CN110081950B - 一种用于识别流动混凝土的单叶片双触点型传感器装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于识别流动混凝土的单叶片双触点型传感器装置，包括传感单元和控制及显示单元；传感单元包括测力传感箱，测力传感箱内上、下两侧分别设置有第一测力传感器和第二测力传感器，第一测力传感器和第二测力传感器分别连接到控制及显示单元；传感单元还包括一个与混凝土上升方向呈垂直方式布置的叶片，叶片通过铰接组件悬挂在测力传感箱的一面侧壁，叶片可绕铰接组件的铰轴转动；叶片的一端用于接触混凝土从而受力，另一端上、下两侧分别设置有用于触发第一测力传感器的第一触点和用于触发第二测力传感器的第二触点。采用本发明的结构，可以在无法肉眼观测混凝土的现浇施工中，有效监测混凝土到达监测点的情况。

Description

一种用于识别流动混凝土的单叶片双触点型传感器装置

技术领域

本发明涉及混凝土灌注的施工技术领域，具体涉及一种用于识别流动混凝土的单叶片双触点型传感器装置。

背景技术

目前，在我国隧道施工过程中，衬砌作为最后一道工序，背后脱空一直是难于解决的问题。由于衬砌施工采取整体式台车，拱顶部位设置两个泵送混凝土管道口，在浇筑混凝土的过程中，由于模板密闭，施工人员无法肉眼看到混凝土是否灌注饱满，只能凭借经验及感觉确定，在泵送压力不足或浇注方式不恰当的情况下，容易造成隧道拱顶部位混凝土与防水板间出现空洞、脱空。而一旦造成脱空，针对这些空洞、脱空部位就得采取回填注浆处理，需要配置回填注浆台架、专业人员及专业设备，施工工期较长，且对衬砌混凝土表面会造成二次污染，并进行二次处理，导致施工成本极高；同时回填注浆期间会占用隧道作业空间，影响各道工序施工通行，降低隧道施工效率。所以，如何解决衬砌的背后脱空难题是该施工领域亟待解决的问题。

发明内容

针对现有问题，本发明提出了一种用于识别流动混凝土的单叶片双触点型传感器装置，能够识别塑性混凝土是否到达监测位置，为混凝土浇筑施工作业提供指导。将传感器安装至需要探测混凝土的位置(如隧道施工中的拱顶部位)，当混凝土到达时，装置中的测力传感器的输出值会发生变化，通过线缆传输到控制及显示单元部分，控制及显示单元分析并输出显示，指导施工作业。

具体技术方案如下：

一种用于识别流动混凝土的单叶片双触点型传感器装置，包括传感单元和控制及显示单元；所述传感单元包括测力传感箱，测力传感箱内，上侧设置有第一测力传感器，下侧设置有第二测力传感器，第一测力传感器和第二测力传感器分别连接到控制及显示单元；传感单元还包括一个与混凝土上升方向呈垂直方式布置的叶片，叶片通过铰接组件悬挂在测力传感箱的一面侧壁，叶片可绕铰接组件的铰轴转动；叶片的一端用于接触混凝土从而受力，另一端上、下两侧分别设置有用于触发第一测力传感器的第一触点和用于触发第二测力传感器的第二触点。

进一步地，所述叶片接触混凝土的一端在长度和宽度方向上均大于混凝土中的最大骨料直径。

采用本发明的结构，可以在无法肉眼观测混凝土的现浇施工中，有效监测混凝土到达监测点的情况，指导现场操作人员完成作业，起到保障质量的作用。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明中测力传感器在不同阶段的工作环境示意图，其中：(a)混凝土未到达监测位置；(b)混凝土开始推动叶片；(c)混凝土超过叶片部分通过重力作用于叶片。

图3是基于控制及显示单元的监控仪示意图。

具体实施方式

本发明一种用于识别流动混凝土的单叶片双触点型传感器装置，主要用于辅助隧道拱顶现浇混凝土的施工，固定在现浇施工现场中特定位置点以获取流动的塑性混凝土的到达位置信息，进而指导施工作业保障施工质量。

由图1可见，本发明由传感单元(100)和与传感单元信息连接的控制及显示单元(200)构成；传感单元具有一个与混凝土上升方向呈垂直方式布置的叶片(111)和置于测力传感器箱内的测力传感器(120)和测力传感器(121)；叶片的一端的下表面用于接触上升的混凝土从而受力，该端的上表面用于承载超过叶面的混凝土从而受力，叶片的另外一端上下两侧布置有触发测力传感器的触点(113)和触点(114)，其中触点(114)传递上升力进而触发测力传感器(121)，触点(113)传递承载力进而触发测力传感器(120)，测力传感箱(110)呈竖向的箱体结构，箱体顶部与底部封闭，箱体的一面侧壁为通过铰接组件(112)悬挂在箱体上的叶片(111),叶片(111)可绕铰接组件的铰轴(112)转动，由箱体外的叶片(111)及其上作用于测力传感器的两个触点(113)和(114)构成一可传递叶片摆动受力的杠杆传力机构。测力传感器(120)和(121)通过通信线缆将测量值传输到控制及显示单元(200),控制及显示单元(200)通过分析测量值的大小和变化量从而识别出混凝土是否到达监测位置，指导施工作业。

