爪(6)的左側上方接觸。
3.根據權利要求2所述的混凝土強度現場測量裝置，其特征在于，左旋轉固定爪(6)通過鉸鏈(8 )連接在支撐板(11)上。
4.根據權利要求1或3所述的混凝土強度現場測量裝置，其特征在于，所述的驅動加載單元包括固定在支撐板(11)上的電機減速器(I)，電機減速器(I)與固定在支撐板(11)上的凸輪(2)相連接，凸輪(2)的頂部與滾輪(3)的底部相接觸，滾輪(3)的一側與擺桿(4)的一端相連接，擺桿(4)的另一端連接有柄套(15)，柄套(15)通過軸(5)固定在支撐板(11)上，柄套(15)中連接有剪切單元。
5.根據權利要求4所述的混凝土強度現場測量裝置，其特征在于，電機減速器(I)與凸輪(2)通過聯軸器相連。
6.根據權利要求4所述的混凝土強度現場測量裝置，其特征在于，滾輪(3)通過軸承 (13)與擺桿(4)相連。
7.根據權利要求4所述的混凝土強度現場測量裝置，其特征在于，所述的電機減速器(I)驅動凸輪(2)轉動，凸輪(2)轉動時，凸輪(2)的直徑在一周內逐漸增大，將擺桿(4)逐漸向上抬起，擺桿(4 )通過柄套(15 )繞軸(5 )做逆時針轉動,通過杠桿原理帶動連接在柄套(15)中的剪切單元的剪切頭(9)對待測混凝土進行剪切。
8.根據權利要求1或6所述的混凝土強度現場測量裝置，其特征在于，所述剪切單元包括位于柄套(15)中的施力柄(14)和位于柄套(15)側面小孔內的緊定螺栓(7)，緊定螺栓(7)穿過柄套(15)側面的小孔將可在柄套(15)內壁豎直方向上自由移動的施力柄(14)固定在柄套(15)中，載荷傳感器(21)的一端連接到施力柄(14)上，載荷傳感器(21)的另一端連接有剪切頭(9)，剪切頭(9)插入到左旋轉固定爪(6)與右固定爪(18)之間。
9.根據權利要求8所述的混凝土強度現場測量裝置，其特征在于，所述的左旋轉固定爪(6)與右固定爪(18)插入待測混凝土(12)的兩個孔洞中，剪切頭(9)與待測混凝土(12)的兩個孔洞間形成的小橋(20)相接觸。
全文摘要
本發明公開了一種混凝土強度現場測量裝置，包括支撐板，支撐板上設置有裝置固定單元和用于向剪切單元傳送動力的驅動加載單元，驅動加載單元上連接有用于對混凝土進行剪切的帶有剪切頭的剪切單元，剪切單元的剪切頭插入到裝置固定單元中，剪切單元上連接有載荷傳感器。與現有技術相比該裝置不用在待測混凝土區域鑿取試塊，將裝置固定單元直接固定到待測混凝土的表面上，將剪切單元的底部插入到裝置固定單元中，使剪切單元的底部與待測混凝土接觸，通過驅動加載單元驅動剪切單元直接在現場對待測混凝土進行剪切測量，通過載荷傳感器得出剪切強度，來評定混凝土的強度等級，本裝置可直接固定在待測混凝土區域的表面，易于測量。
文檔編號G01N3/24GK103217344SQ20131008748
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月19日 優先權日2013年3月19日
發明者朱文力 申請人:西安建筑科技大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
