CN110567812A - 一种回弹直拔综合检测混凝土强度的方法与仪器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回弹直拔综合检测混凝土强度的方法与仪器，所述方法包括选择一个被测平面、平整被测平面、在被测平面内均匀布置多个测点、采用回弹仪多次测量取其平均值为被测平面回弹值计算芯样夹持力y、将基准板固定在混凝土构件上、采用空心水钻，从与被测平面垂直的位置由圆形通孔向混凝土构件内部垂直钻进、采用吹风机吹干圆环形沟槽、将自动拉拔仪与基准板固定、夹紧芯样、记录芯样受拉拔断裂时的瞬间拉力峰值Fmax、计算混凝土抗拉强度σ，多次测量取平均值使用经验公式和曲线，根据实际测得的回弹值，直接获得合适的夹持力，避免造成夹持力度过大或过小，本发明解决了现有技术中无法实现对于芯样握紧力度的精确控制的问题。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程材料质量检测技术领域，具体而言，涉及一种回弹直拔综合检测混凝土强度的方法与仪器。
背景技术
作为建筑工程施工过程中必不可少的材料，混凝土材料在现阶段以及未来很长的时间内，其经济性以及应用性都是其他很多材料不可比拟的，但是，目前有很多混凝土往往以次充好，其强度无法让人满意，尤其是一些国家重点建筑工程项目，对混凝土强度标淮的要求非常高，所以对混凝土强度进行检测是必要的也是必须的，混凝土强度检测技术广泛应用于混凝土施工质量控制、验收、鉴定、评估等方面。
现有技术中，常用的混凝土强度检测技术分为无损检测和微破损检测，无损检测主要有回弹法、综合法、超声法，微破损检测主要有钻芯法、拔出法、后锚固法、直拔法等，其中，拉脱法是利用开槽设备在混凝土的试件表面开出一环形槽，采用拔拉设备进行拔拉试验，再通过收集拔拉设备的拔拉数据进行检测的方法。
例如中国专利公开号为CN101762421B的发明专利公开了一种检测混凝土抗压强度的直拔装置及直拔方法，包括与被测混凝土构件粘接的标准件和与之连接的拉拔仪。标准件是圆筒形的钢制直拔标准件，其圆筒外侧筒底正中有连接头，所述连接头与拉拔仪连接。拉拔系统由拉力传感器、液压拉拔仪和荷载表组成。使用时，用粘接剂将钢制直拔标准件的圆筒筒底和筒内壁粘贴于被测混凝土上，将钢制标准件与连接头连接并启动拉拔系统，记录混凝土破坏时的拉力值，从而推定混凝土强度。这种装置对被测混凝土造成的破坏面很小、检测精度高。
例如中国专利公开号为CN103822826B的发明专利公开了一种拉脱法检测混凝土抗压强度的方法与仪器，其中拉脱法检测混凝土抗压强度的仪器由拉托装置和数据采集装置组成，拉托装置包括有加力机构、压力感应机构、拉托机构和反力架，数据采集装置通过数据线与拉托装置中的压力感应机构连接，加力机构包括减速机壳体、蜗杆、减速机手柄、蜗轮、以及插在蜗轮中的花键，压力感应机构包括压力传感器、转换套筒、以及搭放在转换套筒上的压紧螺母，拉托机构包括提拉杆，提升块，固定盘，至少三瓣卡爪，以及连杆机构，连杆机构至少有三组，每组连杆机构均包括导力杆、杠杆力臂和平衡杆。使用拉脱法检测混凝土抗压强度的仪器时，被拉脱的混凝土芯样没有被扭断的危险，并且可以控制拉托机构的夹的速度，使用省力。
现有技术中至少存在以下问题：
现有技术实现了自动握紧芯样，施加拉力将芯样拔断，但是均无法实现对于芯样握紧力度的精确控制，造成夹持力度过大或过小，夹持力度过大，会将芯样破坏，使芯样形成局部集中受力变形，后续施加拉力过程中在夹具外缘处断裂，这不符合使芯样在自由区段断裂的规定，属于不符合要求的试验，而夹持力度过小，会造成抓不住芯样，试验无法进行。
