CN108369219B - 确定混凝土的流变特性的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于确定混凝土的流变特性的便携式手持设备(10)，包括：手柄(11)，用于手动操作设备；桨叶(12)，被不能旋转地附接到所述手柄(11)；传感器装置(14)，用于确定作用在桨叶(12)上的力；电子模块(17)，用于评估由所述传感器装置(14)收集的数据；以及电源，向所述传感器装置和电子模块供应电能。本发明还涉及使用这样的便携式手持设备确定混凝土的流变特性的方法，包括以下步骤：将设备的桨叶(12)完全浸入混凝土内；手动地使桨叶(2)沿着线性路径通过混凝土移动预定距离；在桨叶移动通过混凝土期间测量作用在桨叶(12)上的力并且收集力数据；评估测量的力数据并且显示评估结果。
Description
本发明涉及确定混凝土的流变特性的设备和使用所述设备确定混凝土的流变特性的方法。
最近，混凝土技术已经被推向极限边界：一方面，现今可能生产具有极端机械特性和挠曲特性的构件，以浇注在最严酷的条件下保持施工性能(workability)达数小时的混凝土，且以确保在耐用性和美观性方面性能非常高。另一方面，达到这样的极端边界意味着采用变得越来越难以处理、移动、泵送、浇注和精整的材料。
可以使用添加剂(诸如超增塑剂)来改善混凝土(例如自密实混凝土)的流变特性。含有基于合成聚合物的掺合料(admixture)的混凝土通常被表示为“流变塑性混凝土(rheoplastic concrete)”。新鲜状态的混凝土特性通常在施工现场用标准化方法(诸如坍落度测试、坍落流动度测试或VEBE测试)来表征。所获得的值被用来描述混凝土的初始流动性和其施工性能保持性。然而，这些方法不能表征混凝土的可能对其生产具有重要影响的流变特性。从混合时间到表面精整，通过泵送和浇筑(placing)，混凝土流变性对建筑物寿命起着关键作用，但其在每步中的量化并非易事。
根据定义，流变性是对物质流动的研究，主要在液体状态下，但是在一些条件下也作为“软固体”或固体，在这些条件下，它们响应于施加的力以塑性流动而非弹性变形来做出响应。作为胶体系统，混凝土的流变性可以由Bingham模型表达。Bingham流体是一种粘塑性材料，该粘塑性材料在低应力下表现为刚性体，但是在高应力下作为粘性流体流动。屈服应力(τ0)确定混凝土在其自身质量下开始流动时的值。塑性粘度(μ)确定浇注或泵送期间混凝土的流动时间或速度。此值指示混凝土可以被浇筑或填充到模板(form)内的容易程度。
用于混凝土的流变仪被设计成表征混凝土的静态屈服应力、动态屈服应力和塑性粘度。高静态屈服应力是期望的，因为它降低了模架(formwork)的压力并且增加了抗离析性。但是为了易于泵送、浇筑和自固结(self-consolidation)，低动态屈服应力是必需的。动态粘度提供了凝聚力，且有助于在混凝土流动时减少离析。到目前为止，在实验室内和在施工现场处执行的测试集中于通过测量坍落度或坍落流动度的改变来评估新鲜水泥基材料的施工性能。这些工业测试在大多数情况下与屈服应力直接相关。尽管水泥基材料不仅是屈服应力流体，此实际方法由以下事实证明是正确的：屈服应力常常是描述材料在其自身重量下填充模架或更一般地模具的能力的最相关的参数。
然而，改良配料设计(mix design)(降低水/粘合剂比率，添加粗糙骨料(aggregate)等)方面的最近趋势已经表明对材料的施工性能具有显著影响，且工人在建筑工地处常常抱怨这些“黏性”混凝土，因为它们不能够浇筑和表面精整。此“黏性”且更具体地处理该材料所需的附加应力不仅与屈服应力有关，而且与塑性粘度有关。因此，屈服应力(τ0)和塑性粘度(μ)的降低有助于改善混凝土的流变特性。黏性和流变性的实际评估通常是一项艰巨的任务，该任务相当难地来将单个数字认为是顾客所具有的流变性的“感知感觉”的结果。
