CN112858073A - 一种钢筋混凝土水池壁板变形模拟试验机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钢筋混凝土水池壁板变形模拟试验机。所述钢筋混凝土水池壁板变形模拟试验机包括试件基座、环境模拟系统、激光扫描装置。所述钢筋混凝土水池壁板变形模拟试验机，能够模拟钢筋混凝土水池壁板应用环境的温度及湿度，和/或硬化过程环境的温度及湿度，并利用激光扫描装置对钢筋混凝土水池壁板进行扫描，对激光扫描装置生成扫描图像进行分析，能够得知钢筋混凝土水池壁板的变形情况，进而探明不同钢筋混凝土水池壁板变形情况，以及裂缝开裂发生的高风险区。

Description

一种钢筋混凝土水池壁板变形模拟试验机
技术领域
本发明涉及一种模拟试验机，具体是涉及一种基于钢筋混凝土水池壁板所在环境的温度及湿度而导致钢筋混凝土水池壁板变形开裂的模拟试验机。
背景技术
在建筑工程领域，当混凝土所处的环境温度降低或升高时，混凝土会随之发生体积缩小或增大的变形，若外界条件限制了这种变形就会有温度应力出现，且当其大于混凝土的抗拉强度时，结构中就会产生温度裂缝。另一方面，混凝土从浇筑完成到硬化的整个过程中因内部的各种化学及物理反应导致水分的流失，体积变小，若这种变形被约束则会产生收缩应力，且当其大于混凝土的抗拉强度时，结构中就会产生收缩裂缝。
裂缝的存在和发展会引起钢筋锈蚀、保护层剥落，降低结构的承载力、刚度、耐久性及抗渗能力，影响其使用性能和寿命，特别是大型混凝土水池壁板开裂普遍比较严重，极大增加了前期的设计和施工难度与后期的维修成本和漏水风险。
目前并没有基于钢筋混凝土水池壁板所在环境的温度及湿度而导致钢筋混凝土水池壁板变形开裂的模拟试验机。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种钢筋混凝土水池壁板变形模拟试验机。
所述钢筋混凝土水池壁板变形模拟试验机包括：
试件基座，用于承载钢筋混凝土水池壁板，所述试件基座包括水平布置的带孔钢板，所述钢筋混凝土水池壁板的钢筋采用植筋方式安装于带孔钢板的通孔上；
环境模拟系统，用于调节钢筋混凝土水池壁板所在环境的温度及湿度；
激光扫描装置，用于对钢筋混凝土水池壁板进行扫描，并生成扫描图像。
可选地，所述钢筋混凝土水池壁板变形模拟试验机还包括实验箱体，所述实验箱体内部中空，用于容纳试件基座以及钢筋混凝土水池壁板，并能够为钢筋混凝土水池壁板提供封闭的空间。
可选地，所述环境模拟系统包括温度传感器、湿度传感器、调温装置、调湿装置、控制电路；所述温度传感器、湿度传感器均布置于实验箱体内；所述调温装置用于调节钢筋混凝土水池壁板所在环境的温度；所述调湿装置用于调节钢筋混凝土水池壁板所在环境的湿度；所述控制电路用于根据温度传感器检测的温度信息及预设温度信息发送指令信息至调温装置，以及根据湿度传感器检测的湿度信息及预设湿度信息发送指令信息至调湿装置。
可选地，所述激光扫描装置包括激光发射器、激光接收器，所述激光发射器、激光接收器均布置于实验箱体内，并能够相对实验箱体周向运动。
可选地，所述钢筋混凝土水池壁板变形模拟试验机还包括计算机，用于接收温度传感器检测的温度信息、湿度传感器检测的湿度信息、以及激光扫描装置生成的扫描图像，并进行显示。
本发明钢筋混凝土水池壁板变形模拟试验机，能够模拟钢筋混凝土水池壁板应用环境的温度及湿度，和/或硬化过程环境的温度及湿度，并利用激光扫描装置对钢筋混凝土水池壁板进行扫描，对激光扫描装置生成扫描图像进行分析，能够得知钢筋混凝土水池壁板的变形情况，进而探明不同钢筋混凝土水池壁板变形情况，裂缝开裂过程、裂缝开裂位置、裂缝开裂发生的高风险区，以及采用不同底板约束方式对水池壁板开裂的影响，为改进结构设计、施工工艺和材料等提供科学依据，减少因为水池开裂每年给国家造成的巨大经济损失。
附图说明
所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明一种钢筋混凝土水池壁板变形模拟试验机示例性实施例的结构示意图。
附图标记说明：1、带孔钢板；2、实验箱体；3、控制面板；4、计算机。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
在本发明的描述中提到或者可能提到的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。另外，术语“包括”、“包含”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面参考附图描述根据本发明实施例的一种钢筋混凝土水池壁板变形模拟试验机。
