专利名称：一种混凝土强度现场测量装置的制作方法
技术领域：
本发明属于工程现场检测混凝土强度技术领域，涉及一种混凝土强度现场测量装置。
背景技术：
混凝土质量的评定，通常是在施工中抽样制成标准的混凝土试块，养护二十八天后进行抗压试验，测定其抗压强度作为评定混凝土质量的指标。这种评定方法没有考虑包括运输、浇制、养护等一系列工序操作所引起的质量差异，以及现场混凝土构件和实验室试块所处的环境温度、湿度等环境条件的不同，往往实验室中测得的混凝土强度并不能准确反映现场混凝土的实际强度。因此，对现场混凝土强度的检测就非常有必要。目前，现场检测混凝土强度的检测以回弹法、钻芯法和超声回弹综合法较为常用，但这些方法都存在一些局限性。“回弹法用于检测混凝土的强度”的根据是认为混凝土的抗压强度和混凝土的硬度具有相关性，但是对于混凝土这样复杂的多相非均质材料来说，回弹值和抗压强度之间没有唯一关系，回弹法只提供了混凝土的表面强度值，且受混凝土表面碳化和干湿状态的影响，故测试误差较大；超声回弹综合法由于受混凝土密度、原材料配合比以及钢筋的影响，测量精度往往不甚理想，且检测时要求构件有相对的测试面，现场辅助工作较多。钻芯法由于具有直观、可靠等特点，广泛应用于混泥土强度检测中，但钻芯法在实际应用中也存在着诸多问题，其除了对结构混凝土造成局部较大损伤，检测成本较高外，取样制成的标准试块还会受到混凝土局部质量好坏的影响，使试块的强度和实际结构混凝土的强度存在差异，并且对标准试块的测试需要在实验室内进行，而实验室与现场环境条件的不同也会导致测量误差。
发明内容
本发明为了克服以上技术问题提供了一种混凝土强度现场测量装置，能够在现场准确、快速、有效、简便地测量出任意区域混凝土的强度。本发明是通过以下技术方案来实现:一种混凝土强度现场测量装置，包括支撑板，所述支撑板上设置有装置固定单元和用于向剪切单元传送动力的驱动加载单元，驱动加载单元上连接有用于对待测混凝土进行剪切的剪切单元，剪切单元设有插入到装置固定单元中并对待测混凝土进行剪切的剪切头，剪切单元上连接有载荷传感器。所述装置固定单元包括对称设置于支撑板上的左旋转固定爪和右固定爪，剪切单元的剪切头插入到左旋转固定爪和右固定爪之间，左旋转固定爪左侧上方的支撑板上设置有固定块，紧定螺栓穿过固定块与左旋转固定爪的左侧上方接触。左旋转固定爪通过铰链连接在支撑板上。所述的驱动加载单元包括固定在支撑板上的电机减速器，电机减速器与固定在支撑板上的凸轮相连接，凸轮的顶部与滚轮的底部相接触，滚轮的一侧与摆杆的一端相连接，摆杆的另一端连接有柄套，柄套通过轴固定在支撑板上，柄套中连接有剪切单元。电机减速器与凸轮通过联轴器相连。滚轮通过轴承与摆杆相连。所述的电机减速器驱动凸轮转动，凸轮转动时，凸轮的直径在一周内逐渐增大，将摆杆逐渐向上抬起，摆杆通过柄套绕轴做逆时针转动，通过杠杆原理带动连接在柄套中的剪切单元的剪切头对待测混凝土进行剪切。所述剪切单元包括位于柄套中的施力柄和位于柄套侧面小孔内的紧定螺栓，紧定螺栓穿过柄套侧面的小孔将可在柄套内壁竖直方向上自由移动的施力柄固定在柄套中，载荷传感器的一端连接到施力柄上，载荷传感器的另一端连接有剪切头，剪切头插入到左旋转固定爪与右固定爪之间。所述的左旋转固定爪与右固定爪插入待测混凝土的两个孔洞中，剪切头与待测混凝土的两个孔洞间形成的小桥相接触。与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果:本发明提供的一种混凝土强度现场测量装置，与现有技术相比不用在待测混凝土区域凿取试块，将装置固定单元直接固定到待测混凝土的表面上，将剪切单元的剪切头插入到装置固定单元中，使剪切单元的剪切头与待测混凝土接触，通过驱动加载单元驱动剪切单元中的剪切头直接在现场对待测混凝土进行剪切测量，通过载荷传感器得出剪切强度，来评定混凝土的强度等级，本装置可直接固定在待测混凝土区域的表面，易于测量。