通常，使用流变仪来测量屈服应力值和塑性粘度值，但是这两个数字与在施工现场所测量的混凝土特性并不直接地且容易地相关，且并不是所有施工现场通常都配备有这样的仪器。
因此，需要改进的测试方法和设备，所述改进的测试方法和设备能够提供关于施工现场处的处理的某些关键方面(像浇筑、振动和精整)的有意义的结果。此外，由于这些方法和设备不仅应在实验室内使用，而且应在施工现场处使用，因此相应的设备应是便携式的。“可浇筑性”在本文中被用作在浇注之后移动混凝土的容易程度的量度。
在欧洲预拌混凝土组织(European Ready Mixed Concrete Organization，ERMCO)于2015年6月4日和5日在(土耳其)伊斯坦布尔举行的会议上，本申请人提出了一种使用滑轮系统的新型便携式工具，用于量化使浸入的桨叶移动通过混凝土所需的扭矩。附接到可移动轮式手推车的桨叶被浸入填充有混凝土的模架或桶或容器内。轮式手推车经由钢丝附接到滑轮。滑轮本身被附接到流变仪的轴，该流变仪不断地使该滑轮以预定的旋转速度旋转。同时记录由流变仪测量的扭矩。由于桨叶通过混凝土的移动更紧密地与施工现场的工人所进行的混凝土操纵相关的事实，虽然此便携式设备允许更加真实地确定混凝土特性，但是此便携式设备仍需要不同部件的精心设置和外部电源，因此主要用在实验室内且在施工现场处仅具有有限用途。
文献US5,541,855描述了一种用于测试新鲜或未凝结混凝土或砂浆的特性的便携式设备。GB2092308描述了一种便携式混凝土施工性能测量仪。这两种现有技术设备都采用浸入混凝土或砂浆内的旋转探针。因此，这些设备是基本上便携式的旋转流变仪，且因此当涉及确定混凝土的流变特性时受到与常规实验室流变仪相同的问题的困扰：例如，旋转探针将导致存在于流体混凝土中的固体颗粒的径向离析，因此歪曲所测量的特性。此外，旋转探针所获得的测量不容易与在施工现场的工人在手动测试混凝土特性时所体验的主观“感觉”相关联。
因此，本发明的根本技术问题可以被认为提供用于确定混凝土的流变特性的改进的设备和方法，所述设备和方法能够在施工现场使用且不需要使用所述设备的劳动者的任何分析技能。
此技术问题通过如所附权利要求书中限定的用于确定混凝土的流变特性的设备和方法来解决。
因此，本发明涉及一种用于确定混凝土的流变特性的便携式手持设备，该设备包括：手柄，用于手动地操作所述设备，所述手柄具有前端和后端；桨叶，所述桨叶被不能旋转地附接到所述手柄的前端(13)；传感器装置，用于确定作用在所述桨叶上的力；电子模块，用于评估由所述传感器装置收集的数据；以及，电源，用于向所述传感器装置和所述电子模块供应电能。
本发明提供了一种紧凑的、自供电的、手动便携式设备，该设备可以容易地在施工现场处使用，且不要求复杂设置或对部分用户进行精心培训。为了执行测量，用户仅仅需要将桨叶浸入混凝土内并且握住该手柄，以手动地使浸入的桨叶移动通过混凝土，同时记录作用在桨叶上的力。因此，该手柄表现出可以容易地由使用者的手握住的外在形式。优选地，该手柄被配置为细长手柄杆，该手柄杆具有圆形横截面、椭圆形横截面或其他人体工程学方便的横截面的基本圆柱形形状。该桨叶可以被直接附接到该手柄的前端，或当所述传感器装置被设置在该手柄的前端处或在该手柄的前端处和该桨叶之间时，经由所述传感器装置间接地附接到该手柄的前端。优选地，该桨叶经由轴附接到该手柄。当该手柄被配置为基本上圆柱形的手柄杆时，优选地该桨叶被附接在该手柄杆的前端处，而该电子模块被设置在该手柄杆的后端处，以使该桨叶的重量配重平衡。
当该桨叶被不能旋转地附接到该手柄时，在移动通过混凝土期间作用在桨叶上的力可以导致作用在该桨叶上的压力，该压力可以使用商业上可得的压力传感器来测量，或导致作用在该桨叶上的弯曲力，该弯曲力可以使用商业上可得的力传感器来测量。
在任何情况下，该不能旋转的桨叶不导致混凝土中存在的固体颗粒的径向离析，以使得用本发明的设备测量的特性不因测量过程本身而更改。此外，本发明的设备模拟在施工现场由工人使用的常规镘刀(trowel)，以使得所测量的数据可以与工人在手动测试混凝土特性时所体验的主观“感觉”关联。
