一种新拌混凝土传感器的制作方法

1.本实用新型涉及混凝土检测领域，特别是一种新拌混凝土传感器。


背景技术：

2.建筑施工在建造混凝土结构时，通常的做法是：一、将新拌混凝土浇筑在模板之间；二、将新拌混凝土浇筑在模板与开挖区域表面之间；三、将新拌混凝土浇筑在为覆盖开挖区域而竖立的板墙之间。因此为了确保混凝土工程的质量，在进行振捣密实工作时，必须特别注意确定浇筑本身的状态。然而，用于容纳混凝土的各种模板阻碍了操作员对浇筑质量的目视检查，使操作员难以进行浇筑充盈度的检查。其中，检查混凝土浇筑质量的传统方法是由一名具有多年经验的操作员简单敲打模板的外部，从声音和震动的响应来评估混凝土内部的状态，而用于在浇筑后检查混凝土质量的传统方法通常采用木槌敲打模板，在敲打模板外部的基础上，判定已填充混凝土的区域，振捣器摇动整个模板或用插入式振捣器以促进新拌混凝土下沉坏尚未填充的模板部分，即熟练操作员的直觉在评估质量工作方面起着重要作用。但是，如果操作人员的判断被证明是错误的，那么敲击或摇晃可能会最终损损坏尚未填充的模板部分，而这反过来又可能成为已完成混凝土工程中缺陷的来源，因此，在无法进行目视检查的情况下，将操作员的经验或直觉应用于评估浇筑状态是一种不完美的技术。
3.近年来有些专利批露了在评估混凝土浇筑质量时使用电子传感器的技术，这些技术涉及使用一对电极传感器，将电极传感器安装在模板的每一侧，随后将新拌混凝土浇筑到模板中，传感器工作原理是电流可以利用混凝土中的水分做为导体在电极中通过，然而这种方法具有很大的局限性，传感器使用的检测元件实际是水，而不是新拌混凝土本身，由于新拌混凝土本身就含有大量水分，传感器检测到水分就被认为混凝土存在，因此这种检测方法的可靠性不是绝对的，例如在混凝土浇筑前，模板总是先用水冲洗的非常彻底，从而导致模板上残留大量水分，这时此类传感器产生的结果就会出现偏差，导致检测结果不准确。
4.因此本实用新型提供一种的新的方案来解决此问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本实用新型目的是提供一种新拌混凝土传感器，有效的解决了现有技术提出的检测新拌混凝土的方式存在着检测结果不准确的问题。
6.其解决的技术方案是，一种新拌混凝土传感器，所述多个新拌混凝土传感器固定在模板周围，当新拌混凝土浇筑到模板中时，每个新拌混凝土传感器中产生电压，通过检测新拌混凝土传感器产生的电压的变化，从而判断出混凝土是否浇筑满整个浇筑区域。
7.进一步地，所述新拌混凝土传感器包括辅助电极、固定端、第一主电极和第二主电极，所述辅助电极与第二主电极连接，所述第一主电极与第二主电极分别连接一根导线，所述导线分别穿过固定端的底部，进而形成一对端子，所述固定端用于固定所述新拌混凝土
传感器，同时固定端与检测装置连接。
8.进一步地，所述新拌混凝土传感器还可只利用第一主电极和第二主电极完成电压的产生。
9.进一步地，所述新拌混凝土传感器还包括外壳，所述外壳由绝缘材料制成。
10.进一步地，所述辅助电极与第二主电极之间绝缘。
11.本实用新型实现了如下有益效果：
12.提供一种新拌混凝土传感器来对模板下填充的物质是否是新拌混凝土进行检测，利用第一主电极、第二主电极和辅助电极进行新拌混凝土检测，实现了对模板不进行任何敲打和摇动就对模板下的填充物质进行检测，避免了新拌混凝土成为混凝土工程中缺陷的现象，也避免了操作员的经验或直觉出现错误的情况的发生。
附图说明
13.图1表示本发明所用的一种结构类型的斜视图。
14.图2表示本发明使用的一种电极的典型类型图。
15.图3表示本发明的另一种类型的电极示例图。
16.图4表示本发明不同形状的斜视图。