针对现有技术中无法实现对于芯样握紧力度的精确控制的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种回弹直拔综合检测混凝土强度的方法与仪器。
所述回弹直拔综合检测混凝土强度的仪器包括：基准板和自动拉拔仪，基准板中部设有圆形通孔，圆形通孔周围均布有3个定位套筒，定位套筒底部设有支撑脚，基准板两端分别设有导向座孔，导向座孔均设有两个手旋螺丝锁紧装置，两个手旋螺丝锁紧装置对称设置，圆形通孔两侧分别设有1个胀管螺栓孔，自动拉拔仪由显示控制电路、上支撑结构、测力环、壳体、中心轴、基座、夹持力传递机构、拉拔力传递机构、芯样夹持机构、电机、油泵、传动齿轮箱组成，壳体设置在基座上，壳体内自上而下依次设置显示控制电路、上支撑结构、测力环，基座中部设有通孔，中心轴通过通孔，中心轴的上端、下端分别连接测力环、夹持力传递机构，夹持力传递机构底部连接芯样夹持机构，夹持力传递机构左右两边分别设置1个拉拔力传递机构，基座上部还设置有电机、传动齿轮箱和油泵，电机通过传动齿轮箱连接并驱动油泵，基座内设置有油路孔，油泵通过油路孔分别连接夹持力传递机构和拉拔力传递机构，显示控制电路设置在壳体上，自动拉拔仪底部设有3个支腿，自动拉拔仪通过支腿插入定位套筒连接基准板，芯样夹持机构内侧设置有防滑层，防滑层与芯样夹持机构连接。
进一步地，基准板上左侧的胀管螺栓孔为圆形，右侧的胀管螺栓孔为椭圆形。
进一步地，测力环为S形结构。
进一步地，夹持力传递机构与拉拔力传递机构均连接液压泵。
进一步地，防滑层的材料为硅胶，防滑层表面设有防滑纹。
本发明还公开了一种回弹直拔综合检测混凝土强度的方法，包括如下步骤：
步骤1，在已经硬化的混凝土构件上，选择一个被测平面。
步骤2，采用砂轮清理被测平面内的杂物，平整被测平面。
步骤3，采用测点布置仪在被测平面内均匀布置多个测点。
步骤4，采用回弹仪分别测量多个测点的回弹值x1、x2、x3……xn，取其平均值为被测平面回弹值测量时，回弹仪的轴线始终垂直于被测平面。
步骤5，根据被测平面回弹值按照如下公式(1)计算芯样夹持力y：
步骤6，将基准板固定在混凝土构件上。
步骤7，采用空心水钻，从与被测平面垂直的位置由圆形通孔向混凝土构件内部垂直钻进，在混凝土构件上形成圆环形沟槽，圆环形沟槽将芯样与混凝土构件环向分割开来。
步骤8，将自动拉拔仪的3个支腿分别对准基准板上的定位套筒并固定。
步骤9，将芯样夹持机构插入圆环形沟槽内，打开电机驱动油泵供油，夹持力传递机构推动芯样夹持机构将芯样夹持力y施加到芯样上，夹紧芯样。
步骤10，启动拉拔力传递机构，沿芯样轴线方向对芯样施加拉拔力F，直至断裂面出现在芯样上，此时，记录芯样受拉拔断裂时的瞬间拉拔力峰值Fmax。
步骤11，在芯样靠近断裂面的部位，采用游标卡尺分别测量出多个芯样直径Φ1、Φ2、Φ3……Φn，去除其中的最大值和最小值，取其平均值为芯样平均直径
步骤12，根据芯样平均直径按照如下公式(2)计算芯样截面积A：
步骤13、根据芯样截面积A、瞬间拉拔力峰值Fmax，按照如下公式(3)计算混凝土抗拉强度σ：
σ＝Fmax/A……(3)。
步骤14、重复步骤1-步骤13多次，取得多个混凝土抗拉强度σ1、σ2、σ3……σn，去除其中的最大值和最小值，取平均值为混凝土平均抗拉强度
进一步地，在步骤3中，多个测点中任意相邻的两个测点的净间距不小于20mm。
进一步地，在步骤6中，采用冲击钻在被测平面内钻设两个膨胀螺栓孔，两个膨胀螺栓孔的中心分别与基准板上的两个胀管螺栓孔的中心重合，通过胀管螺栓将基准板固定在混凝土构件上的膨胀螺栓孔中。