通过镘刀测量的力数据可以与流变特性、相应地诸如像塑性粘度的特性关联。
优选地，该桨叶被可移除地附接到该手柄，允许改变该桨叶。在一个实施方案中，该设备包括至少两个可替换的桨叶，以使得桨叶形式和/或表面区域可以适应于水泥基材料(诸如糊剂、砂浆、混凝土等)的多种流变特性。
可以在本发明的设备中采用多种用于测量作用在桨叶上的力的传感器装置。例如，本领域已知的力传感器或压力传感器可以被直接安装在桨叶上。用于测量作用在桨叶上的压力的压力传感器或用于测量作用在桨叶和/或桨叶轴上的弯曲力的力传感器优选地采用应变仪，例如电阻应变仪(金属应变仪或半导体应变仪)或压电传感器。
由于测量过程中桨叶的线性移动，可以采用单轴应变仪。然而，在本发明的某些实施方案中，可以使用多轴应变仪以附加地确定距线性移动的偏差，使得例如，当由于错误操作本发明的设备而导致测量可能不太可靠时，可以启动警告。
在一个优选实施方案中，所述传感器装置包括布置在该手柄的前端处的传感器头。在此情况下，该桨叶被刚性地附接到该传感器头，且作用在桨叶上的力被转换成作用在该传感器头上的扭矩，例如经由将桨叶连接到传感器头的轴。在一个优选实施方案中，该传感器头包括挠曲片，所述桨叶经由该轴被刚性地固定在所述挠曲片上。在移动通过混凝土期间作用在桨叶上的弯曲力导致作用到该挠曲片的扭矩，该扭矩导致变形，例如导致该挠曲片的曲率。该挠曲片的变形导致应变，然后优选地可以使用如上文所描述的应变仪来测量该应变。该挠曲片可以包括安装支架，该安装支架将该桨叶的轴刚性地但可释放地固定到该挠曲片。
用于评估由所述传感器装置收集的数据的电子模块可以包括电子电路板，该电子电路板优选地被配置为评估在桨叶的行进时间内施加到桨叶的最大力和/或平均力。附加地或替代地，该电子模块评估在行进的距离上施加的力的积分，即，在力-距离(force-verse-distance)或力-时间(force-verse-time)的曲线下的面积。该电子模块还可以包括用于存储测量的数据的存储设备和/或用于将数据转移到外部计算机的接口，例如有线接口(诸如USB端口)或无线接口(诸如蓝牙或WiFi接口)。
优选地，该电子模块包括显示器。该显示器具有多种形式。在一个实施方案中，该显示器可以包括屏幕，例如LCD屏幕或OLED屏幕。然而，在施工现场处的恶劣环境下，简单且耐用的显示器通常是优选的。在一个实施方案中，该显示器包括用于指示评估的施加到桨叶的最大力或平均力或积分力的数字读出器。替代地或附加地，该显示器可以包括一个或多个指示器灯，例如一个或多个发光二极管(LED)。所述指示器灯可以被用来指示本发明的设备的状态，而且可以指示测量的力是否在预定可接受边界内，这可以例如分别经由红色LED和绿色LED来指示。
根据一个优选实施方案，所述传感器装置或所述电子模块包括加速度计，优选地3轴加速度计。该加速度计可以被用来确定该设备与其竖直定向的偏差，具体地，桨叶与其竖直定向的偏差。由于如果桨叶未垂直于运动方向定向时作用在桨叶上的力减小，从该加速度计获得的数据可以被用来计算桨叶在运动方向上的有效面积并且相应地校准测量的力数据。除了上文所描述的多轴应变仪之外或作为上文所描述的多轴应变仪的替代，来自该加速度计的数据也可以被用来确定与桨叶的线性移动的偏差。
本发明的设备可以采用多种电源。优选地，使用集成电源以允许真正独立的、便携式操作。为此目的，该电源可以例如包括可充电电池或不可充电电池。
本发明还涉及一种使用如上文所限定的便携式手持设备确定混凝土的流变特性的方法。根据本发明的方法包括以下步骤：
-将所述设备的所述桨叶完全浸入混凝土内，因此允许在随后的测量中获得可重现的结果；
-手动地使所述桨叶沿着线性路径通过混凝土移动预定距离；
-在所述桨叶移动通过混凝土期间测量作用在所述桨叶上的力并且收集所述力数据；