进一步地，本装置采用小爪固定装置，可直接固定在待测混凝土区域的表面，易于测量，且该装置采用施力柄，可方便调节剪切头的位置，提高了装置的灵活性，该装置采用电机减速器、凸轮、滚轮和摆杆作为驱动加载单元，可以稳定控制剪切头对小桥所施加力大小的增加速率，降低测量的操作难度，提高测量数据的准确性；同时，该装置采用高精度的载荷传感器使测量数据更加准确。该装置可以方便地进行安装调试，准确采集载荷信号，因其测试时间短，测量难度小，测量数据准确性高，同时测量时对混凝土造成的损伤小，故可进行多区域、多点、多次现场测量，可以更加全面而准确地了解待测混凝土的强度。该装置不用在待测混凝土区域凿取试块，而是在待测混凝土区域打两个孔，使剪切头对两孔之间的小桥施加压力，压力随时间逐渐加大直至小桥断裂，直接在现场进行剪切测量，载荷传感器安装于施力柄与剪切头之间，通过载荷传感器测量出小桥断裂时的最大载荷，除以剪切头在小桥上形成的剪切面积计算出剪切强度，评定混凝土的强度等级。
图1为本发明提供的一种混凝土强度现场测量装置的测量过程示意图；图2为图1的A-A向剖视图；图3为本发明提供的一种混凝土强度现场测量装置的结构示意图；图4为图3提供的本发明一种混凝土强度现场测量装置结构示意图的A-A向剖视图；图5为图3提供的本发明一种混凝土强度现场测量装置结构示意图的B-B向剖视图。
其中，I为电机减速器，2为凸轮，3为滚轮，4为摆杆，5为轴，6为左旋转固定爪，7为紧定螺栓，8为铰链，9为剪切头，10为内六角螺栓，11为支撑板，12为待测混凝土，13为轴承，14为施力柄，15为柄套，16为内六角螺栓,17为紧定螺栓,18为右固定爪,19为固定块，20为小桥，21为载荷传感器。
具体实施例方式下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。参见图1至图5，一种混凝土强度现场测量装置，包括支撑板11，所述支撑板11上设置有装置固定单元和用于向剪切单元传送动力的驱动加载单元，所述装置固定单元包括对称设置于支撑板11上的左旋转固定爪6和右固定爪18，所述左旋转固定爪6通过铰链8连接在支撑板11上，剪切单元的剪切头9插入到左旋转固定爪6和右固定爪18之间，左旋转固定爪6左侧上方的支撑板11上设置有固定块19，紧定螺栓17穿过固定块19与左旋转固定爪6的左侧上方接触，右固定爪18通过内六角螺栓16固定在支撑板11上；所述的驱动加载单元包括电机减速器1、凸轮2、滚轮3、摆杆4、轴5和柄套15 ;电机减速器I和凸轮2通过内六角螺栓10固定在支撑板11上，电机减速器I与凸轮2通过联轴器相连接，滚轮3的底部与凸轮2顶部相接触，滚轮3还通过轴承13与摆杆4的一端连接，摆杆4的另一端固定连接到柄套15,柄套15与轴5焊接为一体后,通过轴5固定在支撑板11上,柄套15中连接有用于对待测混凝土进行剪切的剪切单元,所述剪切单元包括位于柄套15中的施力柄14和位于柄套15侧面小孔内的紧定螺栓7，紧定螺栓7穿过柄套15侧面的小孔将可在柄套15内壁竖直方向上自由移动的施力柄14固定在柄套15中,载荷传感器21的一端连接到施力柄14上，载荷传感器21的另一端连接有剪切头9，剪切头9插入到左旋转固定爪6与右固定爪18之间；其中，施力柄可在柄套内壁竖直方向上自由移动，上下调节施力柄，从而调节剪切头9的高度，载荷传感器21用于在剪切头9对待测混凝土进行剪切时，对混凝土强度进行测量。需要说明的是，驱动加载单元通过调节通入到电机减速器中的直流电压大小，可控制剪切头对两孔之间的小桥施加压力的速率。