17.图5表示具有图4所示形状的多个本发明顺序布置的剖面图。
18.图6表示图5所示的本发明安装在模板上的示意图。
19.图7表示多个本发明的新版混凝土传感器串联示意图。
20.图8和图9表示多个本发明在隧道施工中的布置位置示意图。
21.图10表示通过电脑对图7、图8和图9所示的本发明进行集中控制的示意图。
具体实施方式
22.为有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1-10对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
23.下面将参照附图描述本实用新型的各示例性的实施例。
24.一种新拌混凝土传感器，所述多个新拌混凝土传感器固定在模板周围，当新拌混凝土浇筑到模板中时，每个新拌混凝土传感器中产生电压，通过检测新拌混凝土传感器产生的电压的变化，从而判断出混凝土是否浇筑满整个浇筑区域。
25.如图1为本发明所述的新拌混凝土传感器一种结构类型的斜视图，其中2a为第一主电极，2b为第二主电极，2c为连接到第二主电极的辅助电极，外壳3是一个由绝缘材料制成的，固定端4用于固定新拌混凝土传感器1，同时将固定端4与检测装置进行连接，多个新拌混凝土传感器1固定在模板周围，当新拌混凝土浇筑到模板中时，每个新拌混凝土传感器1中产生电压，通过检测新拌混凝土传感器1电压的变化从而判断新拌混凝土是否浇筑满整个浇筑区域。
26.图2表示新拌混凝土传感器1的第一主电极2a、第二主电极2b和辅助电极2c之间的典型关系：导线5a从第一主电极2a引出，导线5b从第二主电极2b和辅助电极2c的接触点6引出，导线5a和5b均连接到固定端4上，从而形成一对端子，第一主电极2a、第二主电极2b和辅
助电极2c采用不同的金属制作。
27.本发明新拌混凝土传感器的试验过程：
28.所述辅助电极2c与第二主电极2b之间绝缘，故在将第二主电极2b和辅助电极2c彼此绝缘后，首先将新拌混凝土传感器1浸入ph值为7的中性水中，然后测量每个电极之间产生的电压，发现第一主电极2a 和辅助电极2c产生的电压均为0.5v，前者呈现负极性，后者呈现正极性，此时第一主电极2a、第二主电极2b的表面积约为3cm
²
，而辅助电极2c的表面积约为第一主电极2a、第二主电极2b的表面积之和的1/10，同时还观察到第一主电极2a、第二主电极2b之间没有电压产生；然后将第二主电极2b和辅助电极2c通过接触点6与导线5b进行连接，然后在导线5a和导线5b之间进行读数，得到0.5v的电压，并且导线5a呈现负极性，导线5b呈现正极性，以上，令锌作为第一主电极2a的材料，铝作为第二主电极2c的材料，锡作为辅助电极2c的材料；
29.同样的方法，将相同的新拌混凝土传感器1浸入新拌混凝土中（此时新拌混凝土的ph值约为13），并测量新拌混凝土传感器1产生的电压，发现第一主电极2a和辅助电极2c的极性与将传感器浸入水中时的极性相同，而第一主电极2a和辅助电极2c均产生约0.3v的电压，同时在第一主电极2a、第二主电极2b之间检测到0.8v的电压，并且第一主电极2a显示为正极性，第二主电极2b显示为负极性；与浸入水中的操作相似，现连接第二主电极2b和辅助电极2c，然后测量得到导线5b和导线5a之间的电压值为0.5v，但两根导线产生的电压极性相反，导线5a显示正极性，导线5b显示为负极性，出现此种情况的原因在于第二主电极2b和辅助电极2c之间发生了短路，导致通过接触点6的反向电压抵消，从而有效的将第二主电极2b（负0.8v）和辅助电极2c（0.3v）结合在一起；
30.当新拌混凝土传感器1浸入ph值约为3的稀释盐酸溶液中时，两根导线5a、5b的极性与浸入水中时的极性相同，电压的测量值约为0.2v。
