CN110389072A - 一种泡沫轻质土浇筑层抗压强度原位检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泡沫轻质土浇筑层抗压强度原位检测装置及检测方法，装置结构为：在底座板上固定有立柱，抗压强度测定仪安装于立柱顶部；在立柱上安装有下固定臂和上固定臂，在下固定臂和上固定臂同端的套孔中设有探杆；探杆底端设有锥形探头，中下部固定有配重块，中部有穿心落锤以及固定锁，同时上部穿过抗压强度测定仪；探杆的中上部杆身设有刻度；检测方法为，使用该装置测量探头在泡沫轻质土中的击入量，在抗压强度测定仪转换为抗压强度值。本发明装置结构简单，体积较小，便于携带使用；检测方法操作快速、结果可靠，可以现场快速方便取得检测点位泡沫轻质土的抗压强度，填补了各泡沫轻质土层在浇筑后原位检测的空白。

Description

一种泡沫轻质土浇筑层抗压强度原位检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于泡沫轻质土施工领域，具体涉及一种泡沫轻质土浇筑层抗压强度原位检测装置及检测方法。

背景技术

泡沫轻质土主要是以水泥、掺合料等为胶凝材料，加入水制成料浆，然后再与细小稳定气泡群混合搅拌形成的轻质土浆体，在施工现场或工厂浇筑成型、养护而成，含有微小的、独立的、大量的、均匀分布气泡的轻质材料，以其具有自重轻、流动性好、直立性好、环境影响低等优点，目前已被广泛应用于铁路、公路、地下、市政等土木工程领域。随着泡沫轻质土在我国上述领域的工程应用，为保证泡沫轻质土施工质量，先后出台了《现浇泡沫轻质土路基设计施工技术规程(TJG-F10-01-2011)》、《气泡混合轻质土填筑工程技术规程(CJJT177-2012)》、《公路工程泡沫混凝土应用技术规范(DB33T 996-2015)》、《公路路基设计规范(JTG D30-2015)》等规范。在我国泡沫轻质土相关的规范中，对泡沫轻质土施工质量控制方面进行了较为详细的规定，主要包括施工前、施工中和施工后的控制，施工前控制主要强调材料质量的控制；施工中控制主要包括浇筑泡沫轻质土的容重和流值的检测，以及浇筑层厚度控制和浇筑面无塌陷的要求；施工后控制主要要求浇筑泡沫轻质土的无侧限抗压强度达标。然而，关于泡沫轻质土在施工过程中各浇筑层之间的间隔时间控制方面，在我国相关泡沫轻质土规范中均未见相关规定。在缺乏规范和技术文件依据的条件下，如何确定泡沫轻质土层间浇筑间隔时间的问题，已困扰泡沫轻质土设计和施工人员多年，并已成为迫切需要解决的泡沫轻质土施工关键技术难题之一。

目前，为了保证各浇筑层泡沫轻质土成型质量，对泡沫轻质土具有不同认知程度的设计人员会根据室内试验得到的泡沫轻质土强度形成一般规律，给出的层间浇筑间隔时间有8h、12h、16h或24h等不同指标，甚至相同设计人员在不同项目中给的泡沫轻质土层间浇筑间隔时间也不同。即使具有多年泡沫轻质土设计或研究经验的人员，也只能在上述这些间隔时间指标中加入考虑环境温度因素，如当环境最低温度不低于20℃时，泡沫轻质土层间浇筑间隔时间不小于12h；当环境最低温度不低于5℃时，泡沫轻质土层间浇筑间隔时间不小于16h等。但是根据泡沫轻质土性能研究的相关文献可知，泡沫轻质土强度形成与材料配比设计(含有无早强剂、憎水剂等)、已浇筑泡沫轻质土各层水化热程度、环境温度和湿度等条件有关，上述泡沫轻质土层间浇筑间隔时间指标即使加入考虑环境温度因素，仍然难以准确判断实际工程中泡沫轻质土浇筑层材料强度形成情况。显然，上述方法确定泡沫轻质土层间浇筑间隔时间指标是不科学的。

