CN113176172A - 砂石骨料表面含水率测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种砂石骨料表面含水率测量装置及方法，它包括称量装置、试验箱、压力传感器、支撑机构、伸缩机构和电热膜，通过在透明的试验箱内设置支撑机构和伸缩机构，伸缩机构伸缩端连接的伸缩板与土拱孔滑动配合，多个压力传感器分布于支撑板上，试验箱位于称量装置上，电热膜贴敷于试验箱外壁对试验箱内的砂石料试样进行加热，通过伸缩板回缩使试验箱内的砂石料试样坍塌形成土拱，分别将两份形成土拱的砂石料试样导入公式计算得出表面含水率。本发明克服了原砂石骨料需要现场测量表面含水率，现有测量设备不能满足现场测量条件，导致试验测量结果不准确的问题，具有结构简单，有利于现场计算砂石骨料表面含水率，计算精准，操作简单方便的特点。

Description

砂石骨料表面含水率测量装置及方法

技术领域

本发明属于试验测量技术领域，涉及一种砂石骨料表面含水率测量装置及方法。

背景技术

在水电工程建设领域，为更好的控制混凝土配置所需的加水量，常采用砂石骨料的表面含水率作为混凝土配合比设计的依据，以满足混凝土的质量和龄期控制要求。

在计算砂石骨料表面含水率之前，需要先确定砂石骨料的饱和面干状态，目前采用的方法有塌落筒法、饱和面干试模法、湿痕法等方法。这些方法均需单独进行试验，过程比较繁琐，且以主观判断为主，不同测试人员得到的结果存在不一致的情况，影响混凝土配合比的设计。

目前砂石骨料饱和面干状态的确定多在室内试验室进行，而表面含水率的确定在施工现场进行，两者没有形成一体化的测量系统和装置，对试验结果的准确性有一定影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种砂石骨料表面含水率测量装置及方法，结构简单，采用在透明的试验箱内设置支撑机构和伸缩机构，伸缩机构伸缩端连接的伸缩板与土拱孔滑动配合，多个压力传感器分布于支撑板上，试验箱位于称量装置上，电热膜贴敷于试验箱外壁对试验箱内的砂石料试样进行加热，伸缩板回缩使试验箱内的砂石料试样坍塌形成土拱，分别将两份形成土拱的砂石料试样导入公式计算得出表面含水率，有利于现场计算砂石骨料表面含水率，计算精准，操作简单方便。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种砂石骨料表面含水率测量装置，它包括称量装置、试验箱、压力传感器、支撑机构、伸缩机构和电热膜；所述称量装置、压力传感器、支撑机构和伸缩机构位于试验箱内，伸缩机构的伸缩板与支撑板上的土拱孔滑动配合，多个压力传感器分布于支撑板上；电热膜贴敷于试验箱外壁对试验箱内进行加热。

所述试验箱为上侧开口的中空透明箱体。

所述压力传感器位于支撑板的凹槽内，压力传感器的上侧面与支撑板的上侧面位于同一水平面，多个压力传感器与数据分析可视化系统电性连接。

所述支撑机构包括与支撑杆连接的支撑板，支撑杆下端与试验箱的箱底连接，伸缩机构位于支撑板下部。

所述伸缩机构为电动推杆，电动推杆与数据分析可视化系统电性连接。

所述伸缩机构伸缩端连接的伸缩板与支撑板中心的土拱孔滑动配合。

所述电热膜与试验箱的外壁四周贴合，电热膜与数据分析可视化系统电性连接。

所述称量装置为精密电子天平，精密电子天平与数据分析可视化系统电性连接。

如上所述的砂石骨料表面含水率测量装置的试验测量方法，它包如下步骤：

S1,称量，采用称重设备分别称取两份质量相同的天然状态的砂石料试样；

S2,开机，开启数据分析可视化系统，可视化系统显示压力传感器的压力数值和称量装置的重量数值，将压力数值和重量数值归零；

S3,填料，将其中一份砂石料试样按照落雨法填充至试验箱内，抹平试验箱内的砂石料试样；此过程中，伸缩板与土拱孔处于配合状态；

S4，加热，开启电热膜，对试验箱内的砂石料试样进行加热，当砂石料试样达到绝对干燥状态时停止加热；

S5，形成土拱，启动伸缩机构，伸缩机构的伸缩端缓慢拉动伸缩板回缩，当伸缩板下降退出土拱孔的下部后停止；此时，位于土拱孔上部周围的砂石料试样从土拱孔逐渐下落，形成塌陷的土拱；

