CN108534739A - 一种混凝土收缩全自动无线采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土收缩全自动无线采集系统，其主要包括混凝土收缩测量装置，可调节温度、湿度控制装置，温度湿度检测装置，收缩量传输、接收装置。本发明适用于测试不同形式混凝土构件的膨胀收缩量，混凝土收缩量测量要求精度较高（收缩量通常约为2×10‑4），由于目前现有的混凝土收缩量检测装置测试精度为千分之一，同时也无法数据自动化采集、分析，即造成试验试件往复取出，造成试验数据的不稳定和离散，同时造成了大量的人工工作量；本发明消除了测量过程中由于试验过程移动试件产生的误差，并且将测量精度从目前的千分之一提高到了万分之一，同时实现了数据全自动无线采集，并实现了混凝土的不同的温度湿度环境。该仪器组装简单，操作方便，且经济适用。

Description

一种混凝土收缩全自动无线采集系统

技术领域

本发明主要用于测量不同类型混凝土构件的膨胀收缩情况，适用于不同规范和标准下的测收缩试件，并且可以模拟多种不同的混凝土温湿度环境。

背景技术

混凝土在硬化和干燥过程中,由于化学收缩、自收缩、干燥收缩等原因，会发生各种变形，从而其内部易产生收缩应力，当收缩应力超过混凝土在硬化过程中所能承受的拉伸应力时，混凝土结构就会产生裂缝。

现有技术一：埋入应变计法，我国水工混凝土试验中建议埋入应变计的方法测定收缩。

现有技术一存在以下缺点：虽然埋入应变计的方法较为常用,但是测量精度难以满足要求，而且当早期混凝土尚无足够强度时, 应变计无法与混凝土同步变形,而高强混凝土恰恰此时产生很大的自收缩, 无法准确测得混凝土早期收缩, 往往使所测得的收缩值偏小。另外, 该应变计价格昂贵无法重复利用, 故埋入应变计法的应用也受到一定程度的限制。

现有技术二：安氏自收缩测试法，安明哲在日本Tazawa自收缩测试方法的基础之上对混凝土自收缩测定方法进行了改进。混凝土收缩试件的尺寸定为100mm×100mm ×324mm。混凝土浇注到试模内立即密封试模，带模测定收缩。测定装置由3个部分组成:混凝土密封试模、千分表架和温度测定仪。混凝土密封试模内底衬有一层特富纶，长方向的内侧衬有可插拔的侧板，密封盖与试模之间设有密封垫，并用密封螺栓紧固，短向板留有伸出测头的孔。安氏自收缩测试法不仅可以测定混凝土无强度的条件下早期自收缩值，而目还可以测定出后期自收缩值。

现有技术二存在以下缺点：测量精度仅为千分之一，难以满足万分之一的精度要求，如果测量龄期延长、测量试件数量增加时，需要的装置数量增加，而且设备占用空间增多，试验不能实现自动控制和自动数据采集处理，故整个试验过程会变得更为繁琐。

现有技术三：LVDT传感器法(嵌入式法)，在棱柱体模具中放置两根竖向金属杆，金属杆顶端与IV (线性可变示差传感器)相连，以杆顶端的水平位移反映混凝土收缩的大小。

现有技术三存在以下缺点：首先，混凝土沉实和自重对杆支座产生的压应力，可能引起金属杆转动而给测量带来较大误差。其次，很难评价所测得的水平位移到底是整个模具长度内试件的轴向收缩还是仅为靠近上表面处的收缩。

现有技术四：差动位移传感器，A.Radocea通过在混凝土试件两端分别埋入两个线性差动位移传感器监测混凝土早期体积的变形。这种方法操作简单, 受人为影响小。

现有技术四存在以下缺点：测量时, 每个混凝土试件都得配备两个传感器，而且在测量过程中不能移动或窜用试件或传感器，造价高。

现有技术五：线振仪法，Serge Lepage等人在混凝土中埋入线振仪, 这种线振仪里面包含一个金属弦, 而金属弦的共振频率与它所受压力有一定函数关系, 从而通过一个电磁激振器测量线振仪的共振频率随时间的变化就可测量出混凝土的体积变化。这种方法构思巧妙, 不失为一种好的测量方法。

现有技术五存在以下缺点：线振仪应有适当的刚度, 刚度大容易埋置, 但对早期收缩不敏感, 刚度太小, 虽然灵敏度高但却不容易埋置和操作; 同时, 早期混凝土能否与这种传感器粘结良好, 传感器的变形是否真实反映出混凝土的变形, 还值得探讨。

现有技术六：千分表法，国内有人采用100mm×100mm×324mm的试件, 利用两端固定千分表测量混凝土自收缩, 测量过程中要避免试模或千分表架受到振动, 而且对每个试件配两个千分表, 测量过程中不能替换。

现有技术六存在以下缺点：如果测量龄期延长且测量试件数量增加时, 需要这种装置的数量增加且占用空间多, 而且不能实现自动控制和自动数据采集处理。千分表法测量收缩具有操作简单、投资少等优点，但误差较大。

发明内容

本发明所要解决的问题是：针对目前由于既有试验装置的局限性，按照试验规范规程（规范要求混凝土试件水中放置14d，再空气中放置14d）进行时，会造成数据的不稳定和离散，甚至出现错误，同时，目前没有在测混凝土收缩膨胀变形时实现混凝土不同温度湿度环境的仪器的现状，提供一种可以避免由于试件移动而造成的误差并且可以实现混凝土浇筑后不同的养护环境的测混凝土收缩，且结构可行，设计合理，经济实用的仪器。

