CN113008612A - 一种用于早龄期混凝土的钻孔取芯装置 - Google Patents

一种用于早龄期混凝土的钻孔取芯装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于早龄期混凝土的钻孔取芯装置，由定位凹槽、波速测量探头、固定支座、泄水槽、激光测距仪、取芯钻头装置、电机、螺纹固定组件、液压千斤顶、底座、移动固定板、辅助定位杆、推进螺杆、电子扭矩测量计、扭矩测量计把手、T形滑槽板、切口、排屑口、金刚砂颗粒组成。根据波速测量探头测得立方体试样波速情况，对不同波速水平下试样进行分级处理，实现双端面取芯，极大提高了取芯效率；取芯钻头装置进行镀镍处理，钻头部位设有排屑口，切口部位电镀金刚砂，为早龄期混凝土钻孔取芯过程中提供了较大的排屑空间，解决了由于早龄期混凝土内部胶结能力差、胶凝结构强度低，钻头内壁与芯样摩擦力过大而造成的芯样断芯、缺角等问题。

Description

一种用于早龄期混凝土的钻孔取芯装置
技术领域
本发明属于早龄期混凝土的钻孔取芯加工技术领域，具体涉及一种用于早龄期混凝土的钻孔取芯装置。
背景技术
在配有渗透装置的常规三轴试验机上开展早龄期混凝土渗透试验时，由于试验仪器设备要求试件尺寸必须是Φ50×100mm的圆柱体。然而，Φ50×100mm圆柱体试件不易通过浇筑直接获得，故实验室通常是在150mm×150mm×150mm立方体试件基础上通过取芯机、切割机、打磨机进行一系列精加工最终得到圆柱体试件。
由于目前实验室没有专门用于混凝土取芯的装置，通常在混凝土立方体试件取芯过程中，利用的都是现有的岩石取芯机，取芯方法是使用夹具夹住立方体试件的两端对角使其固定后开始竖向取芯，但由于早龄期混凝土水化尚未完全、内部结构脆弱，在钻孔取芯过程中对试件内部结构极易造成损伤，特别容易引发芯样破损，卡钻等问题，从而给渗透试验造成严重误差，甚至因试件尺寸不符合试验要求直接导致渗透试验无法开展。
由于早龄期混凝土内部胶结能力差、胶凝结构强度低，导致早龄期立方体混凝土取芯时圆柱体芯样受力特性不同，使得取芯成功率极低，归结原因主要如下：(1)钻取过程中芯样与粗糙的钻头内壁直接接触，芯样受到叠加扭矩作用，易产生应力集中从而破损；(2)早龄期混凝土水化不完全，钻孔取芯过程中产生的屑渣没有及时排出，导致屑渣黏稠不易排渣，进一步增加了扭矩。
中国专利CN201810438404.7公告了“一种混凝土取芯法强度检验取芯装置”，包括取芯管、钻头本体、第一凹槽、第二凹槽能够实现冷却钻头和排屑，但由于其精度低，取芯效率慢，未解决钻头内壁与芯样产生过大摩擦力等问题，在实际操作过程中仍会出现断芯、缺角等问题，严重影响到试验的正常开展。
因此需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本发明专利提供了一种用于早龄期混凝土的钻孔取芯装置，针对现有取芯法所取芯样容易出现断芯、缺角等问题作出改进，很好地解决了早龄期混凝土在取芯过程中成功率低和单向取芯效率慢的问题，能够对试验室内常见的100mm×100mm×100mm和150mm×150mm×150mm的立方体混凝土进行取芯加工，具有定位准确、取样快捷、排屑迅速、取芯装置内壁与芯样摩擦力小的优点。
实现上述目的的技术解决方案如下：
