CN107966375B - 一种混凝土抗冲击性能的检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土抗冲击性能的检测装置及方法，该检测装置包括底盘和冲击装置，所述底盘用于摆放在混凝土试块上方，底盘的中心贯穿设置有冲击孔，所述底盘上垂直设置有若干根导轨杆，所述冲击装置能够在导轨杆上爬升和自由降落，所述冲击装置能够在导轨杆上自由落体穿过冲击孔降落冲击到混凝土试块上。该检测方法包括：步骤一：至少浇筑五个混凝土试块；步骤二：安装混凝土抗冲击性能的检测装置；步骤三：设置正反转电机；步骤四：冲击测试；步骤五：重复步骤四，直到混凝土试块出现开裂或贯穿裂缝；步骤六：清理现场。本发明体积小，易携带，快速完成混凝土抗冲击性能检测。

Description

一种混凝土抗冲击性能的检测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土抗冲击性能的检测装置及方法，属于土木工程领域。

背景技术

目前对混凝土抗冲击性能检测普遍采用美国混凝土学协会ACI(AmericanConcrete Institute)制定的行业标准。采用落重法对标准混凝土式样进行连续自由落体撞击试验，美国ACI544 委员会关于混凝土的冲击能量计算推荐使用：W=n*m*g*H （W为冲击能量；n 为冲击次数；H 为重锤下落高度；m 为重锤质量；g 为重力加速度）。依据这一规范，国内外许多厂家产出相应试验测量仪器，如我国河北承德衡通试验检测仪器有限公司的XJL-300C落锤试验装置，但是普及范围不广。另外，处于成本等因素考虑，不少个人、科研单位和施工单位仍采用自制试验设备。

仪器厂家根据标准生产的测量仪器虽然能够快速准确地测量出混凝土的抗冲击性能，但是存在几点不足：一是用户购买仪器增加成本，对于小型科研项目和普通施工检测来说代价高；二是装置不易携带，对于户外施工现场进行的混凝土强度测试无法完成。对于自制试验装置的用途来说，也有以下几个较为明显的缺点：首先，需要重新设定一套实验装置参数，不仅繁琐且适用范围狭窄；其次，不断的重复球体下落，连续的弯起运动消耗人的体力，尤其是测量冲击次数比较多的实验，不够人性化；同时，试验过程中重锤可能会极轻微摆动，使落点区域偏大、试件受力分散，导致离散型较大。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种混凝土抗冲击性能的检测装置及方法，其具体技术方案如下：

一种混凝土抗冲击性能的检测装置，包括底盘和冲击装置，所述底盘摆放在混凝土试块上方，底盘的中心贯穿设置有冲击孔，所述底盘上垂直设置有若干根导轨杆，所述冲击装置能够在导轨杆上爬升和降落，所述冲击装置降落时穿过冲击孔降落冲击到混凝土试块上。

所述冲击装置包括重力盘、冲杆和冲击块，所述重力盘的四周贯穿在导轨杆上，所述冲杆设置在重力盘的下表面中心，所述冲击块设置在冲杆的末端。

所述导轨杆的顶端贯穿设置有顶盘，所述顶盘与导轨杆螺纹连接，所述冲击块与冲杆螺纹连接，所述冲杆与重力盘螺纹连接，所述冲击块选用球形冲击块。

所述顶盘的中心设置有电磁铁，所述电磁铁与开关1和电源串联，形成电路1，所述电磁铁与正反转电机、开关2和电源串联，形成电路2，所述电路1和电路2并联，所述电磁体通电后的吸力足以将冲击装置吸附住，所述正反转电机通过绳索连接冲击装置。

所述导轨杆预先做光滑处理，重力盘靠近边缘位置设置有若干个导轨杆穿孔，所述导轨杆穿孔中内嵌有一圈滚珠，所述导轨杆从对应的导轨杆穿孔中穿过，且导轨杆穿孔的孔径大于导轨杆的直径。

所述重力盘的上表面设置有凸起，顶盘的下表面有凹槽，当重力盘上升至与顶盘靠近时，所述凸起插入凹槽中实现对中。

所述重力盘的上表面中心设置有圆环，所述绳索的一端设置有钩子，所述钩子钩挂在圆环中，所述绳索的另一端穿过电磁铁的中心与绳索卷轴连接，所述绳索卷轴与正反转电机的驱动端连接，所述电磁铁的顶部中心设置有变向轮，变向轮的两端分别通过支架支撑悬空在电磁铁上方，所述绳索经过变向轮变向，确保绳索不接触电磁铁。