进一步地，在步骤8之前，采用喷灯吹干圆环形沟槽。
相对于现有技术，本发明所述的回弹直拔综合检测混凝土强度的方法具有以下显著的优越效果：
1，使用经验公式和曲线，根据实际测得的回弹值，直接获得合适的夹持力，避免造成夹持力度过大或过小，夹持力度过大，会直接将芯样破坏，或者使芯样形成局部集中受力变形，后续施加拉力过程中在夹具外缘处断裂，这不符合“使芯样在自由区段断裂”的规定，属于不符合要求的试验；而夹持力度过小，会造成“抓不住”芯样，试验无法进行，大幅度提升检测成功率，提高检测效率。
2，通过将多个测点中任意相邻的两个测点的净间距设置不小于20mm，保证了测量的准确度。
3，采用冲击钻首先在被测平面内钻设两个膨胀螺栓孔，两个膨胀螺栓孔的中心分别与基准板上的两个胀管螺栓孔的中心重合，通过胀管螺栓将基准板固定在混凝土构件上的膨胀螺栓孔中，再采用空心水钻，从与被测平面垂直的位置由圆形通孔向混凝土构件内部垂直钻进，在混凝土构件上形成圆环形沟槽，保障了芯样位置的准确性。
4，采用在芯样夹持机构内侧设置有防滑层，防滑层与芯样夹持机构连接，加大了芯样夹持机构的夹持力。
5，通过导向座孔均设有两个手旋螺丝锁紧装置，两个手旋螺丝锁紧装置对称设置，提高了锁紧效果。
附图说明
图1为本发明所述的回弹直拔综合检测混凝土强度的仪器结构示意图；
图2为本发明所述的回弹直拔综合检测混凝土强度的仪器的结构示意图；
图3为本发明所述的回弹直拔综合检测混凝土强度的仪器的基准板的俯视图。
附图标记说明：
1-基准板、11-显示控制电路、12-上支撑结构、13-测力环、14-中心轴、15-夹持力传递机构、16-拉拔力传递机构、17-芯样夹持机构、18-基座、19-壳体，2-自动拉拔仪、21-圆形通孔、22-定位套筒、23-导向座孔、24-胀管螺栓孔、25-手旋螺丝锁紧装置，3-混凝土构件，4-圆环形沟槽，5-芯样，6-被测平面。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。
如图1至图3所示，所述回弹直拔综合检测混凝土强度的仪器包括：基准板1和自动拉拔仪2，基准板1中部设有圆形通孔21，圆形通孔21周围均布有3个定位套筒22，定位套筒22底部设有支撑脚，基准板1两端分别设有导向座孔23，导向座孔23均设有两个手旋螺丝锁紧装置25，两个手旋螺丝锁紧装置25对称设置，圆形通孔21两侧分别设有1个胀管螺栓孔24，自动拉拔仪2由显示控制电路11、上支撑结构12、测力环13、壳体19、中心轴14、基座18、夹持力传递机构15、拉拔力传递机构16、芯样夹持机构17、电机(图中未示出)、油泵(图中未示出)、传动齿轮箱(图中未示出)组成，壳体19设置在基座18上，壳体19内自上而下依次设置显示控制电路11、上支撑结构12、测力环13，基座18中部设有通孔(图中未示出)，中心轴14通过通孔，中心轴14的上端、下端分别连接测力环13、夹持力传递机构15，夹持力传递机构15底部连接芯样夹持机构17，夹持力传递机构15左右两边分别设置1个拉拔力传递机构16，基座18上部还设置有电机、传动齿轮箱和油泵，电机通过传动齿轮箱连接并驱动油泵，基座18内设置有油路孔，油泵通过油路孔分别连接夹持力传递机构15和拉拔力传递机构16，显示控制电路11设置在壳体19上，自动拉拔仪2底部设有3个支腿，自动拉拔仪2通过支腿插入定位套筒22连接基准板1，芯样夹持机构17内侧设置有防滑层，防滑层与芯样夹持机构17连接。
进一步地，基准板1上左侧的胀管螺栓孔24为圆形，右侧的胀管螺栓孔24为椭圆形。
进一步地，测力环13为S形结构。