一种用于早龄期混凝土的钻孔取芯装置，由定位凹槽、测量探头固定槽、固定支座、泄水槽、取芯钻头装置、电机、螺纹固定组件、液压千斤顶、底座、移动固定板、辅助定位杆、滑槽、推进螺杆、螺母、电子扭矩测量计、扭矩测量计把手、T形体、T形滑槽板组成，所述固定支座、移动固定板、辅助定位杆相互连接形成固定装置主体，所述螺母与推进螺杆连接，所述推进螺杆用于连接移动固定板、固定支座和电子扭矩测量计，所述电子扭矩测量计与扭矩测量计把手连接，所述推进螺杆、螺母、电子扭矩测量计、扭矩测量计把手相互连接形成推进装置，所述T形体可卡在T形滑槽板上，所述取芯钻头装置、电机、螺纹固定组件相互连接组成取芯机主体，所述底座两侧设有两个取芯机主体，底座上面设有液压千斤顶，所述液压千斤顶与T形滑槽板连接，所述取芯钻头装置上设有激光测距仪，所述取芯钻头装置取芯管上开有四个排屑口和四个切口，顶端布置金刚砂颗粒，所述测量探头固定槽中安装有波速测量探头，所述移动固定板开有定位凹槽、测量探头固定槽，所述固定支座上开有定位凹槽、测量探头固定槽、泄水槽、滑槽，下端与T形体连接。
优选的，所述固定支座、推进螺杆、螺母、底座、移动固定板、辅助定位杆均由Q235钢材料组成，所述取芯钻头装置进行镀镍处理，所述取芯钻头装置切口部位由金刚砂电镀。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明中取芯钻头装置进行镀镍处理，钻头部位设有四个大尺寸排屑口，切口部位由金刚砂电镀，为早龄期混凝土钻孔取芯过程中提供了较大的排屑空间，解决了由于早龄期混凝土内部胶结能力差、胶凝结构强度低，钻头内壁与芯样摩擦力过大而造成的芯样断芯、缺角等问题。
通过定位凹槽外测量探头固定槽中设有波速测量探头，在装样固定后测量试件的波速，取芯钻头可对不同波速水平试件进行分级处理；移动固定板所连接的推进螺杆后部设有扭矩测量计，通过计算转化获得待取芯试样所受夹紧力大小；两端取芯钻头装置上设有激光测距仪，实时获取两取芯钻头的距离情况，实现双端面取芯、高精度控制，极大的提高了取芯效率。
附图说明
图1为本发明专利的结构示意图。
图2为本发明专利的剖视图。
图3为本发明专利实施例1的结构示意图。
图4为本发明专利实施例1的俯视图。
图5为本发明专利推进装置结构示意图。
图6为本发明专利电子扭矩测量计结构示意图。
图7为本发明专利电子扭矩测量计侧视图。
图8为本发明专利推进螺杆结构示意图。
图9为本发明专利扭矩测量计把手结构示意图。
图10为本发明专利取芯机主体结构示意图。
图11为本发明专利取芯钻头装置结构示意图。
图12为本发明专利取芯钻头装置侧视图。
图中标号说明：1-定位凹槽，2-测量探头固定槽，3-波速测量探头，4-固定支座，5-泄水槽，6-激光测距仪，7-取芯钻头装置，8-电机，9-螺纹固定组件，10-液压千斤顶，11-底座，12-移动固定板，13-辅助定位杆，14-滑槽，15-推进螺杆，16-螺母，17-电子扭矩测量计，18-扭矩测量计把手，19-T形体，20-T形滑槽板，21-切口，22-排屑口，23-金刚砂颗粒。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明专利做进一步的详细说明，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。
在本发明的描述中，术语“安装”、“相连”、“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。
实施例1：