-评估所述测量的力数据并且显示评估结果。
如果该桨叶没有完全浸入，则不利地影响随后的测量中的结果的可重现性。还优选的是，该桨叶被保持竖直，但是如上文所解释的，如果使用包括加速度计的设备，则可以自动校正与竖直定向的偏差。
优选地，以规则的时间间隔收集所述力数据。由于总距离是预定的并且假设该桨叶以基本上恒定的速度移动，因此规则的时间间隔基本上对应于距离间隔，且力曲线下面的面积表示用于使桨叶移动通过混凝土所消耗的能量。
根据本发明的方法的一个优选实施方案，当测量的力超过预定阈值时，自动收集所述力数据，因此简化了所述设备的操作。
在测量期间该桨叶应移动通过混凝土的距离通常被选择为使得该桨叶可以扫过该距离而操作者不必改变其位置。典型的方便距离被选择在10cm和60cm之间，优选地大约30cm。
典型地，评估结果包括沿着所述桨叶的路径测量的最大力和/或平均力和/或在所述桨叶移动期间获得的所述力数据的积分。这些结果可以被显示在该设备上设置的显示器上。这些评估结果和/或原始数据也可以经由有线数据连接或无线数据连接被转移到固定计算机或移动计算设备，诸如平板计算机或移动电话。
现在将参考附图中所描绘的一个优选实施方案更详细地描述本发明。
在附图中，
图1描绘了根据本发明的用于测量混凝土的流变特性的便携式手持设备的透视图；
图2示出了图1的设备的侧视图；
图3示出了图1和2的设备的力传感器的放大视图；
图4示出了图3的力传感器的轴向截面视图；
图5示出了使用本发明的设备的示例性力测量；
图6分别示出了用常规测试和用本发明的设备确定的第一种类型的混凝土的流变特性的相关数据；以及
图7示出了用于第二种类型的混凝土的与图6类似的数据。
图1示出了本发明的用于确定混凝土的流变特性的便携式手持设备的一个优选实施方案。在此实施方案中，本发明的设备具有手持镘刀10的总体配置。与常规镘刀一样，本发明的镘刀10包括手柄杆11和附接到手柄杆11的桨叶12。在手柄杆11的前端13处，手柄杆11包括传感器头14，桨叶12经由轴15可移除地附接到传感器头14。在手柄杆11的后端16处，手柄杆11包括电子模块17，显示器18被设置在电子模块17上。在图1中所描绘的实施方案中，显示器18包括数字读出器19以及第一LED指示器灯20和第二LED指示器灯21。指示器灯20、21可以被用作示出该设备的正确性能的状态指示器。指示器灯也可以被用来示出混凝土的流变特性是否在预定边界内，例如，分别经由红色灯和绿色灯。力传感器被设置在传感器头14内，该力传感器能够测量作用在桨叶12上的力。下文将关于图3和图4更详细地描述该力传感器。在电子模块17中，设置电子板(未描绘在附图中)，该电子板收集并且处理由传感器头14检测的力数据并且控制显示器18。电子模块17和/或手柄杆11还容纳电源，在目前的情况下，该电源由两个可以是可充电的AA电池组成。
图2示出了图1的镘刀10的侧视图。
为了确定混凝土的流变特性，使用镘刀10如下：在经由通/断开关(未描绘在附图中)对镘刀10点火时，系统执行力传感器的自动硬件校准，以将数据校准到环境温度。在完成初始校准之后，桨叶12完全浸入混凝土内，且操作者在预定距离(通常30cm)上手动执行镘刀10的线性平移。随着移动的开始，系统自动开始获取作用在桨叶上的力数据。在一个优选实施方案中，传感器头14或电子模块17的电子板还被设置有加速度计，该加速度计允许确定桨叶相对于其竖直定向的角度。在镘刀10的移动期间同时收集这些数据。当平移完成时，所收集的数据被内插并且施加到桨叶的平均力和/或最大力的结果被显示在电子模块17的数字读出器19上。
可以使用本领域中已知的多种类型的力传感器来确定在桨叶移动通过混凝土期间作用在桨叶12上的力。
在附图中所描绘的优选实施方案中，使用挠曲传感器来确定在桨叶移动到混凝土期间作用在桨叶上的力。挠曲传感器将力测量转化为扭矩测量。现在将参考图3和图4更详细地描述此类型的测量。