所述重力盘下表面对称设置有若干个冲杆，每个冲杆末端均设置有冲击块，任意对称设置的冲击块重量一致，形状对称。

所述冲击块与冲杆螺纹连接，所述冲杆与重力盘螺纹连接，所述冲击块选用球形冲击块。

所述重力盘下表面对称设置有若干个附属重物，若干个附属重物圆周均匀分布在冲杆四周。

一种混凝土抗冲击性能的检测方法，包括以下操作步骤：

步骤一：至少浇筑五个混凝土试块，标准养护条件下养护28天或者养护与工程现场相同的天数，对混凝土试块上下表面进行修平，在混凝土试块四周放置侧向约束装置，使混凝土试块与侧向约束装置处于同一水平面；

步骤二：在步骤一得到的混凝体试块上方安装上述任一权利要求所述的混凝土抗冲击性能的检测装置，安装完成后，检查混凝土抗冲击性能的检测装置是否水平，调整混凝土抗冲击性能的检测装置的位置，使冲击块的球心对中混凝土试块上表面中心；

步骤三：设置正反转电机：冲击装置下降到冲击块置于混凝土试块上，此时，绳索处于张紧状态，启动开关2，正反转电机带动绳索卷轴旋转，绳索卷轴将绳索卷取，绳索拉动冲击装置上升，直到重力盘贴紧接触顶盘，关闭开关2，记下启动开关2到关闭开关2的时间间隔T，设定正反转电机工作时的，正转和反转时间间隔均为T；

步骤四：冲击测试：闭合开关2，电路2通电，正反转电机正转拉动绳索，在绳索拉动作用下，重力盘爬升到与顶盘靠近，重力盘上表面的凸起进入顶盘下表面的凹槽实现对中，断开开关2，正反转电机停止工作，闭合开关1，电路1通电，电磁铁产生磁力，吸附住冲击装置，此时，人为将钩子从圆环中取出来，电磁铁中心的开孔足够满足人为取下钩子，断开开关1，冲击装置自由落地，冲击块冲击撞到混凝土试块上表面，闭合开关2，切换正反转电机为反转，绳索卷轴反转，放开绳索，绳索末端的钩子降落下来，钩挂在重力盘顶部中心的圆环中；

步骤五：重复步骤四，直到混凝土试块出现开裂，记录初次混凝土开裂时的冲击次数，重复步骤四，直到混凝土试块出现自冲击处至混凝土试块侧表面的贯穿裂缝，且混凝土试块侧表面与侧面约束装置接触，记录此时混凝土试块破坏时的冲击次数和混凝土试块破坏时裂缝数量；

步骤六：冲击测试完成后，清扫试验场地，拆卸混凝土抗冲击性能的检测装置和混凝土试块以及侧面约束装置。

本发明的有益效果是：

（1）本发明通过完全装配式的安装方法，仪器制造安装方便快捷，具有较好的装配性；

（2）电路控制电磁铁，摆脱了手动控制的不稳定性，使落点区域稳定，试件受力集中，试验结果理想；

（3）本发明的材料为钢材，用量少，经济性好；

（4）本发明具有极强的操作性，简单易上手；

（5）本发明体积小，易携带，快速完成混凝土抗冲击性能检测。

附图说明

图1是本发明使用状态的结构示意图，

图2是本发明的主视图，

图3是本发明的俯视图，

图4是底盘的俯视图，

图5是顶盘的俯视图，

图6是冲击装置的侧视图，

图7是冲击装置的俯视图，

图8是本发明的电路简图，

附图标记列表：1—电磁铁，2—螺帽，3—顶盘，4—导轨杆，5—重力盘，6—冲杆，7—冲击块，8—冲击装置，9—底盘，10—绳索，11—试块，12—侧向约束装置，13—电机，14—开关1，15—开关2，16—电源，17—变向轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

图1是本发明使用状态的结构示意图，图2是本发明的主视图，图3是本发明的俯视图，图4是底盘的俯视图，图5是顶盘的俯视图，图6是冲击装置的侧视图，图7是冲击装置的俯视图，图8是本发明的电路简图，图中标记部件名称依次为：电磁铁1，螺帽2，顶盘3，导轨杆4，重力盘5，冲杆6，冲击块7，冲击装置8，底盘9，绳索10，混凝土试块11，侧向约束装置12，电机13，开关1 14，开关2 15，电源16，变向轮17。

实施例1：

结合附图可见，本混凝土抗冲击性能的检测装置，包括底盘和冲击装置，所述底盘摆放在混凝土试块上方，底盘的中心贯穿设置有冲击孔，所述底盘上垂直设置有若干根导轨杆，所述冲击装置能够在导轨杆上爬升和降落，所述冲击装置降落时穿过冲击孔降落冲击到混凝土试块上。

所述冲击装置包括重力盘、冲杆和冲击球，所述重力盘的四周贯穿在导轨杆上，所述冲杆设置在重力盘的下表面中心，所述冲击球设置在冲杆的末端。

所述导轨杆的顶端贯穿设置有顶盘，所述顶盘与导轨杆螺纹连接。

所述顶盘的中心设置有电磁铁，所述电磁铁与开关1和电源串联，形成电路1，所述电磁铁与正反转电机、开关2和电源串联，形成电路2，所述电路1和电路2并联，所述电磁体通电后的吸力足以将冲击装置吸附住，所述正反转电机通过绳索连接冲击装置。

