CN102854070B - 混凝土芯样单剪装置 - Google Patents

Abstract

一种混凝土芯样单剪装置，包括提升杆、加力机构、压力传感器、支撑座、齿条提升块和剪切机构，所述提升杆由上至下插在支撑座的支撑台面上，所述加力机构和压力传感器由上至下依次套在支撑台面上方的提升杆上，所述齿条提升块轴向固定连接在支撑台面下方的提升杆上，所述剪切机构设置在齿条提升块的旁边，包括有固定支撑盘、旋转盘和卡爪，所述固定支撑盘为圆环形状并且螺纹连接在支撑座的支撑盘固定架上，所述旋转盘为圆环形状并且套在固定支撑盘上，所述卡爪有两个，每个卡爪均包括卡爪柄和弧形夹头。本装置可以将混凝土芯样剪切成两段，并同时测量出剪切时的剪切力峰值，具有操作简单方便、准确快捷、成本低、适用性强的优点。

Description

混凝土芯样单剪装置

技术领域

本发明涉及混凝土强度检测技术领域，特别是一种剪切混凝土芯样用的剪切装置。

背景技术

目前常用的混凝土强度检测技术和方法有无损检测和破损检测两种。所述无损检测分为回弹法、综合法、超声法等，它是利用混凝土表面硬度、碳化深度和声学参数换算混凝土强度，无损检测操作方便，但检测结果误差较大。所述破损检测又分为钻芯法、后装拔出法、贯入法等，它是利用规定的试件力学参数换算混凝土强度，破损检测结果精度较高，但是混凝土破损大，而且存在工序多、操作不便等缺点，如常用的钻芯法，其芯样试件钻取、切割和两端面平行度、端面与轴线垂直度处理及试件制作工序、操作过程等都较为繁琐。

为克服上述问题，现提出一种混凝土芯样单剪剪切法，它是一种新的检测混凝土抗压强度的方法，该方法是采用钻芯机在混凝土结构面上钻取混凝土芯样，然后将混凝土芯样剪切成两段，并测量剪断瞬间的剪切力峰值（该方法的原理是对混凝土芯样径向施加垂直于承压面的剪切力，使受剪芯样沿径向垂直于轴向剪切破坏，并根据剪应力来推定混凝土强度）。在该方法中，需要将剪切成两段并测量剪断瞬间的剪切力峰值，但如何将芯样剪切成两段，以及如何测量剪断瞬间的剪切力峰值，是一个急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以将混凝土芯样剪切成两段、同时可以测量出剪断瞬间的剪切力峰值的混凝土芯样单剪装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种混凝土芯样单剪装置，其特征在于：包括提升杆、加力机构、压力传感器、支撑座、齿条提升块和剪切机构。

所述提升杆由上至下插在支撑座的支撑台面上，所述加力机构和压力传感器由上至下依次套在支撑台面上方的提升杆上，并且加力机构还与提升杆螺纹连接，所述齿条提升块轴向固定连接在支撑台面下方的提升杆上，并且齿条提升块与支撑座之间设有齿条提升块导向机构，所述剪切机构设置在齿条提升块的旁边，包括有固定支撑盘、旋转盘和卡爪。

所述固定支撑盘为圆环形状并且螺纹连接在支撑座的支撑盘固定架上，固定支撑盘的两侧侧面各开有一个滑动槽，并且两个滑动槽以固定支撑盘的圆心为对称点对称分布。

所述旋转盘为圆环形状并且套在固定支撑盘上，同时旋转盘还与齿条提升块啮合，旋转盘的两侧侧面各开有一个变径槽，变径槽的槽底又开有导向长孔，两个变径槽以旋转盘的圆心为对称点对称分布。

所述卡爪有两个，每个卡爪均包括卡爪柄和弧形夹头，并且卡爪柄上设有圆柱头，弧形夹头上设有弧形夹齿，所述卡爪的弧形夹头位于固定支撑盘的环内空间中，卡爪的卡爪柄穿过固定支撑盘上的滑动槽、与旋转盘上的变径槽的槽侧壁紧贴配合，卡爪柄上的圆柱头位于变径槽槽底的导向长孔中并且与导向长孔的孔侧壁紧贴配合。

所述齿条提升块导向机构可以是与提升杆相对平行的导向杆，所述齿条提升块上设有导向孔并且齿条提升块通过导向孔与导向杆配合。

所述压力传感器与加力机构之间的提升杆上可套有轴承轴承座。

所述支撑盘固定架可为圆环形状。

所述加力机构可以是带有扭力手柄的扭力手柄座。

所述扭力手柄座的外侧壁上可设有一圈凹槽，所述支撑座上固定连接有一反力支架，该反力支架的上端有一翻边，该翻边的厚度小于凹槽的宽度，并且该翻边位于扭力手柄座的凹槽中。