图3是图1和图2的镘刀10的传感器头14的放大视图。图4示出了传感器头14的截面视图。
如从图3可以看到的，桨叶12经由轴15刚性地连接到布置在传感器头14的前端处的挠曲片22。挠曲片22具有固定边缘23，该固定边缘被固定在传感器头14的主体24处。挠曲片22的相对边缘25自由移动并且充当浮动边缘。因此，在桨叶移动通过混凝土期间作用在浸入的桨叶12上的力以刚性方式传送到挠曲片22。由于挠曲片的固定边缘和可移动边缘，相应地，该挠曲片自由滑动并且响应于经由轴15作用在其上的弯曲力而弯曲。该挠曲片的移动是使用施加到挠曲片22的底侧的挠曲传感器(例如应变仪26)来测量的，如可从图4的截面视图看到的。图4还描绘了前盖27，为了清晰起见，在图3的视图中省略了该盖。盖27被设置有开口28，轴15可以可滑动地穿过该开口。盖27以这样的方式布置，以使得它不妨碍挠曲片22以测量预期的力/转矩所必需的限制的滑动和弯曲移动。为此目的，在图4中所描绘的实施方案中，盖27的底侧29被设置有凹处30，该凹处允许挠曲片22响应于由轴15施加到片22的扭矩而向上弯曲。挠曲片22响应于由轴15施加的扭矩的典型象征性的曲率由线31描绘，其中相应地，箭头32指示弯曲移动，且箭头33指示挠曲片22的滑动移动。固定点34指示线31(即片22)的固定端。
在附图中所描绘的优选实施方案中，浸入的桨叶由奥氏体钢AISI314制成，而挠曲片由谐波钢(harmonics steel)38Si7制成。
挠曲片22的移动引起应变计26中的电阻的改变，该应变计26通过设置在电子模块17内的电子板上的惠斯通电桥(Wheatstone bridge)以差分方式读取。因此，可以补偿由环境温度和由系统固有的任何电阻引起的误差。该惠斯通电桥的输出信号被传递到差分放大器(“轨到轨”)内，因此允许补偿由电池电压的变化引起的误差。随后，模拟信号被读取到10位分辨率模/数转换器内。
为了补偿在桨叶移动期间当桨叶不保持竖直时桨叶的有效区域的改变，评估3轴加速度计(其可以被设置在传感器头14内或电子模块17的电子板上)的数据，且适当地校正力数据以补偿有效面积的改变。
PIC处理器收集数字数据并且只要力被施加到浸没的桨叶就积累它们。该力一消失或下降到预定阈值以下，就通过仪器的测量角度值拟合数据，且计算曲线的积分，且在显示器18上指示对应的结果。数据可以作为数字值被示出在数字读出器19上或甚至几乎经由分别指示混凝土的流变特性是否在预定边界内的红色LED 20和绿色LED 21示出。
显示器18通常仅示出最后一次测量的数据。当执行新的测量时，可以擦除这些数据，但是根据一个优选实施方案，该电子板还包括数据存储器和/或允许将数据转移到外部计算机(例如固定计算机、平板计算机或移动电话)的接口(例如USB端口)以供详细的处理和评估。在此情况下，存储的数据不仅可以包括总计数据(诸如最大力或一个测量的力曲线积分)，而且可以包括所有个体测量点。
图5示出了这样的测量的原始数据。使浸入的桨叶手动移动通过混凝土越过约30厘米的距离。数据每0.05秒收集一次。在x轴上，每个数据点被顺序地编号，即示出了约2.5秒的总测量时间。y轴指示应变仪26的阻力。该阻力可以被校准为作用在桨叶上的力，即曲线35描绘基本上对应于在桨叶12移动通过混凝土时作用在桨叶12上的力的曲线。曲线35下的阴影区域36基本上对应于在使桨叶移动通过混凝土时消耗的能量。镘刀10自身的显示器18仅显示测量的最大力和/或力/时间曲线下的总面积。
利用本发明的设计，可以检测混凝土(例如含有不同的或不同量的超增塑剂的混凝土)之间的流变差异以及所测量的数据与操作者所感觉到的粘结性相关。为了示出此相关性，已经通过比较用图1-图5的镘刀测量的力数据与用常规流变混凝土测试获得的数据，测试了本发明的设备：
实施例
在下面的实施例中，掺合料PCE1、PCE3、PCE4和PCE6是由乙烯基含氧丁基聚乙二醇乙氧基化物和丙烯酸制成的共聚物，而PCE2和PCE5是由苯氧乙醇聚乙二醇乙氧基化物、甲醛和苯氧乙醇磷酸酯制成的缩聚物。