本发明的目的在于提供一种混凝土收缩全自动无线采集系统，混凝土收缩测量装置，可调节温、湿度控制装置，温湿度检测装置，收缩量传输、接收装置。

所述混凝土收缩测量装置，由万分之一精度变形测量装置、变形传递杆、试件限位装置、分隔层、位移测头等组成（图3）。试件放置箱尺寸为420mm×200mm×550mm，将实验内箱平均分为三个内室用以安置混凝土试块，每个内室为120mm×200mm×550mm（规范要求测收缩量的混凝土构件尺寸），在试件放置箱与上部分隔层之间预留60mm的空间，使试件限位装置与试验箱温度湿度保持一致，为防止水蒸气对测量仪器造成影响，测量仪器所在位置进行密封处理，并在其内放置干燥剂。

所述可调节温、湿度控制装置装置包括热源装置，耐高温导线，湿控装置，光强、温度、湿度、大气压感应模块，温度传感器、热敏电阻，空气开关，CJX2-1210交流接触器，XMTD-3001数显自控仪等组成（图2），可高效调节试验箱内部温湿度环境。

所述温湿度检测装置包括温度湿度传感器，耐高温导线，数字显示器（图2）。

所述收缩量传输、接收装置（图2）可将mV级信号放大，供给传感器工作电源，同时将传感器输出的mv级信号放大为0-20mA或4-20mA等标准信号传输到显示器或者可编程控制器（PLC）参与过程控制，此外还用到单片机的某些功能。

本发明的有益效果：

1、本发明实现了混凝土收缩量全自动无线采集，减少了人工读数产生的误差。

2、本发明通过温度湿度控制调节装置准确模拟混凝土的不同养护环境。

3、本发明试验仪各组件组装简单，可靠稳定，操作方便。

4、本发明试验仪加工成本低。

附图说明

图1是本发明的技术路线图

图2是本发明试验箱图

图3是本发明试验限位箱及测量装置图

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下对本发明进行进一步详细说明。

提供一种混凝土收缩全自动无线采集系统，其主要包括混凝土收缩测量装置，可调节温度、湿度控制装置，温度湿度检测装置，收缩量传输、接收装置等。

一种混凝土收缩全自动无线采集系统的使用方法根据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T50082-2009），收缩试验试件尺寸的要求为100mm×100mm×515mm的棱柱体，每组应为3个试件。根据规范浇筑混凝土试块，拆模后放入试验箱内箱，调节到变形传递杆能非常灵敏感受到混凝土试块的收缩膨胀变形，将分隔层固定好后再将测量仪器安装在变形传递杆上，固定测量仪器，最后根据混凝土所需养护条件调节温度湿度控制开关，并依据温度湿度检测装置检测，打开收缩量信号采集装置、信号发射和接收装置。

针对目前无法实现收缩量数据无线自动采集，无法消除人工读数产生的偏差，无法实现混凝土不同养护条件，在这种条件下，通过对一种新型无线自动采集系统测混凝土收缩仪深入的可行性分析和方案设计研究，以实现在不同的养护环境下实现混凝土收缩量全自动无线采集，在室内进行了多种设计方案比选、材料、设备性能的选定及大量试验，新研制的一种新型无线自动采集系统测混凝土收缩仪满足混凝土收缩测量要求。本发明得到“长江学者和创新团队发展计划滚动支持(IRT15R29)、中国青年人才托举工程、陇原青年创新人才扶持计飞天青年学者特聘计划和兰州交通大学（201606）优秀平台资助”，根据大量设计方案比选、设备性能稳定性测试、上覆荷载试验研究，证实一种新型无线自动采集系统测混凝土收缩仪满足混凝土收缩测量要求，使试验数据满足设计、研究、施工、使用的要求。

实施例1

本实施例混凝土收缩全自动无线采集系统主要构件包括混凝土收缩测量装置，可调节温度、湿度控制装置，温湿度检测装置，收缩量传输、接收装置和其他连接设备组件等。

实施例2

1、将各组件按照图1～图3进行安装；

2、将提前浇筑好的混凝土试块安置于试件限位箱内，调整试块在箱内的位置，用做好的限位架约束试块的侧向摆动；

3、将分隔层、测量装置依次安装在试件限位箱的上部，并紧密固定，开启并设置其他设备，进行混凝土收缩膨胀量全自动无线采集。

混凝土收缩全自动无线采集系统主要作用：

1）可进行不同尺寸和不同类型的混凝土收缩膨胀量测量；

2）可进行混凝土构件的徐变测量；

3）可将温度控制在0℃～399℃范围内；

4）可将相对湿度控制在0～100％；

5）测量精度可高达万分之一；

6）无需人工操作，可远距离操作，实现全自动无线采集。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种混凝土收缩全自动无线采集系统，包括混凝土收缩测量装置，可调节温度、湿度控制装置，温度湿度检测装置，收缩量传输、接收装置。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土收缩全自动无线采集系统其特征在于，其中所述的凝土收缩测量装置采用自制的新型收缩量测量装置，其精度可达到0.0001mm，满足不同类型混凝土构件收缩测量的精度要求。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土收缩全自动无线采集系统其特征在于，其中所述的可调节温、湿度控制装置采用一种安全高效的热源系统、温湿度调节系统，温度可调节范围为0℃～339℃，相对湿度（RH）可调节范围为0～100％，可以安全高效地调节试验箱内部温度。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土收缩全自动无线采集系统其特征在于，其中所述的温度湿度检测装置采用一种温湿度自动识别器，非常精确地将温度和湿度转化为电子信号，方便数据采集。

5.根据权利要求1所述的一种混凝土收缩全自动无线采集系统其特征在于，其中所述的收缩量信号传输、接收装置采用无线发射和接收系统，实现数据无线自动采集、自动记录和保存，同时可进行远程控制。