所述导轨杆预先做光滑处理，重力盘靠近边缘位置设置有若干个导轨杆穿孔，所述导轨杆穿孔中内嵌有一圈滚珠，所述导轨杆从对应的导轨杆穿孔中穿过，且导轨杆穿孔的孔径大于导轨杆的直径。

所述重力盘的上表面设置有凸起，顶盘的下表面有凹槽，当重力盘上升至与顶盘靠近时，所述凸起插入凹槽中实现对中。

所述重力盘的上表面中心设置有圆环，所述绳索的一端设置有钩子，所述钩子钩挂在圆环中，所述绳索的另一端穿过电磁铁的中心与绳索卷轴连接，所述绳索卷轴与正反转电机的驱动端连接，所述电磁铁的顶部中心设置有变向轮，变向轮的两端分别通过支架支撑悬空在电磁铁上方，所述绳索经过变向轮变向，确保绳索不接触电磁铁。

所述冲击球与冲杆螺纹连接，所述冲杆与重力盘螺纹连接。

实施例2：

为了能够冲击撞裂抗冲击能力很强的混凝土试块，本发明可以设置多个冲击附属重物增加冲击能量，具体方案如下：所述重力盘下表面对称设置有若干个冲杆，每个冲杆末端均设置有冲击块，任意对称设置的冲击块重量一致，形状对称。冲击块的重量可以不同，冲击块形状不限，只要保证对称，防止冲击装置自由落体时发生偏转即可。

其他特征与实施例1一致。

实施例3：

为了适应不同大小和不同抗冲击性能的混凝体试块，更换不同大小和形状的冲击块，使其与混凝土试块的性能匹配，其他特征与实施例1一致。

实施例4：

所述重力盘下表面对称设置有若干个附属重物，若干个附属重物圆周均匀分布在冲杆四周。其他特征与实施例1一致。通过增加附属重物，增加冲击力，用于抗冲击性能强的混凝体试块。

一种混凝土抗冲击性能的检测方法，包括以下操作步骤：

步骤一：至少浇筑五个混凝土试块，标准养护条件下养护28天或者养护与工程现场相同的天数，对混凝土试块上下表面进行修平，在混凝土试块四周放置侧向约束装置，使混凝土试块与侧向约束装置处于同一水平面；

步骤二：在步骤一得到的混凝体试块上方安装上述任一权利要求所述的混凝土抗冲击性能的检测装置，安装完成后，检查混凝土抗冲击性能的检测装置是否水平，调整混凝土抗冲击性能的检测装置的位置，使冲击块的球心对中混凝土试块上表面中心；

步骤三：设置正反转电机：冲击装置下降到冲击块置于混凝土试块上，此时，绳索处于张紧状态，启动开关2，正反转电机带动绳索卷轴旋转，绳索卷轴将绳索卷取，绳索拉动冲击装置上升，直到重力盘贴紧接触顶盘，关闭开关2，记下启动开关2到关闭开关2的时间间隔T，设定正反转电机工作时的，正转和反转时间间隔均为T；

步骤四：冲击测试：闭合开关2，电路2通电，正反转电机正转拉动绳索，在绳索拉动作用下，重力盘爬升到与顶盘靠近，重力盘上表面的凸起进入顶盘下表面的凹槽实现对中，断开开关2，正反转电机停止工作，闭合开关1，电路1通电，电磁铁产生磁力，吸附住冲击装置，此时，人为将钩子从圆环中取出来，电磁铁中心的开孔足够满足人为取下钩子，断开开关1，冲击装置自由落地，冲击块冲击撞到混凝土试块上表面，闭合开关2，切换正反转电机为反转，绳索卷轴反转，放开绳索，绳索末端的钩子降落下来，钩挂在重力盘顶部中心的圆环中；

步骤五：重复步骤四，直到混凝土试块出现开裂，记录初次混凝土开裂时的冲击次数，重复步骤四，直到混凝土试块出现自冲击处至混凝土试块侧表面的贯穿裂缝，且混凝土试块侧表面与侧面约束装置接触，记录此时混凝土试块破坏时的冲击次数和混凝土试块破坏时裂缝数量；初次混凝土开裂时的冲击次数、混凝土试块破坏时的冲击次数和混凝土试块破坏时裂缝数量是判断混凝土抗冲击性能的三个重要指标；

