CN112698014A - 一种混凝土自收缩测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及混凝土收缩测试技术领域，尤其涉及一种混凝土自收缩测试装置，包括：柔性波纹管，用于灌注混凝土浆体；埋置探头，固定在柔性波纹管两端的混凝土浆体中；轴承，设置有两个，设置在头型波纹管的两端位置处；实心棒，与柔性波纹管平行设置有多条，实心棒的两端固定在轴承内圈上；位移传感器，设置在埋置探头的两侧，用于检测埋置探头端面的位移；试验支架，用于固定两轴承以使柔性波纹管以及实心棒悬空；及驱动装置，与轴承的内圈连接，以驱动多条实心棒连同柔性波纹管的同轴心转动；其中，驱动装置通过轴承和实心棒驱动波纹管实现缓慢定轴转动，以降低新拌混凝土浆体在养护早期的泌水程度。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土收缩测试技术领域，尤其涉及一种混凝土自收缩测试装置。
背景技术
混凝土自收缩是指混凝土在恒温绝湿条件下，由于胶凝材料的水化反应产生的化学收缩表现在宏观体积上的收缩现象。自收缩现象在高强混凝土、自密实混凝土和大体积混凝土中非常显著，甚至会造成恒温水养条件下的混凝土开裂，因此准确测试混凝土的自收缩对指导混凝土的应用具有重要意义。
相关技术中，为了克服早期混凝土泌水与泌水重吸收对自收缩测试带来的误差，国内外不同的研究者提出了各种旋转测试样品的方法来消除该类误差。然而由于测试样品与试验架之间摩擦力的因素，无法有效提高混凝土自收缩测试的精度。
鉴于上述问题的存在，本发明人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种混凝土自收缩测试装置，使其更具有实用性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种混凝土自收缩测试装置，以降低测试样品与试验架之间的摩擦力，提高测试精度。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种混凝土自收缩测试装置，包括：
柔性波纹管，沿其轴向延伸，用于灌注混凝土浆体；
埋置探头，固定在所述柔性波纹管两端的混凝土浆体中；
轴承，设置有两个，设置在所述头型波纹管的两端位置处；
实心棒，与所述柔性波纹管平行设置有多条，所述实心棒的两端固定在所述轴承内圈上，所述柔性波纹管设置在由多条所述实心棒围成的空间内，且在其长轴方向上可自由伸缩设置；
位移传感器，设置在所述埋置探头的两侧，且与两所述埋置探头相对设置，用于检测所述埋置探头端面的位移；
试验支架，所述试验支架上具有固定座，用于固定两所述轴承以使所述柔性波纹管以及实心棒悬空；及
驱动装置，与所述轴承的内圈连接，以驱动多条所述实心棒连同所述柔性波纹管的同轴心转动；
其中，所述实心棒与所述柔性波纹管的接触面上均涂覆有润滑油，以减少所述柔性波纹管在其长轴向伸缩时的摩擦力。
进一步地，所述柔性波纹管的横截面为方形，所述实心棒与所述柔性波纹管的侧壁接触。
进一步地，所述柔性波纹管为塑料材质。本申请所采用柔性波纹管由低、中、高密度的三种聚乙烯材质复合而成。
其中，将波纹管每个波纹管节的波峰处设计成棱角状，而市场上常见的波纹管则将波峰设计成圆角状。经测试发现，相对于圆角状波峰，带有棱角状波峰的单个波纹管管节受到沿半径指向圆心的力时，产生的变形更小，即可实现更大的横向刚度。
同时将多个带棱角状波峰的波纹合并成波纹管，相邻的两个波峰之间存在波纹，通过这种波峰-波谷-波峰的循环连接构造保证波纹管可在纵向实现较高的伸缩性，即长轴向刚度较低。
最后通过调整塑料密度、管壁厚度、波峰高度、波峰与波谷之间的距离等形状参数，令波纹管难以产生径向伸缩变形，但容易产生长轴向伸缩变形。此时利用万能压力机测试波纹管的横向、长轴向应力-应变曲线，可发现长轴向刚度比横向刚度小2个数量级，即可实现其长轴向刚度相对于横轴向刚度可忽略不计。
进一步地，其特征在于，所述实心棒为圆柱形。
进一步地，所述实心棒为硬质金属材质。
进一步地，所述实心钢棒的材质为钢、铜、或者铝。
进一步地，所述实心棒的两端通过混凝土浇筑固定。
进一步地，所述位移传感器为非接触式电涡流位移传感器。
进一步地，所述试验支架上具有固定台，所述位移传感器固定在所述固定台上且沿所述柔性波纹管的长轴方向对准所述埋置探头设置，且所述位移传感器与所述埋置探头之间具有间隙。
