高強混凝土回彈儀的製作方法

2023-05-15 02:46:06

專利名稱：高強混凝土回彈儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種高強混凝土回彈儀，尤其是回彈儀中彈擊杆的配置，屬於物理中用測量撞擊物體回彈程度測試固體材料抗壓強度或表面硬度技術領域。
背景技術：
高強混凝土(high strength concrete)在不同的文獻中有不同的定義,如《普通混凝土配合比設計規程》(JGJ 55-2000)是指抗壓強度在60MPa以上的混凝土，《粉煤灰混凝土應用技術規範》(GBJ 146-1990)是指抗壓強度在40MPa以上的混凝土，《公路橋涵施工技術規範》(JTJ 041-2000)則是指抗壓強度在5(T80MPa的混凝土。本實用新型則是指抗壓強度在60MPa以上的混凝土。回彈儀由殼體、中心導杆、彈擊錘、彈擊拉簧、彈擊杆、擊發機構、指針及其導杆和讀數裝置構成。回彈儀拉伸彈擊拉簧驅動彈擊錘獲得衝擊動能經由彈擊杆撞擊固體材料的表面，受撞擊的固體材料表面產生的反彈力使彈擊錘產生回彈運動，以彈擊錘的回彈行程與彈擊行程的比值或彈擊錘回彈速度與撞擊速度的比值的百分值作為回彈值，即R = — xl00% ,
L式中r為彈擊錘的回彈行程，L為彈擊錘的衝擊行程。或R = — x\ 00%,
vO式中' 為彈擊錘的回彈速度，V0為彈擊錘的撞擊速度。回彈儀通過獲取回彈值來檢測固體材料的表面硬度。由於材料的表面硬度通常與其抗壓強度呈對應的相關性，因此回彈儀也常用於檢測固體材料的抗壓強度。目前回彈儀最廣泛的應用是用於檢測實體混凝土的抗壓強度。回彈值與被測固體材料的表面硬度特性和撞擊強度相關。回彈儀的撞擊強度取決於回彈儀的撞擊動能和彈擊杆撞擊端面的有效撞擊面積，撞擊動能由回彈儀的彈擊拉簧的剛度與其被拉伸的長度決定，有效撞擊面積由回彈儀彈擊杆的直徑與撞擊端面的曲率半徑相關，撞擊端面是球面形的。對於同一型號的回彈儀，其撞擊動能、彈擊杆的直徑與撞擊端面的曲率半徑是相同的。也即，對於被測固體材料而言同一型號回彈儀的撞擊強度相同，對於有相同表面硬度的材料而言同一型號回彈儀所測得的回彈值相同。對於同一型號的回彈儀，回彈值與某種被測材料的表面硬度或抗壓強度的換算關係可通過預先的試驗數據經統計方法獲得，該關係稱為回彈曲線。也就是說回彈儀測定材料的表面硬度或抗壓強度是通過先測得回彈值再從回彈曲線上查得相應結果的。回彈曲線與被測材料性質和回彈儀特性有關，即在測定混凝土表面硬度或抗壓強度前要為每種規格的回彈儀與每種特性的材料建立回彈曲線。回彈曲線的獲得方法通常由相應技術領域的技術規程確定，如中華人民共和國行業標準《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》(JGJ/T23-2011)中附錄「專用測強曲線的制定方法」規定了回彈法測量混凝土抗壓強度的回彈測強曲線的制定方法。通常材料的表面硬度或抗壓強度與回彈值之間的關係(即回彈曲線)呈正向冪函數或指數函數關係，如《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》(JGJ/T23-2011)提供的泵送混凝土的測強曲線公式為f = O. 034488R1· 9400IO(_0-0173d)式中R為回彈值，f為推定的被測泵送混凝土的抗壓強度；d為被測混凝土表面的碳化深度，是用於修正混凝土抗壓強度的推定值的一項獨立的參數。也即回彈值越大，回彈值變化量其所對應的抗壓強度或表面硬度變化量越敏感。因此，當回彈值超過一定限度，使所推算得到的被測物體的抗壓強度或表面硬度的誤差達到了允許誤差的臨界點，則該強度或硬度是回彈儀的最大檢測強度或硬度。同時被測材料的強度或硬度過小，將使回彈值無法達到必要的量程範圍內，則超出了回彈儀的最小檢測強度。也就是說，對於一種型號的回彈儀，並不一定能檢測某一材料涵蓋其全部表面硬度或 抗壓強度的區間，或者說僅能檢測其一定範圍內的表面硬度或抗壓強度。