步骤六：冲击测试完成后，清扫试验场地，拆卸混凝土抗冲击性能的检测装置和混凝土试块以及侧面约束装置。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种混凝土抗冲击性能的检测装置，其特征在于包括底盘和冲击装置，所述底盘摆放在混凝土试块上方，底盘的中心贯穿设置有冲击孔，所述底盘上冲击孔周边垂直设置有三根以上导轨杆，所述冲击装置能够在导轨杆上爬升和降落，所述冲击装置降落时穿过冲击孔降落冲击到混凝土试块上；所述冲击装置包括重力盘、冲杆和冲击块，所述重力盘的四周贯穿在导轨杆上，所述冲杆设置在重力盘的下表面中心，所述冲击块设置在冲杆的末端，所述冲击块选用球形冲击块；所述导轨杆的顶端贯穿设置有顶盘，所述顶盘的中心设置有电磁铁，所述电磁铁与开关1和电源串联，形成电路1，正反转电机、开关2和电源串联，形成电路2，所述正反转电机和开关2串联后与开关1并联，所述电磁铁通电后的吸力足以将冲击装置吸附住，所述正反转电机通过绳索卷轴和绳索连接冲击装置；所述导轨杆预先做光滑处理，重力盘靠近边缘位置设置有导轨杆穿孔，所述导轨杆穿孔中内嵌有一圈滚珠，所述导轨杆从对应的导轨杆穿孔中穿过，且导轨杆穿孔的孔径大于导轨杆的直径；所述重力盘的上表面设置有凸起，顶盘的下表面有凹槽，当重力盘上升至与顶盘靠近时，所述凸起插入凹槽中实现对中；所述重力盘的上表面中心设置有圆环，所述绳索的一端设置有钩子，所述钩子钩挂在圆环中，所述绳索的另一端穿过电磁铁的中心与绳索卷轴连接，所述绳索卷轴与正反转电机的驱动端连接，所述电磁铁的顶部中心设置有变向轮，变向轮的两端分别通过支架支撑悬空在电磁铁上方，所述绳索经过变向轮变向，确保绳索不接触电磁铁。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土抗冲击性能的检测装置，其特征在于，所述顶盘与导轨杆螺纹连接，所述冲击块与冲杆螺纹连接，所述冲杆与重力盘螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土抗冲击性能的检测装置，其特征在于所述重力盘下表面对称设置有若干个冲杆，每个冲杆末端均设置有冲击块，任意对称设置的冲击块重量一致，形状对称。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土抗冲击性能的检测装置，其特征在于所述重力盘下表面对称设置有若干个附属重物，若干个附属重物圆周均匀分布在冲杆四周。

5.一种混凝土抗冲击性能的检测方法，其特征在于包括以下操作步骤：

步骤一：至少浇筑五个混凝土试块，标准养护条件下养护28天或者养护与工程现场相同的天数，对混凝土试块上下表面进行修平，在混凝土试块四周放置侧向约束装置，使混凝土试块与侧向约束装置处于同一水平面；

步骤二：在步骤一得到的混凝土试块上方安装上述任一权利要求所述的混凝土抗冲击性能的检测装置，安装完成后，检查混凝土抗冲击性能的检测装置是否水平，调整混凝土抗冲击性能的检测装置的位置，使冲击块的球心对中混凝土试块上表面中心；

步骤三：设置正反转电机：冲击装置下降到冲击块置于混凝土试块上，此时，绳索处于张紧状态，闭合开关2，正反转电机带动绳索卷轴旋转，绳索卷轴将绳索卷取，绳索拉动冲击装置上升，直到重力盘贴紧接触顶盘，断开开关2，记下闭合开关2到断开开关2的时间间隔T，设定正反转电机工作时的正转和反转时间间隔均为T；

步骤四：冲击测试：闭合开关2，电路2通电，正反转电机正转拉动绳索，在绳索拉动作用下，重力盘爬升到与顶盘靠近，重力盘上表面的凸起进入顶盘下表面的凹槽实现对中，断开开关2，正反转电机停止工作，闭合开关1，电路1通电，电磁铁产生磁力，吸附住冲击装置，此时，人为将钩子从圆环中取出来，电磁铁中心的开孔足够满足人为取下钩子，断开开关1，冲击装置自由落地，冲击块冲击撞到混凝土试块上表面，闭合开关2，切换正反转电机为反转，绳索卷轴反转，放开绳索，绳索末端的钩子降落下来，钩挂在重力盘顶部中心的圆环中；

步骤五：重复步骤四，直到混凝土试块出现开裂，记录初次混凝土试块开裂时的冲击次数，重复步骤四，直到混凝土试块出现自冲击处至混凝土试块侧表面的贯穿裂缝，且混凝土试块侧表面与侧面约束装置接触，记录此时混凝土试块破坏时的冲击次数和混凝土试块破坏时裂缝数量；

步骤六：冲击测试完成后，清扫试验场地，拆卸混凝土抗冲击性能的检测装置和混凝土试块以及侧面约束装置。

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