进一步地，所述柔性波纹管包括波纹端部和波纹中部，所述波纹端部为与所述波纹中部等比例的方形，且所述波纹端部的方形的边长尺寸小于所述波纹中部的尺寸，且所述波纹端部在所述轴承的内圈悬空设置。
本发明的有益效果为：本发明通过柔性波纹管的设置，使得灌注在柔性波纹管内的混凝土可以在其长轴方向上自由收缩或者膨胀，通过轴承的设置，减少了柔性波纹管转动时的摩擦力，而且通过实心棒的设置，进一步减少了柔性波纹管在其他方向所受的应力，通过在实心棒上涂抹润滑油，进一步降低了柔性波纹管与实心棒之间的摩擦力，与现有技术相比，降低了测试样品伸缩时的摩擦力，提高了测试结果的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中混凝土自收缩测试装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中混凝土自收缩测试装置的结构示意图（省略支架和驱动装置）；
图3为本发明实施例中轴承与实心棒的连接结构示意图；
图4为本发明实施例中柔性波纹管与埋置探头的连接结构示意图；
图5为本发明实施例中图2中的A-A向剖视图；
图6为本发明实施例中图4中的B处局部放大图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在本发明实施例中，所谓“泌水”或“泌水现象”的意思是：用水泥、水、砂和石子搅拌均匀后，形成的浆体叫混凝土，搅拌完的混凝土会被装入正方体的盒子或者波纹管内，并静置以令其硬化。在静置过程的头数小时内，混凝土尚未凝结，其中石子和砂等固体成分密度高，水分密度低，静置时砂、石会往下沉，水会往上浮，导致混凝土上部逐渐泌出一层水膜，导致混凝土内部组分不再均匀，同时对波纹管法测试结果造成极大干扰。
如图1至图6所示的混凝土自收缩测试装置，包括：柔性波纹管10、埋置探头20、轴承30、实心棒40、位移传感器50、试验支架60和驱动装置70，其中：
柔性波纹管10沿其轴向延伸，用于灌注混凝土浆体；柔性波纹管10在长轴方向具有良好的伸缩变形能力，柔性波纹管10为塑料材质，通过柔性波纹管放置混凝土浆体，可以实现波纹管沿其轴向跟随混凝土浆体的自由伸缩；
埋置探头20固定在柔性波纹管10两端的混凝土浆体中；在灌注混凝土浆体的同时，将埋置探头20插入至柔性波纹管10的两端，需要保证两埋置探头20平行，且需要处于同一条直线上，以提高测试的精准性。
轴承30设置有两个，设置在头型波纹管的两端位置处；通过轴承30的设置，可以实现柔性波纹管10的沿轴向转动，通过混凝土浆体跟随柔性波纹管10的转动，克服了混凝土浆体早期由于泌水和泌水重吸收导致的自收缩误差。
实心棒40与柔性波纹管10平行设置有多条，实心棒40的两端固定在轴承30内圈上，柔性波纹管10设置在由多条实心棒40围成的空间内，且在其长轴方向上可自由伸缩设置；这里需要指出的是，实心棒40在安装时首先固定在轴承30内圈上，然后再将柔性波纹管10放置多个实心棒40围成的空间内部，可以从轴承30的一端穿入，也可以在固定实心棒40时先固定一半的实心棒40，再将柔性波纹管10放入以固定的实心棒40中间，最后再将其余的实心棒40固定。实心棒40的作用一方面为柔性波纹管10的转动提供了扭力，另一方面还使得柔性波纹管10在实心棒40上伸缩。
位移传感器50设置在埋置探头20的两侧，且与两埋置探头20相对设置，用于检测埋置探头20端面的位移；位移传感器50通过测定与埋置探头20端部的间距变化来计算混凝土浆体在柔性波纹管10内的伸缩情况，从而测定出混凝土自收缩的数据。
试验支架60上具有固定座61，用于固定两轴承30以使柔性波纹管以及实心棒40悬空；固定座61用于卡设轴承30，使得轴承30定位。
驱动装置70与轴承30的内圈连接，以驱动多条实心棒40连同柔性波纹管的同轴心转动；这里需要指出的是，驱动装置70用于为柔性波纹管10的转动提供动力，其具有多种形式，如图1中所示，可以是通过将轴承30内圈轴向延伸，然后使用皮带与电机连接提供驱动力，或者是通过齿轮的啮合，也可以是齿条与齿轮的啮合等多种形式，这里不再一一赘述。
其中，实心棒40与柔性波纹管的接触面上均涂覆有润滑油，以减少柔性波纹管10在其长轴向伸缩时的摩擦力。通过在实心棒40上涂覆润滑油，能够减少柔性波纹管10在伸缩时的摩擦力，一方面实心棒40与柔性波纹管10之间的接触面较小，另一方面摩擦系数也变小，因此可以大幅减少柔性波纹管10伸缩时的摩擦力。