31.综上所述，无论新拌混凝土传感器1是浸入水中还是新拌混凝土中，新拌混凝土传感器传感器1的两根导线5a、5b之间产生的电压值保持不变，但极性相反，这既反映了传感器浸入溶液的ph值，也反映了所用三种不同金属的电力趋势，因此如果在混凝土传感器1中产生的电压以更远端连接的电路形式输入到检测装置，其中检测装置包括笔记本电脑或带指示灯的电子设备，则在有水的情况下，极性将不同于在新拌混凝土的情况下显示的极性，因此将检测电路在有水的情况下激活，而不是在混凝土的情况下激活，反之亦然，由于所有需要确定的指标是电极的极性，因此检测装置所提供的读数是非常清晰的，其中，上述试验是在第一主电极2a完全由锌制成，辅助电极2c完全由锡制成的情况下得出的，本着节约材料的目的，在采用镀锌和镀锡的电极上进行试验，发现得出的结论与上述结论相同，因此采用镀锌铁皮代替锌电极2a，镀锡铁皮代替辅助电极2c，其中，第一主电极2a的表面积=第二主电极2b的表面积=10*辅助电极2c的表面积。
32.图3表示本发明电极的另一种结构方案，在本方案中，第一主电极2a与导线5a的连接与上述相同，不同的是第二主电极2b与辅助电极2c的表面积大致相等，在这种情况下，铝电极2b和辅助锡电极2c之间沿边界线7仍然存在短路，因此它们产生的电压关系与上述结论相同，因此在某些情况下，如果由于某种原因导致新拌混凝土传感器1与新拌混凝土的接触受到限制，则可以通过调整铝电极2b和辅助锡电极2c的表面积比，从而将电极极性恢复到原始状态，以达到检测目的，但第二主电极2b与辅助电极2c相连，又要求增加辅助电极2c
的尺寸，直到其表面积大致等于第二主电极的表面积，这就使第二主电极2b的表面积加倍；这就使第二主电极2b的表面积减少，此外由于辅助电极2c占据了第二主电极2b和辅助电极2c表面积之和的一半，因此采用电镀金属可以很容易的满足这一要求。这样一来，该传感器的性能不仅与上述描述的第一方案的性能没有变化，而且可以大大减少成本，适合大规模生产。
33.本发明的新拌混凝土传感器1还可只利用第一主电极2a和第二主电极2b完成电压的产生，取消辅助电极2c，本方案采用了有效表面积为2cm
²
的铜电极和铝电极，当新拌混凝土传感器1浸入水中时，铜电极显示正极性，铝电极显示负极性，测得的电压为0.45v；当新拌混凝土传感器1浸入新拌混凝土时，极性保持不变，但测得的电压增加到1.10v，并且导线中的极性没有发生反转。但是，如果选择0.6v做为阈值，并把检测电路设定为超过阈值才激活，从而易得出判断出新拌混凝土传感器1浸入的介质是水还是新拌混凝土，且第一主电极2b和第二主电极2c所用的金属选择并不局限于铜和铝，可为产生不同电压的任何金属。
34.图4表示了不同形状的新拌混凝土传感器1，第一主电极2a、第二主电极2b和辅助电极2c位于绝缘壳体3的外侧，此设计可以加长壳体3的长度，如图5所示的杆状新拌混凝土传感器1是将第一主电极2a、第二主电极2b和辅助电机2c三个电极均安装在圆筒上，导线5a和导线5b插入绝缘壳体3的内部，形成的，多个单独的混凝土传感器以适当的间距安装。在图5中，8是混凝土模板，9是用于将传感器固定到模板上的配件，10是用于将所述配件9固定到所述模板8的固定螺钉。但此类杆状新拌混凝土传感器1需要图6所示类型的装置配合，其中11是图5所示的杆状新拌混凝土传感器，并以适当间距安装在模板8上。检测信号由每根导线12输入到检测装置13，然后检测装置13确定每个新拌混凝土传感器11的工作状态，导线15用于将新拌混凝土传感器11的工作状态输出到外部，测试开关16用于检查混凝土传感器和其他配件，如电源开关17和电源指示灯18。