在各个泡沫轻质土项目设计中，能否科学合理确定泡沫轻质土层间浇筑间隔时间，对泡沫轻质土施工质量和工期具有重要的影响。在规定的层间浇筑间隔时间后，如果最新浇筑泡沫轻质土层形成的强度仍然不能支撑下一浇筑层泡沫轻质土的重量(一般泡沫轻质土浇筑层序号从下往上依次增大)，内在影响则会造成最新浇筑泡沫轻质土骨架破坏，外在影响则会导致最新浇筑泡沫轻质土层塌陷；如果最新浇筑泡沫轻质土层形成的强度足以支撑下一浇筑层泡沫轻质土的重量，甚至有较多富余，则会浪费施工时间，增加项目施工工期。显而易见，科学确定泡沫轻质土层间浇筑间隔时间，对泡沫轻质土项目的设计和施工具有重要的意义。因此，找到一种简便可靠原位测定泡沫轻质土浇筑层强度的装备，以指导确定泡沫轻质土层间浇筑间隔时间，这是目前泡沫轻质土施工领域亟须解决的关键技术难题之一。

发明内容

为了简便、快速、可靠的原位测定泡沫轻质土浇筑层的抗压强度，以指导确定泡沫轻质土层间浇筑间隔时间。本发明提供一种泡沫轻质土浇筑层抗压强度原位检测装置及其检测方法。

本发明采用的一种泡沫轻质土浇筑层抗压强度原位检测装置，在底座板上固定有立柱，抗压强度测定仪安装于立柱顶部；在立柱上安装有下固定臂和上固定臂，在下固定臂和上固定臂同端的套孔中设有探杆。

上述探杆底端设有探头，中下部固定有配重块，中部有穿心落锤，同时上部穿过抗压强度测定仪；探杆的中上部杆身设有刻度，最小刻度为毫米。

进一步的，上述底座板为方形，在探头下方留有缺口，在底座板上表面设置一个水准泡，在底座板的四角各设置一个升降支撑架。升降支撑架结构为：带六边形螺帽和杆身为细螺纹的螺纹杆与固定于底座板上的螺母螺纹配合连接，螺纹杆通过万向连接安装在支撑板上；通过旋转螺纹杆的六边形螺帽使螺纹杆上下运动，进而调节底座板的水平，并使得穿心落锤落距为50.0±2.0cm。

进一步的，底座板为高强轻质钢板，厚度为2.0cm，长和宽均为40.0cm；水准泡为金属圆水泡，精度为5'/2mm；在水准泡中的气泡居中时，探杆、下立柱和上立柱轴心线均重垂。

进一步的，立柱分为下立柱和上立柱，下立柱和上立柱之间设置有升降调节器；在下立柱上安装下固定臂，在上立柱上安装上固定臂。

进一步的，探杆的杆身设有卡槽，下固定臂和上固定臂用于固定探杆的套孔孔径比探杆的直径大0.2cm；并且在套孔上设置有小凸台，小凸台伸入探杆卡槽内，以限制探杆旋转。

进一步的，固定配重块上设置有阻尼器，阻尼器与探杆之间自由接触；上固定臂上安装有穿心落锤固定锁。

进一步的，探杆顶端设置有击入量限制钢帽，钢帽下粘贴有橡胶缓冲圈；钢帽与探杆顶部之间通过螺丝钉连接，方便更换。

进一步的，探头为圆锥形，锥角为30°，直径为3.0cm；探头的外螺纹杆与探杆的内螺纹孔连接，同样方便更换。外螺纹杆的公称直径和长度分别为M10和2.5cm。

进一步的，探杆直径为2.0cm，长度为120.0cm，穿心落锤重量为5kg，穿心落锤上的孔径比探杆直径大0.2cm；穿心落锤落距为50.0cm。升降调节器的调节行程为±2.0cm。

进一步的，抗压强度测定仪内含位移传感器、电池和单片机，且在侧面设置有显示和操控屏；其中位移传感器读取探杆位移量，电池提供电力，单片机用于将击入量按抗压强度-击入量标定关系转换为抗压强度值；抗压强度测定仪内存中抗压强度-击入量标定关系为实验预设。