使用时，左旋转固定爪6与右固定爪18插入待测混凝土 12的两个孔洞中，调节紧定螺栓使得左旋转固定爪顺时针旋转直至紧压在小口内壁左侧，使得装置可直接固定在两个孔内，剪切头9与待测混凝土 12的两个孔洞间形成的小桥20相接触。其中，所述的电机减速器I驱动凸轮2转动，凸轮2转动时，凸轮2的直径逐渐增大，将摆杆4向上抬起，使摆杆4通过柄套15绕轴5做逆时针转动，通过杠杆原理带动连接在柄套15中的剪切单元的剪切头9对待测混凝土进行剪切。具体的，该凸轮2是盘形凸轮，是绕固定轴转动且有变化直径的盘形构件，轴5固定在支撑板上，其不发生位移变化。当凸轮转动时，凸轮的直径逐渐增大，将摆杆4向上抬起，摆杆4绕轴5做逆时针转动，通过杠杆原理，进行剪切破坏。本发明提供的混凝土强度现场测量装置的工作过程:参见图3，首先，进行混凝土剪切试验的准备工作，用玻璃钻头在混凝土表面钻取两孔，孔径为80mm，孔径应根据粗骨料粒径选择，一般不得小于骨料最大粒径的2倍。考虑到钢筋混凝土梁、柱构件的保护层一般为25mm，选择孔深和小桥20宽度约为20mm，如图3中的A-A向剖视4所示，使左旋转固定爪6和右固定爪18插入到已钻好的双孔内，并使右固定爪18与右边小孔内壁右侧接触，调节紧定螺栓17使得左旋转固定爪6顺时针旋转直至紧压在左边小孔内壁左侧，施力柄14可在柄套15内壁竖直方向上自由移动，上下调节施力柄14，使剪切头9处于确定高度，用紧定螺栓7将施力柄14固定；然后打开直流电源通过电机减速器I驱动凸轮2转动，凸轮2转动后，凸轮2的直径在一周内逐渐增大，将摆杆4逐渐向上抬起，由于摆杆4固定在柄套15上，而柄套15又通过轴5固定在支撑板11上，因此摆杆4通过柄套15固定后，绕轴5做逆时针转动，同时，由于施力柄14通过紧定螺栓7固定在柄套15上，因此，通过杠杆原理，带动施力柄14绕轴5做逆时针转动，从而带动剪切头9对小桥20不断施加压力，直至小桥20断裂，载荷传感器21记录下从剪切头9对小桥20施加压力，直至小桥20断裂对应时刻小桥20受到载荷的大小，测量出小桥20断裂时的最大载荷，除以剪切头9在小桥20上形成的剪切面积计算出剪切强度，从而得到混凝土强度。需要说明的是，该装置还可用于评定混凝土强度等级。具体的，如图3所示，本发明利用该装置提供的现场检测方法为:测量前首先要在待测混凝土区域打两孔，使剪切头对两孔之间的小桥施加压力，压力随时间逐渐加大直至小桥断裂，完成一次剪切测量，通过载荷传感器记录剪切头所受到的载荷，测量出小桥断裂时的最大载荷，除以剪切头在小桥上形成的剪切面积计算出剪切强度，从而达到混凝土强度检测的目的。本发明提供的装置不用在待测混凝土区域凿取试块，而是在待测混凝土区域打两个孔，直接在现场进行剪切测量，通过载荷传感器得出剪切强度，评定混凝土的强度等级。该装置采用小爪固定装置，可直接固定在待测混凝土区域的表面，易于测量，且该装置采用施力柄，可方便调节剪切头的位置，提高了装置的灵活性，并采用电机减速器、凸轮和摆杆作为驱动加载单元，可以稳定控制剪切头对小桥所施加力大小的增加速率，降低测量的操作难度，提高测量数据的准确性，同时采用高精度的载荷传感器使测量数据更加准确，整套测量装置可以方便地进行安装调试，准确采集载荷信号。因其测试时间短，测量难度小，测量数据准确性高，同时测量对混凝土造成的损伤小，故可进行多区域、多点、多次现场测量，可以更加全面而准确地了解待测混凝土的强度。本发明提供的一种混凝土强度现场测量装置，克服传统的回弹法、钻芯法等存在的缺点，能够在现场准确、快速、有效、简便地测量出任意区域混凝土的强度。
权利要求