参见图1，根据本发明实施例的一种钢筋混凝土水池壁板变形模拟试验机，其包括试件基座、环境模拟系统(图中未画出)、激光扫描装置(图中未画出)。
所述试件基座用于承载钢筋混凝土水池壁板，其包括水平布置的带孔钢板1，所述钢筋混凝土水池壁板的钢筋采用植筋方式安装于带孔钢板1的通孔上。在实际操作过程中，所述钢筋混凝土水池壁板直接在带孔钢板1上进行施工，其施工步骤包括：根据设计图纸进行钢筋绑扎，采用植筋方式将钢筋安装于带孔钢板1的通孔上；水池模板安装；水池壁板混凝土浇筑；模板拆除；水池壁板养护。
在另一实施方式中，所述钢筋混凝土水池壁板上设置有立柱，所述钢筋混凝土水池壁板的施工步骤包括：根据设计图纸进行水池壁板钢筋绑扎、立柱钢筋绑扎，采用植筋方式将钢筋安装于带孔钢板1的通孔上；水池模板、立柱模板安装；水池壁板混凝土、立柱混凝土浇筑；模板拆除、养护。应当理解，所述钢筋混凝土水池壁板的施工步骤还可以根据其实际结构进行调整，在此不再一一列举。
所述环境模拟系统用于调节钢筋混凝土水池壁板所在环境的温度及湿度，以模拟钢筋混凝土水池壁板设定的应用环境的温度及湿度，和/或设定的硬化过程环境的温度及湿度，如模拟北京某地实际温度、湿度的环境，又如模拟广东某地实际温度、湿度的环境等等。
在建筑工程领域，导致混凝土产生裂缝的因素很多，结构、材料、施工工艺、气象环境等均有可能成为裂缝产生的诱因。例如，混凝土所处的环境温度降低或升高时，混凝土会随之发生体积缩小或增大的变形，若外界条件限制了这种变形就会有温度应力出现，且当其大于混凝土的抗拉强度时，结构中就会产生温度裂缝。又如，混凝土从浇筑完成到硬化的整个过程中因内部的各种化学及物理反应导致水分的流失，体积变小，若这种变形被约束则会产生收缩应力，且当其大于混凝土的抗拉强度时，结构中就会产生收缩裂缝。
对钢筋混凝土水池壁板而言，特别是大型钢筋混凝土水池壁板，模拟其应用环境和/或硬化过程环境，并利用激光扫描装置对钢筋混凝土水池壁板进行扫描，对激光扫描装置生成的扫描图像，如生成的三维扫描图像进行分析，能够得知钢筋混凝土水池壁板的变形情况，进而探明不同钢筋混凝土水池壁板变形情况，裂缝开裂过程、裂缝开裂位置、裂缝开裂发生的高风险区，为改进结构设计、施工工艺和材料等提供科学依据，减少因为水池开裂每年给国家造成的巨大经济损失。
在本实施例中，所述的钢筋混凝土水池壁板变形模拟试验机还包括实验箱体2，所述实验箱体2内部中空，用于容纳试件基座以及钢筋混凝土水池壁板，并能够为钢筋混凝土水池壁板提供封闭的空间。钢筋混凝土水池壁板浇筑完成后，移动至实验箱体2内部空间，封闭验箱体的开口后，所述环境模拟系统调节该实验箱体2内部空间的温度及湿度，即可实现调节钢筋混凝土水池壁板所在环境的温度及湿度。
具体的，所述环境模拟系统包括温度传感器、湿度传感器、调温装置、调湿装置、控制电路。
所述温度传感器布置于实验箱体2内，用于检测实验箱体2内部空间的温度信息。所述调温装置用于调节实验箱体2内部空间的温度。所述控制电路与温度传感器、调温装置电性连接,用于根据温度传感器检测的温度信息及预设温度信息发送指令信息至调温装置，控制调温装置工作。所述预设温度信息可以于控制面板3上进行设定。当然理解，所述控制电路与温度传感器、调温装置之间还可以采用无线连接方式，如wifi，蓝牙等，当然，所述控制电路、温度传感器需设有无线发送模块，所述控制电路、调温装置需设有相应无线接收模块。
在一种实施方式中，所述调温装置包括高温流体、低温流体、换热器、以及驱动实验箱体2内部空间的空气、高温流体、低温流体于换热器相应通道内流动的泵，当需要提高实验箱体2内部空间的温度时，所述泵驱动实验箱体2内部空间的空气、高温流体于换热器相应通道内流动，高温流体将热量传递给实验箱体2内部空间的空气；当需要降低实验箱体2内部空间的温度时，所述泵驱动实验箱体2内部空间的空气、低温流体于换热器相应通道内流动，低温流体吸收实验箱体2内部空间的空气的热量。应当理解，所述调温装置还可以采用其它合适的结构，在此不一一列举。
所述湿度传感器布置于实验箱体2内，用于检测实验箱体2内部空间的湿度信息。所述调湿装置用于调节实验箱体2内部空间的湿度。所述控制电路还与湿度传感器、调湿装置电性连接，还用于根据湿度传感器检测的湿度信息及预设湿度信息发送指令信息至调湿装置，控制调湿装置工作。所述预设湿度信息可以于控制面板3上进行设定。当然理解，所述控制电路与湿度传感器、调湿装置之间还可以采用无线连接方式，如wifi，蓝牙等，当然，所述控制电路、湿度传感器需设有无线发送模块，所述控制电路、调湿装置需设有相应无线接收模块。