传感单元(100)和控制及显示单元(200)通过线缆和接头联结。控制及显示单元(200)由电源模块(201)、数据分析模块(202)、显示模块(203)、通讯模块(204)、输入接口(205)、输出接口(206)组成。控制及显示单元(200)通过数据分析模块分析测量值的大小、变化情况，进而控制其显示模块的指示灯的亮灭。

传感单元(100)的叶片(111)升出传感器部分尺寸为10cm*10cm，大于混凝土中骨料尺寸(混凝土中粗骨料尺寸在10mm-60mm)，材料采用厚度为3mm的304不锈钢片：在测力传感箱(110)内安装电阻应变式测力传感器1(120)和电阻应变式测力传感器2(121)，叶片(111)在箱体内部分安装有球型触头(113)和球型触头(114)。叶片(111)通过铰轴固定在箱体上。

其工作原理是，将传感单元安装在模板内监测区域，当灌注过程中上升的塑性混凝土经过传感器时，其上升力会作用于传感单元的叶片下表面，通过铰轴传递受力，测力单元(121)的值会发生变化，通过线缆传输到显示控制单元，其数据分析模块将数据进行分析，得出混凝土到达该区域的分析数据。当灌注停止时，由于超过叶片的混凝土会落在叶片的上表面，通过重力作用于叶片，该力通过铰轴传递受力，测力单元(120)的值会发生变化，通过线缆传输到显示控制单元，其数据分析模块将数据进行分析，得出混凝土超过叶片面的高度数据。

实际使用时，将一定数量的传感器布置在模板内监测区域，通过线缆联接到地面监控仪。在浇注混凝土的过程中，最开始，混凝土未到达传感器叶片位置，此时传感器无输出值，监控仪判断混凝土未到位。当混凝土到达叶片位置时，由于上升力作用在叶片上，叶片有通过铰轴转动的趋势，由叶片上的触点与测力传感器限位，从而将力传递到测力传感器上，受力变化的电阻值送人监控仪，监控仪通过分析数据判断出此时混凝土到达叶片位置的信息，并触发界面上的到达指示灯。继续浇注混凝土，隔一定时间停灌，停灌后，上升力消失，而超过叶片的混凝土落在叶片上表面，其重力作用在叶片上，厚度值越大，则叶片对传感器的触发力越大，监控仪通过识别电阻值的变化幅度，从而分析出混凝土此时的高度，并通过数字显示的方式显示到界面上。现场技术人员通过监控仪的显示决定是否完成浇注作业。

分别在距离拱顶位置10cm、20cm、30cm处安装好传感器，并测试，结果如下表：

说明：叶片对压力传感器的作用力越大，传感器的输出电阻值越小，当介质到达叶片时，由于灌注泵的压力，上升力较大，实验表面该力大于混凝土重力对传感器的影响。当停止浇注后，上升力消失，电阻值变大，此时只受重力作用影响。

当监控机采集到的电阻值从无穷大变为500K以内的确切值时，可判断混凝土到达叶片位置，当值忽然又变大时，是重力作用影响的值，采集分析其高度，因为高度值越大，重力越大。判断该高度值，一定要在暂停浇注时执行。

Claims (2)

1.一种用于识别流动混凝土的单叶片双触点型传感器装置，其特征在于，包括传感单元(100)和控制及显示单元(200)；所述传感单元(100)包括测力传感箱(110)，测力传感箱(110)内，上侧设置有第一测力传感器(120)，下侧设置有第二测力传感器(121)，第一测力传感器(120)和第二测力传感器(121)分别连接到控制及显示单元(200)；传感单元(100)还包括一个与混凝土上升方向呈垂直方式布置的叶片(111)，叶片(111)通过铰接组件悬挂在测力传感箱(110)的一面侧壁，叶片(111)可绕铰接组件的铰轴(112)转动；叶片(111)的一端用于接触混凝土从而受力，另一端上、下两侧分别设置有用于触发第一测力传感器(120)的第一触点(113)和用于触发第二测力传感器(121)的第二触点(114)。

2.如权利要求1所述的单叶片双触点型传感器装置，其特征在于，所述叶片(111)接触混凝土的一端在长度和宽度方向上均大于混凝土中的最大骨料直径。

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