实施例1：
第一种类型的混凝土是从330kg/m3波特兰水泥(CEM I 45.5R，Schwenk，德国)、180kg/m3粉煤灰(PFA)与627kg/m3砂0-2mm、336kg/m3砾石2-8mm和672kg/m3砾石8-16mm的骨料混合的混合物获得的。添加150升/m3的水以产生0.47的水/水泥比率。为了实现相同的流动性(根据EN 12350-8测量的坍落流动度)，以三种不同浓度添加从德国BASF获得的聚羧酸酯醚(PCE)超增塑剂：
PCE 1：按重量计0.29％的粘合剂(即水泥+PFA)
PCE 2：按重量计0.33％的粘合剂(即水泥+PFA)
PCE 3：按重量计0.65％的粘合剂(即水泥+PFA)
用本发明的设备测试混凝土的流变特性。三名不同的操作者使镘刀移动通过填充有混凝土的盆(basin)达30cm的距离，且确定每次测量的平均力。对于每个PCE浓度，每个操作者执行三次单独的测量，且将这些结果再次平均。为了比较，根据标准EN 12350-9，还用经典的V型漏斗测试测试了混凝土的流变特性。
图6示出了从这些测量获得的相关性数据，其中在x轴上以秒为单位示出了V型漏斗测试的流动时间和在y轴上以任意单位示出了用本发明的设备(以“智能镘刀(SmartTrowel)”表示)获得的平均力数据。从其可以得出，V型漏斗数据与用本发明的设备获得的力数据强烈相关。
第二种类型的混凝土是从400kg/m3波特兰水泥(CEM I 42.5R，Schwenk，德国)、50kg/m3石灰石粉与202.75kg/m3石英砂0-0.5mm、16.19kg/m3石英砂0-1mm、790.3kg/m3砂0-4mm、267.26kg/m3砾石4-8mm和486.94kg/m3砾石8-16mm的骨料混合的混合物获得的。添加168升/m3的水以产生0.42的水/水泥比率。以两种不同浓度添加从德国BASF获得的聚羧酸酯醚(PCE)超增塑剂：
PCE 4：按重量计0.15％的水泥
PCE 5：按重量计0.32％的水泥
进行了针对第一种类型的混凝土所描述的类似测试，且结果被示出在图7中。再次，用本发明的镘刀所获得的结果和V型漏斗结果相关。
实施例2：
使用本发明的设备和便携式旋转流变仪(由丹麦哥本哈根格曼仪器(GermannInstruments)分销的ICAR 3000)分别测量了四种不同混凝土的流变特性。水/水泥比率(w/c)和超增塑剂类型都已经被修改。混合硅质石灰石碎骨料(砂和粗粒料)与快速石灰石混合水泥一起使用。表1总结了四种混凝土的组分和根据EN 12350-2的坍落度测试(slumptest)的结果。
表1
如从表1可以得出，就坍落度试验而言，不同的混凝土表现出类似的一致性。
接下来，三个不同的操作者根据下面的程序处理混凝土：
步骤1：每个操作者用传统镘刀使混凝土移动，根据他们关于对混凝土进行处理所消耗的能量的感觉来对四种混凝土排名。
步骤2：每个操作者用本发明的设备(智能镘刀(Smart Trowel))测量每种混凝土三次。
步骤3：通过ICAR 3000流变仪测量流变特性(屈服应力和塑性粘度)
步骤1、步骤2和步骤3的结果分别总结在表2、表3和表4中：
表2
| 感觉 | 混凝土1 | 混凝土2 | 混凝土3 | 混凝土4 |
| 操作者1 | ++ | + | ++++ | +++ |
| 操作者2 | + | ++ | ++++ | +++ |
| 操作者3 | ++ | + | ++++ | +++ |
| 平均 | ++ | + | ++++ | +++ |
“+”＝非常容易；“++”＝容易；“+++”＝困难；“++++”＝非常困难
从表2中可以得出，混凝土2被体验为是最容易处理，而混凝土3是最难以处理。
表3
用本发明的设备(智能镘刀(Smart Trowel))获得的结果对应于根据表2的先前评估的主观排名。
表4