本发明采用的一种泡沫轻质土浇筑层抗压强度原位检测方法，具体步骤为：

步骤1：在新的泡沫轻质土浇筑层靠近边缘区域选取检测点位，在检测点位处放置本检测装置；

步骤2：上提穿心落锤至穿心落锤固定锁处并将其锁住；

步骤3：旋转螺纹杆的六边形螺帽使螺纹杆上下运动，使得水准泡中气泡居中，并使穿心落锤的落距为50.0±2.0cm；

步骤4：精调升降调节器，使穿心落锤的落距精确为50.0cm；

步骤5：打开抗压强度测定仪的电源开关，并通过显示和操控屏将抗压强度测定仪的读数置零；

步骤6：打开穿心落锤固定锁，穿心落锤自由下落冲击阻尼器，阻尼器将受到穿心落锤的冲击力传递给探杆，将探头击入检测点位处的泡沫轻质土内；

步骤7：抗压强度测定仪读取探头的击入量，通过抗压强度-击入量标定关系转换为抗压强度值；

步骤8：抗压强度值在显示和操控屏显示。

本发明的有益技术效果为：

1、本发明的一种泡沫轻质土浇筑层抗压强度原位检测装置，装置结构简单，体积较小，便于携带使用。其中，通过在底座板上设置4个升降支撑架和水准泡，在使用时，调试升降支撑架使水准泡的气泡居中，保证了加载机构的探杆竖直。进一步的，通过在支架立柱之间设置升降调节器，调整升降调节器使得穿心落锤自由下落落距精确为50.0cm。进一步的，在穿心落锤下落的底部设置阻尼器，降低了装置在检测过程中穿心落锤下落冲击引起的振动，提高了装置工作中的稳定性。进一步的，在探杆中上部杆身设置刻度，通过抗压强度测定仪测得探头贯入量，避免了人工读数误差。进一步的，将探头锥角设置为30°，探头直径设置为3.0cm，使得探头更适合贯入新浇筑泡沫轻质土内。

2、本发明的一种泡沫轻质土浇筑层抗压强度原位检测方法，操作快速和结果可靠。可以现场快速方便取得检测点位泡沫轻质土的抗压强度，填补了各泡沫轻质土层在浇筑后无法原位检测的空白，解决了现有泡沫轻质土施工中层间浇筑间隔时间确定方法难以反映现场施工泡沫轻质土实际强度的技术问题。

附图说明

图1为本发明检测装置的整体结构示意图。

图2为本发明检测装置的探杆及其连接组件的竖向剖面图。

图3为本发明检测装置的底座板俯视图。

图4为本发明检测装置的底座板剖面图。

图5为本发明检测装置的探头立体示意图。

图6为本发明检测装置的探头剖面图。

图7为本发明检测方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

本发明的一种泡沫轻质土浇筑层抗压强度原位检测装置如图1所示，在底座板1上固定有下立柱17，上立柱19通过升降调节器18安装在下立柱17顶部，抗压强度测定仪21安装于上立柱19顶部；在下立柱17上安装有下固定臂16，在上立柱19上安装有上固定臂20，在下固定臂16和上固定臂20同端的套孔中设有探杆11。

上述探杆11如图2所示，在底端设有探头7，中下部固定有配重块9，中部有穿心落锤12，同时上部穿过抗压强度测定仪21；探杆11的中上部杆身设有刻度，最小刻度为毫米。

在本实施例中，底座板1如图3所示为方形，在探头7下方留有缺口，在底座板1上表面设置一个水准泡4，在底座板1的四角各设置一个升降支撑架。升降支撑架结构如图4所示，具体为：带六边形螺帽和杆身为细螺纹的螺纹杆3与固定于底座板1上的螺母2螺纹配合连接，螺纹杆3通过万向连接6安装在支撑板5上；通过旋转螺纹杆3的六边形螺帽使螺纹杆3上下运动，进而调节底座板1的水平，并使得穿心落锤12落距为50.0±2.0cm。

在本实施例中，底座板1为高强轻质钢板，厚度为2.0cm，长和宽均为40.0cm；水准泡4为金属圆水泡，精度为5'/2mm；在水准泡4中的气泡居中时，探杆11、下立柱17和上立柱19轴心线均重垂。

在本实施例中，探杆11的杆身设有卡槽，下固定臂16和上固定臂20用于固定探杆11的套孔孔径比探杆11的直径大0.2cm；并且在套孔上设置有小凸台，小凸台伸入探杆11卡槽内，以限制探杆11旋转。

