一種帶水準混凝土彈性模量測定裝置及方法與流程
2023-10-22 22:41:08 2
本發明涉及混凝土性能測試領域，具體涉及一種帶水準混凝土彈性模量測定裝置及方法。
背景技術：
抗壓彈性模量是稜柱體或者圓柱體試件軸向承受的一定壓力時產生單位變形所需應力。測定水泥混凝土抗壓彈性模量時，將2個千分表固定在標距150mm的固定架之間進行微變形測量，通過計算得出水泥混凝土抗壓彈性模量值，其適用於工程領域內混凝土試件彈性模量試驗。
混凝土彈性模量指標是工程領域內混凝土工程重要的參數，特別是在高跨度、預應力結構中、較高強度等級的混凝土有著重要意義，作為指導混凝土施工的重要參數。混凝土彈性模量試驗過程複雜，耗時長，試件製作齡期28天後進行試驗，如果3個試件數據超過規範要求，試驗結果無效，造成現場施工無參數可依，損失及處理費用將大大增加施工成本。
目前市場上所用彈性模量裝置均由上下環、接觸杆、千分表等組成，試驗時由試驗員在試件上測量標距劃線定位，然後試驗員將上下環安裝在定位處，由於上下環由8個緊釘螺釘進行固定，試驗員難以同時進行固定，造成上下環之間標距不能精準至150mm，標距的不準確將直接影響試驗結果的大小；並且上下環在安裝完成後的不平行直接導致試驗時對中步驟不滿足規範要求，試驗員將再次卸下裝置重新組裝，這樣耗時費力也不能精準測量出混凝土彈性模量參數。
江習高速公路建設中，在橋梁工程中的預製t梁和現澆箱梁均對混凝土彈性模量進行了設計要求，為3.45×104mpa，並且進行預應力張拉時彈性模量不小於設計值的90％，江習高速公路的預製t梁總設計在2600多片，現澆箱梁也達到了500多聯，按照設計混凝土彈性模量試驗將達到6200多組(28天齡期和張拉齡期各一組)以上，如果快速精準檢測出混凝土彈性模量數據是關鍵。
現有技術中，存在一些不足：1)在試件上測量標距劃線定位耽擱耗時長，且人為因素影響較大，不能做到快速有效的固定上下環及標距精準。2)固定後固定架的水平程度完全依靠人工肉眼觀察和經驗，不能做到科學準確衡量水平程度，對後續的試驗過程和試驗數據影響較大。3)接觸杆要麼固定，要麼沒有，直接調整千分表高度與之接觸，不能做到千分表快速安裝及歸零。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種帶水準混凝土彈性模量測定裝置及方法，裝置外觀簡單大方、製作成本低、使用效率高、易於操作、實用性強、安全環保。
為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：
一種帶水準混凝土彈性模量測定裝置，包括上環和下環，所述上環和下環上下布置，且上環和下環都設置有固定被測混凝土的緊固裝置；所述上環上還設置有圓水準器，在上環和下環之間固定有定位板，所述定位板用於固定上環與下環之間的距離；在上環上設置有千分表支架，在下環上設置有接觸杆，千分表支架與接觸杆之間用於放置千分表。
進一步的，所述緊固裝置為分別設置在上環和下環周圍的緊定螺釘。
進一步的，所述定位板與上環通過定位栓相連，定位板與下環通過定位螺釘相連。
進一步的，所述千分表支架設置在上環的預留孔內，所述接觸杆設置在下環的預留孔內。
進一步的，所述定位板下端固定有底板。
進一步的，所述緊定螺釘均勻地分布在上環或者下環的周圍。
進一步的，所述定位板為兩個。
一種帶水準混凝土彈性模量測定方法，包括以下步驟：
步驟1：用定位板將上環和下環固定，並調整好上環與下環之間的距離；步驟2：將被測混凝土置入上環和下環內，擰緊緊定螺釘，將被測混凝土固定好；步驟3：將千分表支架固定在上環的預留孔處，將接觸杆固定在下環的預留孔處；步驟4：將千分表安裝在千分表支架上面，安裝牢固，與接觸杆接觸，並讓千分表指針能自由活動；步驟5：保證圓水準器水平，將測量裝置移至試驗機下，進行測量。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：1)既可以作為試驗裝置，也可以作為教學儀器使用。2)定位板能快速精準定位，保證標距150mm的準確度，同時提高試驗數據的準確度。3)圓水準器的安裝角度和尺寸利於試驗工作開展，且具有兩個功能(定位對中、觀察變形方向)。4)千分表支架u型設計滿足千分表任何角度任意旋轉，滿足千分表快速安裝要求。5)本裝置縮短了工作時間並提高了工作效率。
附圖說明
圖1是本發明裝置的整體結構示意圖。
圖2是本發明裝置的俯視圖。
圖3是本發明裝置的固定部分結構示意圖。
圖4是本發明裝置的讀數部分結構示意圖。
圖5是本發明裝置的定位部分結構示意圖。
圖中：1-圓水準器；2-緊定螺釘；3-定位栓；4-千分表支架；5-千分表；6-定位板；7-定位螺釘；8-下環；9-上環；10-接觸杆；11-底板。
具體實施方式
下面通過具體實施方式對本發明的裝置和方法進行詳細的說明。本發明裝置主要由三大部分組成：固定部分，包括上環9(內安裝2個圓水準器1)、下環8(也可安裝2個圓水準器1)、緊定螺釘2；讀數部分，包括千分表5、接觸杆10及千分表支架4；定位部分，包括定位板6及定位螺釘7。