如图1所示的一种用于早龄期混凝土的钻孔取芯装置，是由定位凹槽1、测量探头固定槽2、固定支座4、泄水槽5、取芯钻头装置7、电机8、螺纹固定组件9、液压千斤顶10、底座11、移动固定板12、辅助定位杆13、滑槽14、推进螺杆15、螺母16、电子扭矩测量计17、扭矩测量计把手18、T形体19、T形滑槽板20组成，所述固定支座4、移动固定板12、辅助定位杆13相互连接形成固定装置主体，所述螺母16与推进螺杆15连接，所述推进螺杆15用于连接移动固定板12、固定支座4和电子扭矩测量计17，所述电子扭矩测量计17与扭矩测量计把手18连接，所述推进螺杆15、螺母16、电子扭矩测量计17、扭矩测量计把手18相互连接形成推进装置，所述T形体19可卡在T形滑槽板20上，所述取芯钻头装置7、电机8、螺纹固定组件9相互连接形成取芯机主体，所述底座11两侧设有两个取芯机主体，底座11上面设有液压千斤顶10，所述液压千斤顶10与T形滑槽板20连接，所述取芯钻头装置7上设有激光测距仪6，所述取芯钻头装置7取芯管上开有四个排屑口22和四个切口21，顶端布置金刚砂颗粒23，所述测量探头固定槽2中安装有波速测量探头3，所述移动固定板12开有定位凹槽1、测量探头固定槽2，所述固定支座4上开有定位凹槽1、测量探头固定槽2、泄水槽5、滑槽14，下端与T形体19连接，定位凹槽1在固定支座4和移动固定板12上，测量探头固定槽2在固定支座4和移动固定板12上两侧。其中，所述固定支座4、推进螺杆15、螺母16、底座11、移动固定板12、辅助定位杆13均由Q235钢材料组成，所述取芯钻头装置7上切口21由金刚砂电镀。
具体操作步骤如下：
(a)根据试验所需立方体混凝土试件尺寸，进行浇筑、取模以及根据试验具体方案对试件进行加工处理。
(b)如图1所示，根据试件截面尺寸的不同装入固定支座4上的不同尺寸定位凹槽1中，旋动扭矩测量计把手18在推进螺杆15的带动下使移动固定板12在辅助定位杆13和滑槽14上滑动，直至试件另一端面装入移动固定板12上的定位凹槽1中，使两侧波速测量探头3与试件两端紧贴，此时可根据电子扭矩测量计17上的读数设计夹紧力的大小，随即旋动螺母16至固定支座4处锁住。
(c)固定支座4下T形体19卡在T形滑槽板20中，使得固定支座4可在T形滑槽板20上滑动，在液压千斤顶10的作用下可将由固定支座4、移动固定板12和辅助定位杆13连接形成固定装置主体顶起，从而实现了固定装置主体的“上”、“下”、“左”、“右”移动，调节固定装置主体位置使取芯机对准取芯部位，准备取芯。
(d)启动取芯机主体，波速测量探头3开始工作测量混凝土试件波速，测量得出的波速分为三个等级4100m/s～4300m/s，4300m/s～4500m/s，4500m/s～4700m/s，分别对应取芯机转速的“低”、“中”、“高”档，在电机8的带动下取芯钻头装置7不断前进，激光测距仪6检测到位移变化后开始工作，在达到两取芯钻头装置7固定距离后，向电机8发出停止取芯钻头装置7转动和取芯机主体退出命令。
(e)待取芯结束后，旋开螺母16、推进螺杆15，将试件取下取出芯样。
实施例2：
如图1所示的一种用于早龄期混凝土的钻孔取芯装置，是由定位凹槽1、测量探头固定槽2、固定支座4、泄水槽5、取芯钻头装置7、电机8、螺纹固定组件9、液压千斤顶10、底座11、移动固定板12、辅助定位杆13、滑槽14、推进螺杆15、螺母16、电子扭矩测量计17、扭矩测量计把手18、T形体19、T形滑槽板20组成，所述固定支座4、移动固定板12、辅助定位杆13相互连接形成固定装置主体，所述螺母16与推进螺杆15连接，所述推进螺杆15用于连接移动固定板12、固定支座4和电子扭矩测量计17，所述电子扭矩测量计17与扭矩测量计把手18连接，所述推进螺杆15、螺母16、电子扭矩测量计17、扭矩测量计把手18相互连接形成推进装置，所述T形体19可卡在T形滑槽板20上，所述取芯钻头装置7、电机8、螺纹固定组件9相互连接形成取芯机主体，所述底座11两侧设有两个取芯机主体，底座11上面设有液压千斤顶10，所述液压千斤顶10与T形滑槽板20连接，所述取芯钻头装置7上设有激光测距仪6，所述取芯钻头装置7取芯管上开有四个排屑口22和四个切口21，顶端布置金刚砂颗粒23，所述测量探头固定槽2中安装有波速测量探头3，所述移动固定板12开有定位凹槽1、测量探头固定槽2，所述固定支座4上开有定位凹槽1、测量探头固定槽2、泄水槽5、滑槽14，下端与T形体19连接，定位凹槽1在固定支座4和移动固定板12上，测量探头固定槽2在固定支座4和移动固定板12上两侧。其中，所述固定支座4、推进螺杆15、螺母16、底座11、移动固定板12、辅助定位杆13均由Q235钢材料组成，所述取芯钻头装置7上切口21由金刚砂电镀。
