CN107044933A - 一种带水准混凝土弹性模量测定装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带水准混凝土弹性模量测定装置及方法，其中，装置的结构为：包括上环和下环，所述上环和下环上下布置，且上环和下环都设置有固定被测混凝土的紧固装置；所述上环上还设置有圆水准器，在上环和下环之间固定有定位板，所述定位板用于固定上环与下环之间的距离；在上环上设置有千分表支架，在下环上设置有接触杆，千分表支架与接触杆之间用于放置千分表。本发明装置外观简单大方、制作成本低、使用效率高、易于操作、实用性强、安全环保。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土性能测试领域，具体涉及一种带水准混凝土弹性模量测定装置及方法。
背景技术
抗压弹性模量是棱柱体或者圆柱体试件轴向承受的一定压力时产生单位变形所需应力。测定水泥混凝土抗压弹性模量时，将2个千分表固定在标距150mm的固定架之间进行微变形测量，通过计算得出水泥混凝土抗压弹性模量值，其适用于工程领域内混凝土试件弹性模量试验。
混凝土弹性模量指标是工程领域内混凝土工程重要的参数，特别是在高跨度、预应力结构中、较高强度等级的混凝土有着重要意义，作为指导混凝土施工的重要参数。混凝土弹性模量试验过程复杂，耗时长，试件制作龄期28天后进行试验，如果3个试件数据超过规范要求，试验结果无效，造成现场施工无参数可依，损失及处理费用将大大增加施工成本。
目前市场上所用弹性模量装置均由上下环、接触杆、千分表等组成，试验时由试验员在试件上测量标距划线定位，然后试验员将上下环安装在定位处，由于上下环由8个紧钉螺钉进行固定，试验员难以同时进行固定，造成上下环之间标距不能精准至150mm，标距的不准确将直接影响试验结果的大小；并且上下环在安装完成后的不平行直接导致试验时对中步骤不满足规范要求，试验员将再次卸下装置重新组装，这样耗时费力也不能精准测量出混凝土弹性模量参数。
江习高速公路建设中，在桥梁工程中的预制T梁和现浇箱梁均对混凝土弹性模量进行了设计要求，为3.45×104MPa，并且进行预应力张拉时弹性模量不小于设计值的90％，江习高速公路的预制T梁总设计在2600多片，现浇箱梁也达到了500多联，按照设计混凝土弹性模量试验将达到6200多组(28天龄期和张拉龄期各一组)以上，如果快速精准检测出混凝土弹性模量数据是关键。
现有技术中，存在一些不足：1)在试件上测量标距划线定位耽搁耗时长，且人为因素影响较大，不能做到快速有效的固定上下环及标距精准。2)固定后固定架的水平程度完全依靠人工肉眼观察和经验，不能做到科学准确衡量水平程度，对后续的试验过程和试验数据影响较大。3)接触杆要么固定，要么没有，直接调整千分表高度与之接触，不能做到千分表快速安装及归零。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种带水准混凝土弹性模量测定装置及方法，装置外观简单大方、制作成本低、使用效率高、易于操作、实用性强、安全环保。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种带水准混凝土弹性模量测定装置，包括上环和下环，所述上环和下环上下布置，且上环和下环都设置有固定被测混凝土的紧固装置；所述上环上还设置有圆水准器，在上环和下环之间固定有定位板，所述定位板用于固定上环与下环之间的距离；在上环上设置有千分表支架，在下环上设置有接触杆，千分表支架与接触杆之间用于放置千分表。
进一步的，所述紧固装置为分别设置在上环和下环周围的紧定螺钉。
进一步的，所述定位板与上环通过定位栓相连，定位板与下环通过定位螺钉相连。
进一步的，所述千分表支架设置在上环的预留孔内，所述接触杆设置在下环的预留孔内。
进一步的，所述定位板下端固定有底板。
进一步的，所述紧定螺钉均匀地分布在上环或者下环的周围。
进一步的，所述定位板为两个。
一种带水准混凝土弹性模量测定方法，包括以下步骤：