35.图7是本发明的多个新拌混凝土传感器的斜视图，这些新拌混凝土传感器彼此串联，然后连接到如计算机的控制装置上。在图7中，21是用于连接到控制装置的连接器，22是每个新拌混凝土传感器，23是导线，每个混凝土传感器22通过导线23进行串联连接。尽管图7所示每个新拌混凝土传感器22都有第一主电极24和第二主电极25安装在壳体26上，也可用包含辅助电极的新拌混凝土传感器替换图7中所示的新拌混凝土传感器22。
36.本实用新型在进行使用的时候，如图8、图9和图10所示，其中图8、图9表示串联的新拌混凝土传感器在隧道施工中的应用，图8中编号为1-20的新拌混凝土传感器串联，连接方式参照图7所示，31是控制装置,如电脑，每个混凝土传感器的工作状态分别显示在屏幕上，图9中的新拌混凝土传感器以五个一组的形式布置在隧道横断面周围，通常情况下首先在裸露围岩41上进行初期支护42施工，然后用防水板43覆盖，接下来安装混凝土传感器44a-44e，45是隧道衬砌台车，在实际应用中，浇筑缺陷通常位于拱顶，因此新拌混凝土传感器集中布置在拱顶部位，当进行混凝土浇筑时，在拱顶布置的新拌混凝土传感器能够直接检测到所在部位是否有新拌混凝土注入，从而新拌混凝土传感器的工作状态在控制装置的屏幕上进行直观显示。如果新拌混凝土传感器检测到有新拌混凝土注入，传感器将以一种工作状态显示在控制装置的屏幕上，反之，则以另一种工作状态显示在控制装置的屏幕上。这样在浇筑混凝土的工作中，操作人员就能够直观的看到哪些部位没有新拌混凝土的注入，从而避免在模板拆除后出现空腔，降低了空腔发生率；
37.图10表示多个控制装置进行集中控制时的电路示意图，其中51是控制装置，虚线框标记的52a、52b是每个新拌混凝土传感器，53是控制装置51与新拌混凝土传感器52a、52b之间的接口，61是一个24v的电源，从接口53中向每个混凝土传感器并联供电，62是电压降检测装置，用于检测每个混凝土传感器电源部分63的电压降，64、65分别为新拌混凝土传感器的第一主电极和第二主电极，66是第一主电极64和第二主电极65产生的电压的电路，67是顺序控制电路，并接入接口53中，68、69分别为控制电路和旁路电路，每个新拌混凝土传感器各配备一个，顺序控制电路67、控制电路68和旁路电路69共同构成控制装置，在接收到从顺序控制电路67发出的信号时，混凝土传感器的控制电路68则被激活，如果新拌混凝土传感器检测到新拌混凝土的存在，则其检测电路66就会确定电极64、65之间已产生电压，并使电源63的电压在固定时间内下降；如果未检测到新拌混凝土的存在，则不会导致电源电压下降，该信息将同步在控制装置51的显示区域中进行显示。同时，当新拌混凝土传感器发送其检测信号时，将立即激活其旁路电路69并暂停其传输功能，直到从接口53接收到复位信号为止，70是一个测试控制电路，该电路串联至每个混凝土传感器中的测试电路71，当设置该电路时，每个新拌混凝土传感器均能输出检测信号，从而能够检查检测功能；
38.本实用新型实现了如下优点：
39.（1）提供一种新拌混凝土传感器来对模板下填充的物质是否是新拌混凝土进行检测，利用第一主电极、第二主电极和辅助电极进行新拌混凝土检测，实现了对模板不进行任何敲打和摇动就对模板下的填充物质进行检测，避免了新拌混凝土成为混凝土工程中缺陷的现象，也避免了操作员的经验或直觉出现错误的情况的发生；
40.（2）本实用新型提供的新拌混凝土传感器可由第一主电极、第二主电极和辅助电极的联合作用下完成检测，也可只利用第一主电极、第二主电极实现是否是混凝土检测，降低在实际使用过程中的出现的问题，也避免了在模板拆除后出现空腔的问题，降低了空腔发生率，减少了混凝土成为混凝土工程中缺陷的现象。