在具体进行测定时，首先将混凝土浆体灌入至柔性波纹管10内，并且在柔性波纹管10的两端固定埋置探头20，然后将实心棒40和柔性波纹管10固定在轴承30上，然后将三者固定在试验支架60上，在埋置探头20的两端固定位移传感器50，在固定时，位移传感器50与埋置探头20之间留有间隙，通过驱动装置70驱动柔性波纹管10的转动，以通过位移传感器50测量两埋置探头20的位移。
在上述实施例中，通过柔性波纹管10的设置，使得灌注在柔性波纹管10内的混凝土可以在其长轴方向上自由收缩或者膨胀，通过轴承30的设置，减少了柔性波纹管10转动时的摩擦力，而且通过实心棒40的设置，进一步减少了柔性波纹管10在其他方向所受的应力，通过在实心棒40上涂抹润滑油，进一步降低了柔性波纹管10与实心棒40之间的摩擦力，与现有技术相比，降低了测试样品伸缩时的摩擦力，提高了测试结果的精度。
在本发明实施例中，如图4和图5所示，柔性波纹管10的横截面为方形，实心棒40与柔性波纹管10的侧壁接触。通过方形的截面设置，可以提高实心棒40与柔性波纹管10之间的固定稳定性，防止在转动过程中柔性波纹模具10的非长轴方向的位移。
进一步的，实心棒40为圆柱形，且实心棒40为硬质金属材质，圆柱形金属棒可以是钢棒、铜棒或者铝棒以及其他合金材料，均可以作为实心棒40的材料。
在具体进行实心棒40的固定时，实心棒40的两端通过混凝土浇筑固定。这里需要指出的是，当实心棒40采用金属材质时，例如钢棒，也可以采用直接焊接的方式将钢棒固定在轴承30的内圈上。
在本发明实施例中，位移传感器50为非接触式电涡流位移传感器。通过非接触式电涡流位移传感器的设置，可以提高测试精度。
进一步地，试验支架60上具有固定台 62，位移传感器50固定在固定台 62上且沿柔性波纹管的长轴方向对准埋置探头20设置，且位移传感器50与埋置探头20之间具有间隙。固定台 62的作用在于固定位移传感器50。
此外，柔性波纹管10包括波纹端部11和波纹中部12，波纹端部11为与波纹中部12等比例的方形，且波纹端部11的方形的边长尺寸小于波纹中部12的尺寸，且波纹端部11在轴承30的内圈悬空设置。通过这种设置，可以使得轴承30与波纹端部11不接触，从而不影响波纹端部11的自由收缩或者膨胀，不影响传感器与埋置探头20之间的信号传输。
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)
1.一种混凝土自收缩测试装置，其特征在于，包括：
柔性波纹管，沿其轴向延伸，用于灌注混凝土浆体；
埋置探头，固定在所述柔性波纹管两端的混凝土浆体中；
轴承，设置有两个，设置在所述头型波纹管的两端位置处；
实心棒，与所述柔性波纹管平行设置有多条，所述实心棒的两端固定在所述轴承内圈上，所述柔性波纹管设置在由多条所述实心棒围成的空间内，且在其长轴方向上可自由伸缩设置；
位移传感器，设置在所述埋置探头的两侧，且与两所述埋置探头相对设置，用于检测所述埋置探头端面的位移；
试验支架，所述试验支架上具有固定座，用于固定两所述轴承以使所述柔性波纹管以及实心棒悬空；及驱动装置，与所述轴承的内圈连接，以驱动多条所述实心棒连同所述柔性波纹管的同轴心转动；
其中，所述实心棒与所述柔性波纹管的接触面上均涂覆有润滑油，以减少所述柔性波纹管在其长轴向伸缩时的摩擦力。
2.根据权利要求1所述的混凝土自收缩测试装置，其特征在于，所述柔性波纹管的横截面为方形，所述实心棒与所述柔性波纹管的侧壁接触。
3.根据权利要求2所述的混凝土自收缩测试装置，其特征在于，所述柔性波纹管为塑料材质。
4.根据权利要求1所述的混凝土自收缩测试装置，其特征在于，所述实心棒为圆柱形。
5.根据权利要求4所述的混凝土自收缩测试装置，其特征在于，所述实心棒为硬质金属材质。
6.根据权利要求5所述的混凝土自收缩测试装置，其特征在于，所述实心钢棒的材质为钢、铜、或者铝。
7.根据权利要求4所述的混凝土自收缩测试装置，其特征在于，所述实心棒的两端通过混凝土浇筑固定。
8.根据权利要求1所述的混凝土自收缩测试装置，其特征在于，所述位移传感器为非接触式电涡流位移传感器。
9.根据权利要求8所述的混凝土自收缩测试装置，其特征在于，所述试验支架上具有固定台，所述位移传感器固定在所述固定台上且沿所述柔性波纹管的长轴方向对准所述埋置探头设置，且所述位移传感器与所述埋置探头之间具有间隙。
10.根据权利要求1所述的混凝土自收缩测试装置，其特征在于，所述柔性波纹管包括波纹端部和波纹中部，所述波纹端部为与所述波纹中部等比例的方形，且所述波纹端部的方形的边长尺寸小于所述波纹中部的尺寸，且所述波纹端部在所述轴承的内圈悬空设置。
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