如《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》(JGJ/T23-2011)提供的泵送混凝土的測強曲線的混凝土抗壓強度值的區間為20MPa 60MPa。以往由於普通建築很少使用抗壓強度高於60 MPa高強度混凝土，所以回彈法測定混凝土抗壓強度只用中型回彈儀就足夠了，而個別使用高強混凝土的可採用鑽取芯樣等其他方式檢測其實體強度。業內通常將衝擊能量為2. 207J的回彈儀稱為普通回彈儀或中型回彈儀，衝擊能量小於2. 207J的稱為輕型回彈儀、大於2. 207J的稱為重型回彈儀。一些大壩、橋梁以及重要建築的基礎結構等則有用衝擊能量為9. 8J的重型回彈儀進行無損檢測的。隨著對建築質量要求的提高和物質條件的改善，近年來抗壓強度高於60 MPa高強混凝土已普遍應用在種類建築中，而回彈法是最簡單快捷的檢測實體混凝土抗壓強度的無損檢測方法，所以回彈法檢測高強混凝土抗壓強度也受到了重視。但是以往衝擊能量為9. 8J的重型回彈儀由於其體積大、重量重，並不適宜用於大多數建築物的混凝土抗壓強度檢測。為解決回彈法檢測60 MPa以上高強混凝土，產生了許多檢測高強混凝土抗壓強度的回彈儀，如中國實用新型專利ZL00247527. 8提出的衝擊能量為5. 5J的回彈儀、中國實用新型專利ZL98201939. 4提出的衝擊能量為4. 5J的回彈儀。這些回彈儀與現有中型回彈儀相比，都主要是通過增加回彈儀中彈擊錘的質量、提高彈擊拉簧剛度和拉伸程度來提高回彈儀的衝擊能量實現對高強混凝土的檢測的。與現有中型回彈儀相比較，這類回彈儀增加了操作者的勞動負荷，弱化了原有回彈法檢測混凝土抗壓強度輕靈、方便的固有優點。這是因為，對回彈儀中彈擊錘、彈擊拉簧、彈擊錘的強化以及由此帶來的對其他零部件的同步加強，不僅增加了回彈儀的質量，還使操作者在操作時需要付出更多的體力來克服彈擊拉簧的彈力達到必須的拉伸長度。同時也提高了在測定時彈擊錘的撞擊速度，隨之各活動的零部件磨損增加從而對回彈儀的工作壽命造成不利影響。
發明內容針對上述不足，本實用新型就是要在保持衝擊能量為2. 207J的中型回彈儀衝擊能量值的基礎上提出一種高強混凝土回彈儀。本實用新型提供的高強混凝土回彈儀，有彈擊錘、彈擊拉簧、彈擊杆、中心導杆，其中彈擊杆從前端插套在中心導杆上，彈擊錘質量為370g,彈擊拉簧剛度為785 N/m,彈擊拉簧拉伸長度為75 mm，彈擊杆直徑為15 mm，標稱衝擊能量為2. 207J，所說彈擊杆配備有多個，各彈擊杆長度和直徑相同而撞擊端面的曲率半徑不同。本實用新型提供的高強混凝土回彈儀，以現有中型回彈儀為基礎，配置了多個不同撞擊端面的曲率半徑的彈擊杆，而彈擊杆是通過插撥方式相對回彈儀中心導杆可裝卸的。與現有技術相比，本實用新型未改變現有中型回彈儀的任何結構，只是根據被測固體材料的不同的表面硬度或抗壓強度選擇不同撞擊端面的曲率半徑的彈擊杆，便可獲得小於允許誤差的測定結果。從固體材料受力產生彈性變形和塑性變形的關係原理可知，以相同的衝擊能量對同一被測物撞擊，被測物的彈性變形量與受撞擊的有效撞擊面積呈負相關；也即對於相同衝擊動能(同一型號的回彈儀的衝擊動能相同)，撞擊面積越小，回彈量越小。因此，減小回彈儀的彈擊杆撞擊端面的曲率半徑相當於減小了有效撞擊面積，對於相同被測物所得到的回彈值也會減小，反之亦然。實驗也證明，採用衝擊能量為2. 207J的中型回彈儀通過減小彈擊杆撞擊端面曲率半徑，曲率半徑越小，對於測得相同的回彈值所對應的混凝土抗壓 強度越高。也就是說，本發明提供的高強混凝土回彈儀可以通過更換彈擊杆來突破中型回彈儀IOMPa飛OMPa的測量範圍。本發明通過減小彈擊杆撞擊端面曲率半徑的方法，使對於相同表面硬度或抗壓強度的材料獲得更低的回彈值，從而在同等檢測精度(允許檢測誤差)下提高了材料表面硬度的檢測範圍。對於回彈法檢測混凝土抗壓強度，在同等檢測精度(允許檢測誤差)下擴大和提高了混凝土抗壓強度的檢測範圍，可以將中型回彈儀用作高強混凝土抗壓強度的檢測。所說各彈擊杆的撞擊端面曲率半徑在5mnT35mm範圍內，如分別為5mm、7. 5mm、10mm、15mm、25mm、35mm六個規格，分別對應用於檢測混凝土抗壓強度在IOMPa 130MPa內的六個不同但有交集的區間。其中彈擊杆的撞擊端面曲率半徑小於7. 5mm時，撞擊端面經圓臺形與彈擊杆柱體連接，以均勻彈擊杆連接位置的應力傳遞。