进一步地，夹持力传递机构15与拉拔力传递机构16均连接液压泵。
进一步地，防滑层的材料为硅胶，防滑层表面设有防滑纹。
所述回弹直拔综合检测混凝土强度的方法，包括如下步骤：
步骤1，在已经硬化的混凝土构件3上，选择一个被测平面6。
步骤2，采用砂轮清理被测平面6内的杂物，平整被测平面6。
步骤3，采用测点布置仪在被测平面6内均匀布置多个测点，多个测点中任意相邻的两个测点的净间距不小于20mm，用于保障测量结果的准确性。
步骤4，采用回弹仪分别测量多个测点的回弹值x1、x2、x3……xn，取其平均值为被测平面回弹值测量时，回弹仪的轴线始终垂直于被测平面6。
步骤5，根据被测平面回弹值按照如下公式(1)计算芯样夹持力y：
步骤6，将基准板固定在混凝土构件上。
步骤7，采用空心水钻，从与被测平面6垂直的位置由圆形通孔21向混凝土构件3内部垂直钻进，在混凝土构件3上形成圆环形沟槽4，圆环形沟槽4将芯样5与混凝土构件3环向分割开来。
步骤8，采用喷灯吹干圆环形沟槽4。
步骤9，将自动拉拔仪2的3个支腿分别对准基准板1上的定位套筒22并固定。
步骤10，将芯样夹持机构17插入圆环形沟槽4内，打开电机驱动油泵供油，夹持力传递机构15推动芯样夹持机构17将芯样夹持力y施加到芯样5上，夹紧芯样5。
步骤11，启动拉拔力传递机构16，沿芯样5轴线方向对芯样5施加拉拔力F，直至断裂面出现在芯样5上，此时，记录芯样5受拉拔断裂时的瞬间拉拔力峰值Fmax。
步骤12，在芯样5靠近断裂面的部位，采用游标卡尺分别测量出多个芯样直径Φ1、Φ2、Φ3……Φn，去除其中的最大值和最小值，取其平均值为芯样平均直径
步骤13，根据芯样平均直径按照如下公式(2)计算芯样截面积A：
步骤14、根据芯样截面积A、瞬间拉拔力峰值Fmax，按照如下公式(3)计算混凝土抗拉强度σ：
σ＝Fmax/A……(3)。
步骤15、重复步骤1-步骤14多次，取得多个混凝土抗拉强度σ1、σ2、σ3……σn，去除其中的最大值和最小值，取平均值为混凝土平均抗拉强度
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种回弹直拔综合检测混凝土强度的仪器，其特征在于，包括：基准板(1)和自动拉拔仪(2)；
基准板(1)中部设有圆形通孔(21)，圆形通孔(21)周围均布有3个定位套筒(22)，定位套筒(22)底部设有支撑脚，基准板(1)两端分别设有导向座孔(23)，导向座孔(23)均设有两个手旋螺丝锁紧装置(25)，两个手旋螺丝锁紧装置(25)对称设置，圆形通孔(21)两侧分别设有1个胀管螺栓孔(24)；
自动拉拔仪(2)由显示控制电路(11)、上支撑结构(12)、测力环(13)、壳体(19)、中心轴(14)、基座(18)、夹持力传递机构(15)、拉拔力传递机构(16)、芯样夹持机构(17)、电机、油泵、传动齿轮箱组成，壳体(19)设置在基座(18)上，壳体(19)内自上而下依次设置显示控制电路(11)、上支撑结构(12)、测力环(13)，基座(18)中部设有通孔，中心轴(14)通过通孔，中心轴(14)的上端、下端分别连接测力环(13)、夹持力传递机构(15)，夹持力传递机构(15)底部连接芯样夹持机构(17)，夹持力传递机构(15)左右两边分别设置1个拉拔力传递机构(16)，基座(18)上部还设置有电机、传动齿轮箱和油泵，电机通过传动齿轮箱连接并驱动油泵，基座(18)内设置有油路孔，油泵通过油路孔分别连接夹持力传递机构(15)和拉拔力传递机构(16)，显示控制电路(11)设置在壳体(19)上，自动拉拔仪(2)底部设有3个支腿，自动拉拔仪(2)通过支腿插入定位套筒(22)连接基准板(1)，芯样夹持机构(17)内侧设置有防滑层，防滑层与芯样夹持机构(17)连接。