所述支撑座的底部可设有支腿。

所述支腿可由螺母和调整螺栓组成，其中螺母焊接连接在支撑座的底部，调整螺栓由下向上螺纹连接在螺母上。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：本发明是一种检测混凝土抗压强度用的装置，它可以将混凝土芯样（从被测混凝土上分离下来的混凝土芯样）剪切成两段（对混凝土芯样的径向施加垂直于承压面的剪切力，使受剪的混凝土芯样沿径向垂直于轴向出现剪切破坏），并同时测量出剪切时的剪切力峰值。

本发明利用卡爪将混凝土芯样剪断的同时，还可以测出剪切力峰值(通过压力传感器)，适用于C10-C80的结构工程混凝土强度的检测，具有操作简单方便、准确快捷、成本低、适用性强的优点。

本发明使用时不受被测混凝土的表面形状（比如凸面、凹面、曲面、麻面等）的限制，也不受被测混凝土尺寸截面大小的限制，仅受成孔工艺限制。也就是说，本发明对被测混凝土的形状没有特别限制，测试部位也不受限制，被测混凝土不需任何加工处理（现场测试位置的表面无需处理，钻成的混凝土芯样也不需处理）。

本发明的检测龄期范围广，凡能钻制成型的剪切试件都适用，适用混凝土龄期可至14天，可为预应力混凝土的张拉和放张以及混凝土早龄期的施工提供技术数据。

本发明对被测混凝土的损伤很小，被测混凝土上的钻孔深度仅为毫米级别（25mm～30mm），所以适合检测钢筋配置密集的混凝土，属于混凝土无损检测新型技术。

本发明应用在混凝土芯样单剪剪切法中，采用了本发明的混凝土芯样单剪剪切法是一种检测被测混凝土的内部强度的方法，这种方法的测试精度比传统方法更高，检测更方便快捷。采用了本发明的混凝土芯样单剪剪切法可检测出被测混凝土的抗压强度，与目前已有的其他混凝土强度检测方法有实质性的不同，具有很好的推广应用价值，能更好的完善和丰富混凝土强度检测技术。

本发明操作方便、体积轻小，受力明确、结构合理，是一种可以在检测现场进行混凝土芯样单剪的装置器。此外，因为本发明是单剪，所以结构轻便，易携带，适合任何场合的芯样剪切试验。

本发明中的加力机构顺时针旋转，由此带动提升杆向上移动，提升杆又与齿条提升块连接，齿条提升块在齿条提升块导向机构的约束下向上移动，由此带动旋转盘围绕着固定支撑盘转动（旋转盘与齿条提升块啮合），旋转盘转动的同时又通过变径槽给卡爪径向剪力，使卡爪对混凝土芯样实施剪力。

本发明中的卡爪的径向剪力由旋转盘通过变径槽提供，这是因为旋转盘的变径槽给相对应的卡爪施以压力，使两个卡爪夹住混凝土芯样，卡爪端部的弧形夹齿相互错开，在弧形夹齿芯样上产生剪力，由于两个卡爪是成对出现，所以可将芯样剪切成两段。

本发明剪断混凝土芯样后，反时针旋转加力机构，相应的旋转盘也发生反向旋转，此时的卡爪通过圆柱头和导向长孔、在旋转盘的带动下向外移动，将已经剪断的混凝土芯样松开，此时将混凝土芯样取出，完成芯样单剪试验工作。此外，由于是单剪，操作完成后，可以将芯样向前移动继续进行剪切试验。

本发明适用范围广，可以剪断不同直径、不同强度等级的混凝土芯样，可以解决芯样加工、制作带来的麻烦和误差，并且本发明可以将芯样一段一段进行剪断，用每段的剪切值计算混凝土抗压强度。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

    图１是本发明的立体示意图。

图2是本发明的主视示意图。

图3是图2的俯视示意图。

图4是图2的右视示意图。

图5是图4中A-A剖面的示意图。

图6是支撑座的立体示意图。

图7是旋转盘的立体示意图。

图8是旋转盘的主视示意图。

图9是固定支撑盘的立体示意图。

图10是卡爪的立体示意图。

图11是反力支架的立体示意图。

图12是齿条提升块的立体示意图。

附图标记：1－扭力手柄、2－扭力手柄座、2.1－凹槽、3－轴承、4－轴承座、5－压力传感器、6－反力支架、6.1－翻边、7－导向杆、8－提升杆、9－齿条提升块、9.1－导向孔、10－固定支撑盘、10.1－滑动槽、11－支腿、12－支撑座、12.1－支撑台面、12.2－支撑盘固定架、13－卡爪、13.1－卡爪柄、13.2－弧形夹头、13.3－圆柱头、13.4－弧形夹齿、14－旋转盘、14.1－变径槽、14.2－导向长孔、15－螺母、16－调整螺栓。