从表4可以得出，屈服应力值几乎相同，对应于如表1中所指示的类似一致性(坍落度)特性。
另外，使用ICAR流变仪，确定混凝土4比混凝土3粘性更大。因此，用ICAR进行塑性粘度测量并不完全符合施工现场工人的主观体验。
此实施例清楚地示出，与用便携式旋转流变仪进行的测量相比，本发明的设备更适合于与施工现场工人的主观体验(感觉)相关的测量。
参考符号：
10 镘刀
11 手柄杆
12 桨叶
13 手柄杆的前端
14 传感器头
15 可移除的轴
16 手柄杆的后端
17 电子模块
18 显示器
19 数字读出器
20 第一指示器LED
21 第二指示器LED
22 挠曲片
23 挠曲片的固定边缘
24 主体
25 挠曲片的浮动边缘
26 挠曲传感器
27 盖
28 开口
29 盖的底侧
30 凹处
31 示例性曲率线
32 指示弯曲移动的箭头
33 指示滑动移动的箭头
34 固定点
35 力曲线
36 曲线35下的区域
Claims (14)
1.用于确定混凝土的流变特性的便携式手持镘刀（10），该镘刀包括：
手柄（11），用于手动操作该镘刀，所述手柄具有前端（13）和后端（16），
桨叶（12），所述桨叶被不可旋转地附接到所述手柄（11）的前端（13），
传感器装置（14），用于确定作用在所述桨叶（12）上的力，
电子模块（17），用于评估由所述传感器装置（14）收集的数据，以及
电源，用于向所述传感器装置和所述电子模块供应电能。
2.根据权利要求1所述的镘刀，其中所述桨叶（12）被可移除地附接到所述手柄（11）的前端（13）。
3.根据权利要求2所述的镘刀，包括至少两个可替换的桨叶。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的镘刀，其中所述传感器装置包括应变仪。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的镘刀，其中所述传感器装置（14）包括布置在所述手柄（11）的所述前端（13）处的传感器头。
6.根据权利要求5所述的镘刀，其中所述传感器头包括挠曲片（22），所述桨叶（12）经由轴（15）被刚性地固定在所述挠曲片（22）上。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的镘刀，其中所述电子模块（17）包括显示器（18）。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的镘刀，其中所述传感器装置（14）或所述电子模块（17）包括加速度计。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的镘刀，其中所述电源包括可充电电池或不可充电电池。
10.使用根据权利要求1至9中任一项所述的便携式手持镘刀确定混凝土的流变特性的方法，包括以下步骤：
- 将镘刀的桨叶（12）完全浸入混凝土内；
- 手动地使所述桨叶（12）沿着线性路径通过混凝土移动10cm至60cm之间的预定距离；
- 在所述桨叶移动通过混凝土期间测量作用在所述桨叶（12）上的力并且收集力数据；
- 评估测量的力数据并且显示评估结果。
11.根据权利要求10所述的方法，其中以规则的间隔收集所述力数据。
12.根据权利要求11所述的方法，其中当测量的力超过预定阈值时，自动收集所述力数据。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中所述预定距离被选择在30cm处。
14.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中所述评估结果包括沿着所述桨叶（12）的路径测量的最大力和/或在所述桨叶的移动期间获得的所述力数据的积分。
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