2.根据权利要求1所述的回弹直拔综合检测混凝土强度的仪器，其特征在于，所述基准板(1)上左侧的胀管螺栓孔(24)为圆形，右侧的胀管螺栓孔(24)为椭圆形。
3.根据权利要求2所述的回弹直拔综合检测混凝土强度的仪器，其特征在于，所述测力环(13)为S形结构。
4.根据权利要求3所述的回弹直拔综合检测混凝土强度的仪器，其特征在于，所述夹持力传递机构(15)与拉拔力传递机构(16)均连接液压泵。
5.根据权利要求4所述的回弹直拔综合检测混凝土强度的仪器，其特征在于，所述防滑层的材料为硅胶，防滑层表面设有防滑纹。
6.一种回弹直拔综合检测混凝土强度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，在已经硬化的混凝土构件(3)上，选择一个被测平面(6)；
步骤2，采用砂轮清理被测平面(6)内的杂物，平整被测平面(6)；
步骤3，采用测点布置仪在被测平面(6)内均匀布置多个测点；
步骤4，采用回弹仪分别测量多个测点的回弹值x1、x2、x3……xn，取其平均值为被测平面回弹值测量时，回弹仪的轴线始终垂直于被测平面(6)；
步骤5，根据被测平面回弹值按照如下公式(1)计算芯样夹持力y：
步骤6，将基准板(1)固定在混凝土构件(3)上；
步骤7，采用空心水钻，从与被测平面(6)垂直的位置由圆形通孔(21)向混凝土构件(3)内部垂直钻进，在混凝土构件(3)上形成圆环形沟槽(4)，圆环形沟槽(4)将芯样(5)与混凝土构件(3)环向分割开来；
步骤8，将自动拉拔仪(2)的3个支腿分别对准基准板(1)上的定位套筒(22)并固定；
步骤9，将芯样夹持机构(17)插入圆环形沟槽(4)内，打开电机驱动油泵供油，夹持力传递机构(15)推动芯样夹持机构(17)将芯样夹持力y施加到芯样(5)上，夹紧芯样(5)；
步骤10，启动拉拔力传递机构(16)，沿芯样(5)轴线方向对芯样施加拉拔力F，直至断裂面出现在芯样(5)上，此时，记录芯样(5)受拉拔断裂时的瞬间拉拔力峰值Fmax；
步骤11，在芯样(5)靠近断裂面的部位，采用游标卡尺分别测量出多个芯样直径Φ1、Φ2、Φ3……Φn，去除其中的最大值和最小值，取其平均值为芯样平均直径
步骤12，根据芯样平均直径按照如下公式(2)计算芯样截面积A：
步骤13、根据芯样截面积A、瞬间拉拔力峰值Fmax，按照如下公式(3)计算混凝土抗拉强度σ：
σ＝Fmax/A……(3)；
步骤14、重复步骤1-步骤13多次，取得多个混凝土抗拉强度σ1、σ2、σ3……σn，去除其中的最大值和最小值，取平均值为混凝土平均抗拉强度
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤3中，多个测点中任意相邻的两个测点的净间距不小于20mm。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤6中，采用冲击钻在被测平面(6)内钻设两个膨胀螺栓孔，两个膨胀螺栓孔的中心分别与基准板(1)上的两个胀管螺栓孔(24)的中心重合，通过胀管螺栓将基准板(1)固定在混凝土构件(3)上的膨胀螺栓孔中。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤8之前，采用喷灯吹干圆环形沟槽(4)。
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