步骤1：用定位板将上环和下环固定，并调整好上环与下环之间的距离；步骤2：将被测混凝土置入上环和下环内，拧紧紧定螺钉，将被测混凝土固定好；步骤3：将千分表支架固定在上环的预留孔处，将接触杆固定在下环的预留孔处；步骤4：将千分表安装在千分表支架上面，安装牢固，与接触杆接触，并让千分表指针能自由活动；步骤5：保证圆水准器水平，将测量装置移至试验机下，进行测量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)既可以作为试验装置，也可以作为教学仪器使用。2)定位板能快速精准定位，保证标距150mm的准确度，同时提高试验数据的准确度。3)圆水准器的安装角度和尺寸利于试验工作开展，且具有两个功能(定位对中、观察变形方向)。4)千分表支架U型设计满足千分表任何角度任意旋转，满足千分表快速安装要求。5)本装置缩短了工作时间并提高了工作效率。
附图说明
图1是本发明装置的整体结构示意图。
图2是本发明装置的俯视图。
图3是本发明装置的固定部分结构示意图。
图4是本发明装置的读数部分结构示意图。
图5是本发明装置的定位部分结构示意图。
图中：1-圆水准器；2-紧定螺钉；3-定位栓；4-千分表支架；5-千分表；6-定位板；7-定位螺钉；8-下环；9-上环；10-接触杆；11-底板。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明的装置和方法进行详细的说明。本发明装置主要由三大部分组成：固定部分，包括上环9(内安装2个圆水准器1)、下环8(也可安装2个圆水准器1)、紧定螺钉2；读数部分，包括千分表5、接触杆10及千分表支架4；定位部分，包括定位板6及定位螺钉7。
一、固定架的设计与加工
1、实施
1)采用20mm厚、18mm宽耐腐蚀、不易锈蚀及变形的高强度不锈钢材制成外径258mm(内径222mm)的上环9和下环8，然后用同样材质不锈钢制作8根Ф10mm长度不小于85mm紧定螺钉2。
2)在上环9和下环8厚度方向0°、90°、180°、270°分别打孔能够紧固Ф10mm螺钉的螺母，与8根紧定螺钉2能够配套使用；然后在上环9厚度方向45°和225°开孔Ф5mm，预留定位板6上面的定位孔，在下环8厚度方向45°和225°开孔Ф8mm，与定位螺钉7配套的螺母。
3)在上环9宽度方向165°和345°预留Ф10mm固定千分表支架4孔，在下环8宽度方向165°和345°预留Ф8mm固定接触杆10孔。
4)在上环9和下环8宽度方向135°和315°方向安装四个Ф12mm×8mm的圆水准器孔。
2、实际效果验证
1)高强度不锈钢材在刚度和硬度方面都优于一般普通钢材，制作的上环和下环不易变形及损坏。2)开孔及螺纹加工均采用数控车床加工，增加了装置加工的精度。3)固定后能与其他部件能够紧密结合，达到预期的效果。4)能够快速安装定位，满足设计要求。5)能够牢固抓住试件，起到传递应变的作用。
二、读数系统设计与加工
1、实施
1)千分表5由其他生产厂家生产，购买使用。
2)接触杆10由上盘Ф15mm，下接Ф8mm螺杆，与下环8宽度方向165°和345°预留Ф8mm固定接触杆孔配套使用。
3)千分表支架4由两个深U型组成，材质与上环9和下环8一致，全长108mm，厚9mm，宽24mm，上与上环宽度方向165°和345°预留Ф10mm孔固定，下用于固定千分表5。
2、实际效果验证
1)千分表支架4及接触杆10均采用高强度不锈钢材质，试验过程中变形量小，更能接近于真实情况。2)千分表5安装方向和安装上下距离不受限制，能够快速安装并紧固。3)接触杆10可以上下旋转，与千分表5接触，起到传递应变作用。
三、定位装置的设计与加工
1、实施
1)定位板6用2块，采用与上环9和下环8一致的不锈钢材质，定位板6宽25mm，高235mm(包括了底板11厚度)，厚4mm；定位板6下焊接长48mm，宽12mm的底板11，能够让定位板6更能稳固。在定位板6离地高75mm处开孔Ф8mm螺孔，与下环8厚度方向45°和225°开孔Ф8mm对齐。在定位板6离地高225mm处焊接一个Ф5mm定位栓3，与上环9厚度方向45°和225°开孔Ф5mm的配套使用。
2)定位螺钉7用2个，采用与上环9和下环8一致的不锈钢材质，螺钉Ф8mm长度不大20mm，与定位板6离地高75mm处开孔Ф8mm螺孔，与下环8厚度方向45°和225°开孔Ф8mm螺孔均能配套使用。
2、实际效果验证
1)使用定位板进行定位，能够解决快速定位问题，减少试验员在试件上测量标距划线定位的步骤，节约工作时间。2)定位栓3与上环9预留孔可以快速拆装，节约时间。3)定位板6的底板11能够让整个装置独立“站立”，利于教学和试验工作。
四、最终组装与验证
1、最终组装