在本实施例中，固定配重块9的重量为5kg，固定配重块9与探杆11固接成一整体。固定配重块9上设置有阻尼器10，阻尼器10与探杆11之间自由接触；上固定臂20上安装有穿心落锤固定锁13。

在本实施例中，探杆11顶端设置有击入量限制钢帽15，钢帽15下粘贴有橡胶缓冲圈14；钢帽15与探杆11顶部之间通过螺丝钉连接，方便更换。

在本实施例中，探头7如图5所示为圆锥形，锥角为30°，直径为3.0cm；探头7的外螺纹杆8与探杆11的内螺纹孔连接(如图6所示)，同样方便更换。外螺纹杆8的公称直径和长度分别为M10和2.5cm。

在本实施例中，探杆11直径为2.0cm，长度为120.0cm，穿心落锤12重量为5kg，穿心落锤12上的孔径比探杆11直径大0.2cm；穿心落锤12落距为50.0cm。升降调节器18的调节行程为±2.0cm(+表示升高，-表示降低)。

在本实施例中，抗压强度测定仪21内含位移传感器、电池和单片机，且在侧面设置有显示和操控屏22；其中位移传感器读取探杆位移量，电池提供电力，单片机用于将击入量按抗压强度-击入量标定关系转换为抗压强度值；抗压强度测定仪11内存中抗压强度-击入量标定关系为实验预设。

本发明采用的一种泡沫轻质土浇筑层抗压强度原位检测方法，流程如图7所示，具体为：

步骤1：在新的泡沫轻质土浇筑层靠近边缘区域选取检测点位，在检测点位处放置本检测装置；

步骤2：上提穿心落锤12至穿心落锤固定锁13处并将其锁住；

步骤3：旋转螺纹杆3的六边形螺帽使螺纹杆3上下运动，使得水准泡4中气泡居中，并使穿心落锤12的落距为50.0±2.0cm；

步骤4：精调升降调节器18，使穿心落锤12的落距精确为50.0cm；

步骤5：打开抗压强度测定仪21的电源开关，并通过显示和操控屏22将抗压强度测定仪21的读数置零；

步骤6：打开穿心落锤固定锁13，穿心落锤12自由下落冲击阻尼器10，阻尼器10将受到穿心落锤12的冲击力传递给探杆11，将探头7击入检测点位处的泡沫轻质土内；

步骤7：抗压强度测定仪21读取探头7的击入量，通过抗压强度-击入量标定关系转换为抗压强度值；

步骤8：抗压强度值在显示和操控屏22显示。

据此抗压强度值可确定在检测泡沫轻质土层上是否可浇筑下一泡沫轻质土层；如果检测得到的泡沫轻质土抗压强度满足要求，则浇筑下一泡沫轻质土层，反之，则需要等待1～3h后继续进行检测。

以上阐述了本发明装置的构造特征、工作原理和检测方法流程，以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种泡沫轻质土浇筑层抗压强度原位检测装置，其特征在于，底座板(1)上固定有立柱，抗压强度测定仪(21)安装于立柱顶部；在立柱上安装有下固定臂(16)和上固定臂(20)，在下固定臂(16)和上固定臂(20)同端的套孔中设有探杆(11)；

所述探杆(11)底端设有探头(7)，中下部固定有配重块(9)，中部有穿心落锤(12)，同时上部穿过抗压强度测定仪(21)；探杆(11)的中上部杆身设有刻度，最小刻度为毫米。

2.根据权利要求1所述的一种泡沫轻质土浇筑层抗压强度原位检测装置，其特征在于，所述底座板(1)为方形，在探头(7)下方留有缺口，在底座板(1)上表面设置一个水准泡(4)，在底座板(1)的四角各设置一个升降支撑架；

所述升降支撑架结构为：带六边形螺帽和杆身为细螺纹的螺纹杆(3)与固定于底座板(1)上的螺母(2)螺纹配合连接，螺纹杆(3)通过万向连接(6)安装在支撑板(5)上；通过旋转螺纹杆(3)的六边形螺帽使螺纹杆(3)上下运动，进而调节底座板(1)的水平，并使得穿心落锤(12)落距为50.0±2.0cm。