具体实施方式

实施例参见图1-5所示，这种混凝土芯样单剪装置，包括提升杆8、加力机构、压力传感器5、支撑座12、齿条提升块9和剪切机构。

参见图1-6，所述提升杆8由上至下插在支撑座12的支撑台面12.1上，所述加力机构和压力传感器5由上至下依次套在支撑台面12.1上方的提升杆8上，并且加力机构还与提升杆8螺纹连接，所述齿条提升块9轴向固定连接在支撑台面12.1下方的提升杆8上，所述压力传感器与加力机构之间的提升杆8上还套有轴承3和轴承座4。

参见图1-5，所述剪切机构设置在齿条提升块9的旁边，包括有固定支撑盘10、旋转盘14和卡爪13。

参见图1-6、图9，固定支撑盘10为圆环形状并且螺纹连接在支撑座12的支撑盘固定架12.2上，固定支撑盘10的两侧侧面各开有一个滑动槽10.1，并且两个滑动槽10.1以固定支撑盘的圆心为对称点对称分布。本实施例中，支撑盘固定架也为圆环形状。

参见图1-5、图7、图8，所述旋转盘14为圆环形状并且套在固定支撑盘10上，同时旋转盘14还与齿条提升块9啮合，旋转盘14的两侧侧面各开有一个变径槽14.1，变径槽14.1的槽底又开有导向长孔14.2，两个变径槽14.1以旋转盘的圆心为对称点对称分布。

参见图5、图7-10，所述卡爪13有两个，每个卡爪13均包括卡爪柄13.1和弧形夹头13.2，并且卡爪柄13.1上设有圆柱头13.3（该圆柱头是一个固定在卡爪柄上的销钉），弧形夹头13.2上设有弧形夹齿13.4，所述卡爪13的弧形夹头13.2位于固定支撑盘10的环内空间中（两个卡爪13的弧形夹头相互错开，相距44mm），卡爪13的卡爪柄13.1穿过固定支撑盘10上的滑动槽10.1、与旋转盘14上的变径槽14.1的槽侧壁紧贴配合，卡爪柄13.1上的圆柱头13.3位于变径槽槽底的导向长孔14.2中并且与导向长孔14.2的孔侧壁紧贴配合。

所述变径槽14.1中的变径的意思是：变径槽远离旋转盘圆心一侧的侧壁到旋转盘圆心的距离是逐渐变小的，这样设计的原因是，当旋转盘转动时，通过变径槽的侧壁到旋转盘圆心的距离的逐渐变小，可以推动卡爪13向靠近旋转盘圆心的方向移动，使卡爪13夹紧并剪断混凝土芯样。 

所述导向长孔14.2中的导向的的意思是：当旋转盘回转时，通过导向长孔的导向，可以使卡爪13向远离旋转盘圆心的方向移动，使卡爪13回位并松开混凝土芯样。

所述齿条提升块9与支撑座12之间设有齿条提升块导向机构，参见图1、图4、图12，本实施例中的齿条提升块导向机构是与提升杆相对平行的导向杆7，所述齿条提升块上设有导向孔9.1并且齿条提升块通过导向孔9.1与导向杆7配合。在其它实施例中，也可以设计成其它的齿条提升块导向机构，比如可以是一个开在支撑座12上的与导向杆7相对平行的槽和一个设在齿条提升块上与槽相对应的滑块，齿条提升块可以通过滑块沿槽滑动，此时的滑块和槽就成了齿条提升块导向机构。

参见图1-5、图11，本实施例中，加力机构是为手动装置，是带有扭力手柄1的扭力手柄座2，该扭力手柄座2的外侧壁上设有一圈凹槽2.1，所述支撑座12上固定连接有一反力支架6，该反力支架6的上端有一翻边6.1，该翻边6.1的厚度小于凹槽2.1的宽度，并且该翻边6.1位于扭力手柄座的凹槽2.1中。凹槽加反力支架的作用是控制扭力手柄座2的上下极限位置。