具体操作步骤如下：
(a)根据试验所需立方体混凝土试件尺寸，进行浇筑、取模以及根据试验具体方案对试件进行加工处理。
(b)根据试件截面尺寸的不同装入固定支座4上的不同尺寸定位凹槽1中，使用扭力扳手插入推进螺杆15上预留槽内，旋转扭力扳手使移动固定板12在辅助定位杆13和滑槽14上滑动，直至试件另一端面装入移动固定板12上的定位凹槽1中，使两侧波速测量探头3与试件两端紧贴，此时可根据扭力扳手设置夹紧力的大小，随即旋动螺母16至固定支座4处锁住。
(c)固定支座4下T形体19卡在T形滑槽板20中，使得固定支座4可在T形滑槽板20上滑动，在液压千斤顶10的作用下可将由固定支座4、移动固定板12和辅助定位杆13连接形成固定装置主体顶起，从而实现了固定装置主体的“上”、“下”、“左”、“右”移动，调节固定装置主体位置使取芯机对准取芯部位，准备取芯。
(d)启动取芯机主体，波速测量探头3开始工作测量混凝土试件波速，测量得出的波速分为三个等级4100m/s～4300m/s，4300m/s～4500m/s，4500m/s～4700m/s，分别对应取芯机转速的“低”、“中”、“高”档，在电机8的带动下取芯钻头装置7不断前进，激光测距仪6检测到位移变化后开始工作，在达到两取芯钻头装置7固定距离后，向电机8发出停止取芯钻头装置7转动和取芯机主体退出命令。
(e)待取芯结束后，旋开螺母16、推进螺杆15，将试件取下取出芯样。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (1)

1.一种用于早龄期混凝土的钻孔取芯装置，由定位凹槽、测量探头固定槽、波速测量探头、固定支座、泄水槽、激光测距仪、取芯钻头装置、电机、螺纹固定组件、液压千斤顶、底座、移动固定板、辅助定位杆、滑槽、推进螺杆、螺母、电子扭矩测量计、扭矩测量计把手、T形体、T形滑槽板、切口、排屑口、金刚砂颗粒组成，所述固定支座、移动固定板、辅助定位杆相互连接形成固定装置主体，所述螺母与推进螺杆连接，所述推进螺杆用于连接移动固定板、固定支座和电子扭矩测量计，所述电子扭矩测量计与扭矩测量计把手连接，所述推进螺杆、螺母、电子扭矩测量计、扭矩测量计把手相互连接形成推进装置，所述T形体可卡在T形滑槽板上，所述取芯钻头装置、电机、螺纹固定组件相互连接形成取芯机主体，所述底座两侧设有两个取芯机主体，底座上面设有液压千斤顶，所述液压千斤顶与T形滑槽板连接，所述取芯钻头装置上设有激光测距仪，实现双端面取芯，取芯钻头装置取芯管上开有四个排屑口和四个切口，顶端布置金刚砂颗粒，所述排屑口用于及时排出早龄期混凝土取芯产生碎屑，所述测量探头固定槽安装有波速测量探头，所述波速测量探头外接波速监控器，所述波速监控器用于显示所取芯装置上试样的波速，所述移动固定板开有定位凹槽、测量探头固定槽，所述固定支座上开有定位凹槽、测量探头固定槽、泄水槽、滑槽，下端与T形体连接，所述固定支座、推进螺杆、螺母、底座、移动固定板、辅助定位杆均由Q235钢材料组成，所述取芯钻头装置切口部位由金刚砂电镀，所述取芯管进行镀镍处理。
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