1)将8根紧定螺钉2拧入上环9和下环8厚度方向0°、90°、180°、270°预留螺母孔内，使连接紧密，并且能够很好的与试件接触，起着固定上下环的作用。
2)定位板6离地高225mmФ5mm定位栓，与上环9厚度方向45°和225°预留孔连接，需连接紧密，不能留有缝隙；定位板9离地高75mm处预留螺孔，与下环8厚度方向45°和225°预留孔用，定位螺钉7连接，连接紧密牢固。
3)将千分表支架4固定在上环9宽度方向165°和345°预留孔处，将接触杆10固定在下环8宽度方向165°和345°预留孔处。
4)将千分表5安装在千分表支架4上面，安装牢固，且能使千分表5指针自由活动。
5)保证圆水准器1安装水平，然后将四周密封处理。
6)装置内有较多开孔处及焊接处，应该进行打磨处理。
7)整个装置应进行去棱角工艺处理，防止划伤试验人员，完成后上环9、下环8、定位板6上面应喷涂一层烤漆，防止长时间暴露空气中氧化锈蚀，外观可增加美观度。
8)组装完成后整个装置重量约3.2kg，外形尺寸长310mm×宽310mm×高260mm。
2、最终实际效果验证
全部组装完成后，试验员用带水准混凝土弹性模量测定装置测定一组C50混凝土弹性模量，在使用中一次快速定位，中间标距150mm基本做到无误差，用圆水准器1进行水平定位后，在对中试验过程中两边千分表误差仅0.002mm，满足规范要求，整个试验过程(从试件取出到全部试验结束)耗时70分钟。
同一个试验员，同一天取样C50混凝土一组进行弹性模量试验，使用市场上普遍的弹性模量测定装置，在标距定位上面试验员耗时竟达10分钟，在后面对中试验过程中两边千分表5误差一直在0.015mm以上，试验员重拆后进行再次组装，耗时费力，最后试验结果有一根循环后轴心抗压强度与平均值之差超过20％，取剩余两根的弹性模量平均值作为测定值，试验过程耗时120分钟.从对比试验过程中看，使用了带水准混凝土弹性模量测定装置节约时间在50％以上，并且试验员工作量相对较小，基本做到一次试验成功，不会出现重复拆装的情况。
Claims (8)
1.一种带水准混凝土弹性模量测定装置，其特征在于，包括上环(9)和下环(8)，所述上环(9)和下环(8)上下布置，且上环(9)和下环(8)都设置有固定被测混凝土的紧固装置；
所述上环(9)上还设置有圆水准器(1)，在上环(9)和下环(8)之间固定有定位板(6)，所述定位板(6)用于固定上环(9)与下环(8)之间的距离；
在上环(9)上设置有千分表支架(4)，在下环(8)上设置有接触杆(10)，千分表支架(4)与接触杆(10)之间用于放置千分表(5)。
2.如权利要求1所述的一种带水准混凝土弹性模量测定装置，其特征在于，所述紧固装置为分别设置在上环(9)和下环(8)周围的紧定螺钉(2)。
3.如权利要求1所述的一种带水准混凝土弹性模量测定装置，其特征在于，所述定位板(6)与上环(9)通过定位栓(3)相连，定位板(6)与下环(8)通过定位螺钉(7)相连。
4.如权利要求1所述的一种带水准混凝土弹性模量测定装置，其特征在于，所述千分表支架(4)设置在上环(9)的预留孔内，所述接触杆(10)设置在下环(8)的预留孔内。
5.如权利要求1所述的一种带水准混凝土弹性模量测定装置，其特征在于，所述定位板(6)下端固定有底板(11)。
6.如权利要求2所述的一种带水准混凝土弹性模量测定装置，其特征在于，所述紧定螺钉(2)均匀地分布在上环(9)或者下环(8)的周围。
7.如权利要求1所述的一种带水准混凝土弹性模量测定装置，其特征在于，所述定位板(6)为两个。
8.一种带水准混凝土弹性模量测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：用定位板(6)将上环(9)和下环(8)固定，并调整好上环(9)与下环(8)之间的距离；
步骤2：将被测混凝土置入上环(9)和下环(8)内，拧紧紧定螺钉(2)，将被测混凝土固定好；
步骤3：将千分表支架(4)固定在上环(9)的预留孔处，将接触杆(10)固定在下环(8)的预留孔处，可自由上下旋转；
步骤4：将千分表(5)安装在千分表支架(4)上面，安装牢固，与接触杆(10)接触，并让千分表(5)指针能自由活动；
步骤5：保证圆水准器(1)水平，将测量装置移至试验机下，进行测量。
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