在一种实施方式中，所述调湿装置包括超声波加湿单元，所述超声波加湿单元采用超声波高频振荡，将水雾化为超微粒子，并补充至实验箱体2内部空间的空气中，以提高实验箱体2内部空间的空气湿度。所述调湿装置还包括除湿单元，所述除湿单元包括蒸发器和冷凝器，所述除湿单元工作时，先通过蒸发器将实验箱体2内部空间的空气中水蒸气冷凝呈水滴，除去空气中的水蒸气，再通过冷凝器对除去水蒸气后的空气进行加热干燥，使除湿过程不影响/或仅短暂影响实验箱体2内部空间的空气的温度，最终实现降低实验箱体2内部空间的空气湿度。应当理解，所述调湿装置还可以采用其它合适的结构，在此不一一列举。
在备选实施方式中，所述环境模拟系统还可以用于调节钢筋混凝土水池壁板所在环境的太阳辐射、风速等，使实验箱体2内部空间更接近钢筋混凝土水池壁板的实际应用环境和/或硬化过程环境。相应的，所述环境模拟系统还包括太阳辐射调节装置、太阳辐射传感器、风速调节装置、风速传感器等。
在本实施例中，所述激光扫描装置包括激光发射器、激光接收器，所述激光发射器、激光接收器均布置于实验箱体2内，所述激光发射器能够向布置于实验箱体2内部空间的钢筋混凝土水池壁板发射测量光线，测量光线穿过钢筋混凝土水池壁板后能够由所述激光接收器进行接收，经激光扫描装置处理后，生成扫描图像。
为使激光扫描装置能够对布置于实验箱体2内部空间的钢筋混凝土水池壁板进行360度周向扫描，所述激光发射器、激光接收器均能够相对实验箱体2周向运动。具体的，所述实验箱体2内设置环向导轨，所述激光发射器、激光接收器在驱动机构，如电机的作用下沿导轨进行周向运动。
在本实施例中，所述钢筋混凝土水池壁板变形模拟试验机还包括计算机4，所述计算机4与温度传感器、湿度传感器、激光扫描装置电性连接或无线连接，用于接收温度传感器检测的温度信息、湿度传感器检测的湿度信息、以及激光扫描装置激光扫描装置生成的扫描图像，并进行显示。
本发明实施例钢筋混凝土水池壁板变形模拟试验机，能够模拟钢筋混凝土水池壁板应用环境的温度及湿度，和/或硬化过程环境的温度及湿度，并利用激光扫描装置对钢筋混凝土水池壁板进行扫描，对激光扫描装置生成扫描图像进行分析，能够得知钢筋混凝土水池壁板的变形情况，进而探明不同钢筋混凝土水池壁板变形情况，裂缝开裂过程、裂缝开裂位置、裂缝开裂发生的高风险区，以及采用不同底板约束方式对水池壁板开裂的影响，为改进结构设计、施工工艺和材料等提供科学依据，减少因为水池开裂每年给国家造成的巨大经济损失。

Claims (5)

1.一种钢筋混凝土水池壁板变形模拟试验机，其特征在于，包括：
试件基座，用于承载钢筋混凝土水池壁板，所述试件基座包括水平布置的带孔钢板，所述钢筋混凝土水池壁板的钢筋采用植筋方式安装于带孔钢板的通孔上；
环境模拟系统，用于调节钢筋混凝土水池壁板所在环境的温度及湿度；
激光扫描装置，用于对钢筋混凝土水池壁板进行扫描，并生成扫描图像。
2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土水池壁板变形模拟试验机，其特征在于：还包括实验箱体，所述实验箱体内部中空，用于容纳试件基座以及钢筋混凝土水池壁板，并能够为钢筋混凝土水池壁板提供封闭的空间。
3.根据权利要求2所述的钢筋混凝土水池壁板变形模拟试验机，其特征在于：所述环境模拟系统包括温度传感器、湿度传感器、调温装置、调湿装置、控制电路；所述温度传感器、湿度传感器均布置于实验箱体内；所述调温装置用于调节钢筋混凝土水池壁板所在环境的温度；所述调湿装置用于调节钢筋混凝土水池壁板所在环境的湿度；所述控制电路用于根据温度传感器检测的温度信息及预设温度信息发送指令信息至调温装置，以及根据湿度传感器检测的湿度信息及预设湿度信息发送指令信息至调湿装置。
4.根据权利要求2所述的钢筋混凝土水池壁板变形模拟试验机，其特征在于：所述激光扫描装置包括激光发射器、激光接收器，所述激光发射器、激光接收器均布置于实验箱体内，并能够相对实验箱体周向运动。
5.根据权利要求1至4任一项所述的钢筋混凝土水池壁板变形模拟试验机，其特征在于：还包括计算机，用于接收温度传感器检测的温度信息、湿度传感器检测的湿度信息、以及激光扫描装置生成的扫描图像，并进行显示。
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