1.一种混凝土强度现场测量装置，其特征在于，包括支撑板(11)，所述支撑板(11)上设置有装置固定单元和用于向剪切单元传送动力的驱动加载单元，驱动加载单元上连接有用于对待测混凝土进行剪切的剪切单元，剪切单元设有插入到装置固定单元中并对待测混凝土进行剪切的剪切头(9 )，剪切单元上连接有载荷传感器(21)。
2.根据权利要求1所述的混凝土强度现场测量装置，其特征在于，所述装置固定单元包括对称设置于支撑板(11)上的左旋转固定爪(6)和右固定爪(18)，剪切单元的剪切头(9)插入到左旋转固定爪(6)和右固定爪(18)之间，左旋转固定爪(6)左侧上方的支撑板(11)上设置有固定块(19)，紧定螺栓(17)穿过固定块(19)与左旋转固定爪(6)的左侧上方接触。
3.根据权利要求2所述的混凝土强度现场测量装置，其特征在于，左旋转固定爪(6)通过铰链(8 )连接在支撑板(11)上。
4.根据权利要求1或3所述的混凝土强度现场测量装置，其特征在于，所述的驱动加载单元包括固定在支撑板(11)上的电机减速器(I)，电机减速器(I)与固定在支撑板(11)上的凸轮(2)相连接，凸轮(2)的顶部与滚轮(3)的底部相接触，滚轮(3)的一侧与摆杆(4)的一端相连接，摆杆(4)的另一端连接有柄套(15)，柄套(15)通过轴(5)固定在支撑板(11)上，柄套(15)中连接有剪切单元。
5.根据权利要求4所述的混凝土强度现场测量装置，其特征在于，电机减速器(I)与凸轮(2)通过联轴器相连。
6.根据权利要求4所述的混凝土强度现场测量装置，其特征在于，滚轮(3)通过轴承 (13)与摆杆(4)相连。
7.根据权利要求4所述的混凝土强度现场测量装置，其特征在于，所述的电机减速器(I)驱动凸轮(2)转动，凸轮(2)转动时，凸轮(2)的直径在一周内逐渐增大，将摆杆(4)逐渐向上抬起，摆杆(4 )通过柄套(15 )绕轴(5 )做逆时针转动,通过杠杆原理带动连接在柄套(15)中的剪切单元的剪切头(9)对待测混凝土进行剪切。
8.根据权利要求1或6所述的混凝土强度现场测量装置，其特征在于，所述剪切单元包括位于柄套(15)中的施力柄(14)和位于柄套(15)侧面小孔内的紧定螺栓(7)，紧定螺栓(7)穿过柄套(15)侧面的小孔将可在柄套(15)内壁竖直方向上自由移动的施力柄(14)固定在柄套(15)中，载荷传感器(21)的一端连接到施力柄(14)上，载荷传感器(21)的另一端连接有剪切头(9)，剪切头(9)插入到左旋转固定爪(6)与右固定爪(18)之间。
9.根据权利要求8所述的混凝土强度现场测量装置，其特征在于，所述的左旋转固定爪(6)与右固定爪(18)插入待测混凝土(12)的两个孔洞中，剪切头(9)与待测混凝土(12)的两个孔洞间形成的小桥(20)相接触。
全文摘要
本发明公开了一种混凝土强度现场测量装置，包括支撑板，支撑板上设置有装置固定单元和用于向剪切单元传送动力的驱动加载单元，驱动加载单元上连接有用于对混凝土进行剪切的带有剪切头的剪切单元，剪切单元的剪切头插入到装置固定单元中，剪切单元上连接有载荷传感器。与现有技术相比该装置不用在待测混凝土区域凿取试块，将装置固定单元直接固定到待测混凝土的表面上，将剪切单元的底部插入到装置固定单元中，使剪切单元的底部与待测混凝土接触，通过驱动加载单元驱动剪切单元直接在现场对待测混凝土进行剪切测量，通过载荷传感器得出剪切强度，来评定混凝土的强度等级，本装置可直接固定在待测混凝土区域的表面，易于测量。
文档编号G01N3/24GK103217344SQ20131008748
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月19日 优先权日2013年3月19日
发明者朱文力 申请人:西安建筑科技大学