一、固定架的設計與加工
1、實施
1)採用20mm厚、18mm寬耐腐蝕、不易鏽蝕及變形的高強度不鏽鋼材製成外徑258mm(內徑222mm)的上環9和下環8，然後用同樣材質不鏽鋼製作8根ф10mm長度不小於85mm緊定螺釘2。
2)在上環9和下環8厚度方向0°、90°、180°、270°分別打孔能夠緊固ф10mm螺釘的螺母，與8根緊定螺釘2能夠配套使用；然後在上環9厚度方向45°和225°開孔ф5mm，預留定位板6上面的定位孔，在下環8厚度方向45°和225°開孔ф8mm，與定位螺釘7配套的螺母。
3)在上環9寬度方向165°和345°預留ф10mm固定千分表支架4孔，在下環8寬度方向165°和345°預留ф8mm固定接觸杆10孔。
4)在上環9和下環8寬度方向135°和315°方向安裝四個ф12mm×8mm的圓水準器孔。
2、實際效果驗證
1)高強度不鏽鋼材在剛度和硬度方面都優於一般普通鋼材，製作的上環和下環不易變形及損壞。2)開孔及螺紋加工均採用數控車床加工，增加了裝置加工的精度。3)固定後能與其他部件能夠緊密結合，達到預期的效果。4)能夠快速安裝定位，滿足設計要求。5)能夠牢固抓住試件，起到傳遞應變的作用。
二、讀數系統設計與加工
1、實施
1)千分表5由其他生產廠家生產，購買使用。
2)接觸杆10由上盤ф15mm，下接ф8mm螺杆，與下環8寬度方向165°和345°預留ф8mm固定接觸杆孔配套使用。
3)千分表支架4由兩個深u型組成，材質與上環9和下環8一致，全長108mm，厚9mm，寬24mm，上與上環寬度方向165°和345°預留ф10mm孔固定，下用於固定千分表5。
2、實際效果驗證
1)千分表支架4及接觸杆10均採用高強度不鏽鋼材質，試驗過程中變形量小，更能接近於真實情況。2)千分表5安裝方向和安裝上下距離不受限制，能夠快速安裝並緊固。3)接觸杆10可以上下旋轉，與千分表5接觸，起到傳遞應變作用。
三、定位裝置的設計與加工
1、實施
1)定位板6用2塊，採用與上環9和下環8一致的不鏽鋼材質，定位板6寬25mm，高235mm(包括了底板11厚度)，厚4mm；定位板6下焊接長48mm，寬12mm的底板11，能夠讓定位板6更能穩固。在定位板6離地高75mm處開孔ф8mm螺孔，與下環8厚度方向45°和225°開孔ф8mm對齊。在定位板6離地高225mm處焊接一個ф5mm定位栓3，與上環9厚度方向45°和225°開孔ф5mm的配套使用。
2)定位螺釘7用2個，採用與上環9和下環8一致的不鏽鋼材質，螺釘ф8mm長度不大20mm，與定位板6離地高75mm處開孔ф8mm螺孔，與下環8厚度方向45°和225°開孔ф8mm螺孔均能配套使用。
2、實際效果驗證
1)使用定位板進行定位，能夠解決快速定位問題，減少試驗員在試件上測量標距劃線定位的步驟，節約工作時間。2)定位栓3與上環9預留孔可以快速拆裝，節約時間。3)定位板6的底板11能夠讓整個裝置獨立「站立」，利於教學和試驗工作。
四、最終組裝與驗證
1、最終組裝
1)將8根緊定螺釘2擰入上環9和下環8厚度方向0°、90°、180°、270°預留螺母孔內，使連接緊密，並且能夠很好的與試件接觸，起著固定上下環的作用。
2)定位板6離地高225mmф5mm定位栓，與上環9厚度方向45°和225°預留孔連接，需連接緊密，不能留有縫隙；定位板9離地高75mm處預留螺孔，與下環8厚度方向45°和225°預留孔用，定位螺釘7連接，連接緊密牢固。
3)將千分表支架4固定在上環9寬度方向165°和345°預留孔處，將接觸杆10固定在下環8寬度方向165°和345°預留孔處。
4)將千分表5安裝在千分表支架4上面，安裝牢固，且能使千分表5指針自由活動。
5)保證圓水準器1安裝水平，然後將四周密封處理。
6)裝置內有較多開孔處及焊接處，應該進行打磨處理。
7)整個裝置應進行去稜角工藝處理，防止劃傷試驗人員，完成後上環9、下環8、定位板6上面應噴塗一層烤漆，防止長時間暴露空氣中氧化鏽蝕，外觀可增加美觀度。
8)組裝完成後整個裝置重量約3.2kg，外形尺寸長310mm×寬310mm×高260mm。
2、最終實際效果驗證
全部組裝完成後，試驗員用帶水準混凝土彈性模量測定裝置測定一組c50混凝土彈性模量，在使用中一次快速定位，中間標距150mm基本做到無誤差，用圓水準器1進行水平定位後，在對中試驗過程中兩邊千分表誤差僅0.002mm，滿足規範要求，整個試驗過程(從試件取出到全部試驗結束)耗時70分鐘。
同一個試驗員，同一天取樣c50混凝土一組進行彈性模量試驗，使用市場上普遍的彈性模量測定裝置，在標距定位上面試驗員耗時竟達10分鐘，在後面對中試驗過程中兩邊千分表5誤差一直在0.015mm以上，試驗員重拆後進行再次組裝，耗時費力，最後試驗結果有一根循環後軸心抗壓強度與平均值之差超過20％，取剩餘兩根的彈性模量平均值作為測定值，試驗過程耗時120分鐘.從對比試驗過程中看，使用了帶水準混凝土彈性模量測定裝置節約時間在50％以上，並且試驗員工作量相對較小，基本做到一次試驗成功，不會出現重複拆裝的情況。