圖I為本實用新型回彈儀局部剖視圖，圖2、圖3、圖4、圖5、圖6為圖I回彈儀所附彈擊杆首I]視圖，圖中I-殼體，2-中心導杆，3-彈擊拉簧，4-彈擊杆,41、42、43、44、45-另外配置的彈擊杆。
具體實施方式
一高強混凝土回彈儀，如圖I所示，由一現有的中型回彈儀和所配置的六個彈擊杆組成。彈擊杆4是從殼體I前端插入並套在中心導杆2上的，彈擊拉簧3連接在殼體前端和彈擊錘之間，彈擊錘套在中心導杆上並位於彈擊杆的後端。工作時壓入彈擊杆，通過中心導杆將彈擊錘向後推並拉伸彈擊拉簧，當拉簧被拉伸至確定的拉伸長度時觸發擊發機構，彈擊錘在彈擊拉簧作用下向前衝擊撞擊彈擊杆後端面並將撞擊力通過撞擊端面傳遞到被測材料表面。受撞擊材料的表面對彈擊杆產生反彈力，通過彈擊杆傳遞作用至彈擊錘使彈擊錘產生回彈運動並帶動指針滑動而標示回彈值。所配置的六個彈擊杆前端撞擊端面曲率半徑分別為5mm、7. 5mm、10mm、15mm、25mm、35_六個規格，可用於抗壓強度在IOMPa 130MPa的混凝土的檢測。其中撞擊端面曲率半徑為25_的彈擊杆4是中型回彈儀原配彈擊杆，其餘五個為另外配置的彈擊杆41、42、43、44、45 (見圖2、3、4、5、6)按所測混凝土的抗壓強度區間選用。其中撞擊端面曲率半徑為5mm的彈擊杆41，其撞擊端面經圓臺形與彈擊杆柱體連接。本實用新型實現了使中型回彈儀具有更高強度或硬度的檢測範圍。對於不同對像的檢測只需簡單更換不同的彈擊杆，而不需配備多個回彈儀，並保留了中型回彈儀使用輕 便的優點。使回彈儀的易損部件和回彈儀的檢定只需要按一種規格進行即可，方便了維護，降低了購置和使用成本。對於數字式回彈儀，可將各彈擊杆所對應的測強曲線寫入，使用時只需在軟體中選擇與彈擊杆對應的測強曲線即可。
權利要求1.一種高強混凝土回彈儀，有彈擊錘、彈擊拉簧、彈擊杆、中心導杆，其中彈擊杆從前端插套在中心導杆上，彈擊錘質量為370g,彈擊拉簧剛度為785N/m,彈擊拉簧拉伸長度為75mm，彈擊杆直徑為15mm，標稱衝擊能量為2. 207J，其特徵是所說彈擊杆配備有多個，各彈擊杆長度和直徑相同而撞擊端面的曲率半徑不同。
2.如權利要求I所述的高強混凝土回彈儀，其特徵是所說各彈擊杆的撞擊端面曲率半徑在5mm 35mm範圍內。
3.如權利要求2所述的高強混凝土回彈儀，其特徵是所配備的彈擊杆有六個規格，它們的撞擊端面曲率半徑分別為5mm、7. 5mm、10mm、15mm、25mm、35mm。
4.如權利要求I或2或3所述的高強混凝土回彈儀，其特徵是當彈擊杆的撞擊端面曲率半徑小於7. 5mm時,撞擊端面經圓臺形與彈擊杆柱體連接。
專利摘要本實用新型提供的高強混凝土回彈儀，有彈擊錘、彈擊拉簧、彈擊杆、中心導杆，其中彈擊杆[4]從前端插套在中心導杆[2]上，彈擊錘質量為370g，彈擊拉簧[3]剛度為785N/m，彈擊拉簧拉伸長度為75mm，彈擊杆直徑為15mm，標稱衝擊能量為2.207J，所說彈擊杆配備有多個，各彈擊杆長度和直徑相同而撞擊端面的曲率半徑不同。與現有技術相比，本實用新型以現有中型回彈儀為基礎，配置了多個不同撞擊端面的曲率半徑的彈擊杆，而彈擊杆是通過插撥方式相對回彈儀中心導杆可裝卸的。使用時只要根據被測固體材料的不同的表面硬度或抗壓強度選擇不同撞擊端面的曲率半徑的彈擊杆，便可獲得小於允許誤差的測定結果。
文檔編號G01N3/52GK202548023SQ20112054955
公開日2012年11月21日 申請日期2011年12月26日 優先權日2011年12月26日
發明者周嶽年, 諸華豐, 邱偉明 申請人:舟山市博遠科技開發有限公司