在其它实施例中，加力机构也可以是拧紧螺母等其它的手动机构，甚至还可以是电动的机构。

参见图1-5，所述支撑座12的底部设有支腿11。支腿11由螺母15和调整螺栓16组成，其中螺母15焊接连接在支撑座12的底部，调整螺栓16由下向上螺纹连接在螺母15上。

本实施例的外形酷似一个蜗牛。

所述混凝土芯样的直径为38mm～49mm，长度为60mm～80mm，混凝土芯样是从被测混凝土上分离下来的混凝土芯样。

采用本发明对混凝土芯样进行剪切试验，通过剪切试验得出的剪切强度与事先建立的测强公式来推定混凝土抗压强度（即依据混凝土轴向抗压强度与混凝土芯样的径向剪切强度值建立的相应关系来推定混凝土抗压强度）。

使用本发明时，混凝土芯样所受到的单纯的应力仅为剪切力，混凝土芯样的破坏面与剪切力方向一致。

Claims (8)

1.一种混凝土芯样单剪装置，其特征在于：包括提升杆（8）、加力机构、压力传感器（5）、支撑座（12）、齿条提升块（9）和剪切机构；

所述提升杆（8）由上至下插在支撑座（12）的支撑台面（12.1）上，所述加力机构和压力传感器（5）由上至下依次套在支撑台面（12.1）上方的提升杆（8）上，并且加力机构还与提升杆（8）螺纹连接，所述齿条提升块（9）轴向固定连接在支撑台面（12.1）下方的提升杆（8）上，并且齿条提升块（9）与支撑座（12）之间设有齿条提升块导向机构，所述剪切机构设置在齿条提升块（9）的旁边，包括有固定支撑盘（10）、旋转盘（14）和卡爪（13）；

所述固定支撑盘（10）为圆环形状并且螺纹连接在支撑座（12）的支撑盘固定架（12.2）上，固定支撑盘（10）的两侧侧面各开有一个滑动槽（10.1），并且两个滑动槽（10.1）以固定支撑盘的圆心为对称点对称分布；

所述旋转盘（14）为圆环形状并且套在固定支撑盘（10）上，同时旋转盘（14）还与齿条提升块（9）啮合，旋转盘（14）的两侧侧面各开有一个变径槽（14.1），变径槽（14.1）的槽底又开有导向长孔（14.2），两个变径槽（14.1）以旋转盘的圆心为对称点对称分布；

所述卡爪（13）有两个，每个卡爪（13）均包括卡爪柄（13.1）和弧形夹头（13.2），并且卡爪柄（13.1）上设有圆柱头（13.3），弧形夹头（13.2）上设有弧形夹齿（13.4），所述卡爪（13）的弧形夹头（13.2）位于固定支撑盘（10）的环内空间中，卡爪（13）的卡爪柄（13.1）穿过固定支撑盘（10）上的滑动槽（10.1）、与旋转盘（14）上的变径槽（14.1）的槽侧壁紧贴配合，卡爪柄（13.1）上的圆柱头（13.3）位于变径槽槽底的导向长孔（14.2）中并且与导向长孔（14.2）的孔侧壁紧贴配合。

2.根据权利要求1所述的混凝土芯样单剪装置，其特征在于：所述齿条提升块导向机构是与提升杆相对平行的导向杆（7），所述齿条提升块上设有导向孔（9.1）并且齿条提升块通过导向孔（9.1）与导向杆（7）配合。

3.根据权利要求1所述的混凝土芯样单剪装置，其特征在于：所述压力传感器与加力机构之间的提升杆（8）上套有轴承（3）轴承座（4）。

4.根据权利要求1所述的混凝土芯样单剪装置，其特征在于：所述支撑盘固定架（12.2）为圆环形状。

5.根据权利要求1所述的混凝土芯样单剪装置，其特征在于：所述加力机构是带有扭力手柄（1）的扭力手柄座（2）。

6.根据权利要求5所述的混凝土芯样单剪装置，其特征在于：所述扭力手柄座（2）的外侧壁上设有一圈凹槽（2.1），所述支撑座（12）上固定连接有一反力支架（6），该反力支架（6）的上端有一翻边（6.1），该翻边（6.1）的厚度小于凹槽（2.1）的宽度，并且该翻边（6.1）位于扭力手柄座的凹槽（2.1）中。

7.根据权利要求1所述的混凝土芯样单剪装置，其特征在于：所述支撑座（12）的底部设有支腿（11）。

8.根据权利要求7所述的混凝土芯样单剪装置，其特征在于：所述支腿由螺母（15）和调整螺栓（16）组成，其中螺母（15）焊接连接在支撑座（12）的底部，调整螺栓（16）由下向上螺纹连接在螺母（15）上。

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