3.根据权利要求2所述的一种泡沫轻质土浇筑层抗压强度原位检测装置，其特征在于，所述底座板(1)为高强轻质钢板，厚度为2.0cm，长和宽均为40.0cm；所述水准泡(4)为金属圆水泡，精度为5'/2mm；在水准泡(4)中的气泡居中时，探杆(11)、下立柱(17)和上立柱(19)轴心线均重垂。

4.根据权利要求1所述的一种泡沫轻质土浇筑层抗压强度原位检测装置，其特征在于，所述立柱分为下立柱(17)和上立柱(19)，下立柱(17)和上立柱(19)之间设置有升降调节器(18)；在下立柱(17)上安装下固定臂(16)，在上立柱(19)上安装上固定臂(20)。

5.根据权利要求1所述的一种泡沫轻质土浇筑层抗压强度原位检测装置，其特征在于，所述探杆(11)的杆身设有卡槽，所述下固定臂(16)和上固定臂(20)用于固定探杆(11)的套孔孔径比探杆(11)的直径大0.2cm；并且在套孔上设置有小凸台，小凸台伸入探杆(11)卡槽内，以限制探杆(11)旋转。

6.根据权利要求1所述的一种泡沫轻质土浇筑层抗压强度原位检测装置，其特征在于，所述固定配重块(9)上设置有阻尼器(10)，阻尼器(10)与探杆(11)之间自由接触；所述上固定臂(20)上安装有穿心落锤固定锁(13)；

所述探杆(11)顶端设置有击入量限制钢帽(15)，钢帽(15)下粘贴有橡胶缓冲圈(14)；钢帽(15)与探杆(11)顶部之间通过螺丝钉连接。

7.根据权利要求1所述的一种泡沫轻质土浇筑层抗压强度原位检测装置，其特征在于，所述探头(7)为圆锥形，锥角为30°，直径为3.0cm；探头(7)的外螺纹杆(8)与探杆(11)的内螺纹孔连接，所述外螺纹杆(8)的公称直径和长度分别为M10和2.5cm。

8.根据权利要求1所述的一种泡沫轻质土浇筑层抗压强度原位检测装置，其特征在于，所述探杆(11)直径为2.0cm，长度为120.0cm，穿心落锤(12)重量为5kg，穿心落锤(12)上的孔径比探杆(11)直径大0.2cm；所述穿心落锤(12)落距为50.0cm；

所述升降调节器(18)的调节行程为±2.0cm，通过调整升降调节器(18)，使穿心落锤(12)落距精确为50.0cm。

9.根据权利要求1所述的一种泡沫轻质土浇筑层抗压强度原位检测装置，其特征在于，所述抗压强度测定仪(21)内含位移传感器、电池和单片机，且在侧面设置有显示和操控屏(22)；所述位移传感器读取探杆位移量，电池提供电力，单片机用于将击入量按抗压强度-击入量标定关系转换为抗压强度值；所述抗压强度-击入量标定关系为实验预设。

10.采用如权利要求1-9任一所述的一种泡沫轻质土浇筑层抗压强度原位检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在新的泡沫轻质土浇筑层靠近边缘区域选取检测点位，在检测点位处放置本检测装置；

步骤2：上提穿心落锤(12)至穿心落锤固定锁(13)处并将其锁住；

步骤3：旋转螺纹杆(3)的六边形螺帽使螺纹杆(3)上下运动，使得水准泡(4)中气泡居中，并使穿心落锤(12)的落距为50.0±2.0cm；

步骤4：精调升降调节器(18)，使穿心落锤(12)的落距精确为50.0cm；

步骤5：打开抗压强度测定仪(21)的电源开关，并通过显示和操控屏(22)将抗压强度测定仪(21)的读数置零；

步骤6：打开穿心落锤固定锁(13)，穿心落锤(12)自由下落冲击阻尼器(10)，阻尼器(10)将受到穿心落锤(12)的冲击力传递给探杆(11)，将探头(7)击入检测点位处的泡沫轻质土内；

步骤7：抗压强度测定仪(21)读取探头(7)的击入量，通过抗压强度-击入量标定关系转换为抗压强度值；

步骤8：抗压强度值在显示和操控屏(22)显示。