S6，记录，当土拱逐渐稳定后，数据分析可视化系统显示的压力值不再发生变化，此时，记录该压力值；

S7，复位取料，伸缩机构启动，驱动伸缩板上升与土拱孔配合，伸缩板恢复至原位，关闭数据分析可视化系统，将试验箱内剩余的砂石料试样取出；

S8，按照S2~S6操作另一份砂石料试样；在S6中，数据分析可视化系统按照5秒的时间间隔采集压力传感器的压力数值，当所采集的压力数值与第一份砂石料试样的压力值一致时，重复S7；

S9，计算，分别对第一份砂石料试样和第二份砂石料试样进行称重，再将两份试样的质量导入砂石表面含水率公式计算，得出表面含水率。

一种砂石骨料表面含水率测量装置，它包括称量装置、试验箱、压力传感器、支撑机构、伸缩机构和电热膜；称量装置、压力传感器、支撑机构和伸缩机构位于试验箱内，伸缩机构的伸缩板与支撑板上的土拱孔滑动配合，多个压力传感器分布于支撑板上；电热膜贴敷于试验箱外壁对试验箱内进行加热。结构简单，通过在透明的试验箱内设置支撑机构和伸缩机构，伸缩机构伸缩端连接的伸缩板与土拱孔滑动配合，多个压力传感器分布于支撑板上，试验箱位于称量装置上，电热膜贴敷于试验箱外壁对试验箱内的砂石料试样进行加热，通过伸缩板回缩使试验箱内的砂石料试样坍塌形成土拱，分别将两份形成土拱的砂石料试样导入公式计算得出表面含水率，有利于现场计算砂石骨料表面含水率，计算精准，操作简单方便。

在优选的方案中，试验箱为上侧开口的中空透明箱体。结构简单，使用时，透明的试验箱有利于可视化观察试验过程中砂石料试样的状态。

在优选的方案中，压力传感器位于支撑板的凹槽内，压力传感器的上侧面与支撑板的上侧面位于同一水平面，多个压力传感器与数据分析可视化系统电性连接。结构简单，使用时，分布于支撑板上的多个压力传感器与砂石料试样充分接触，均匀承受砂石料试样的质量。

在优选的方案中，支撑机构包括与支撑杆连接的支撑板，支撑杆下端与试验箱的箱底连接，伸缩机构位于支撑板下部。结构简单，使用时，支撑机构的支撑杆固定支撑板，使支撑板的高度保持不变，支撑板用于支撑砂石料试样。

在优选的方案中，伸缩机构为电动推杆，电动推杆与数据分析可视化系统电性连接。结构简单，使用时，伸缩机构采用电动推杆，伸缩稳定，伸缩量可控，操作时，通过数据分析可视化系统控制电动推杆伸缩。

在优选的方案中，伸缩机构伸缩端连接的伸缩板与支撑板中心的土拱孔滑动配合。结构简单，使用时，伸缩板与支撑板中心的土拱孔配合共同阻挡砂石料试样从土拱孔下泄；在需要形成土拱时，伸缩板打开，使试验箱内干燥的砂石料试样从土拱孔下泄形成土拱。

在优选的方案中，电热膜与试验箱的外壁四周贴合，电热膜与数据分析可视化系统电性连接。结构简单，使用时，位于试验箱外壁设置的电热膜由数据分析可视化系统操控开启，用于对试验箱内的砂石料试样进行干燥。

在优选的方案中，称量装置为精密电子天平，精密电子天平与数据分析可视化系统电性连接。结构简单，使用时，称量装置采用精密电子天平，其稳定性好，精确度高，便于与数据分析可视化系统电性连接，将所测数据直接读取后显示于可视显示屏上。

在优选的方案中，如上砂石骨料表面含水率测量装置的试验测量方法，它包如下步骤：

S1,称量，采用称重设备分别称取两份质量相同的天然状态的砂石料试样；

S2,开机，开启数据分析可视化系统，可视化系统显示压力传感器的压力数值和称量装置的重量数值，将压力数值和重量数值归零；

S3,填料，将其中一份砂石料试样按照落雨法填充至试验箱内，抹平试验箱内的砂石料试样；此过程中，伸缩板与土拱孔处于配合状态；

S4，加热，开启电热膜，对试验箱内的砂石料试样进行加热，当砂石料试样达到绝对干燥状态时停止加热；

S5，形成土拱，启动伸缩机构，伸缩机构的伸缩端缓慢拉动伸缩板回缩，当伸缩板下降退出土拱孔的下部后停止；此时，位于土拱孔上部周围的砂石料试样从土拱孔逐渐下落，形成塌陷的土拱；

S6，记录，当土拱逐渐稳定后，数据分析可视化系统显示的压力值不再发生变化，此时，记录该压力值；

S7，复位取料，伸缩机构启动，驱动伸缩板上升与土拱孔配合，伸缩板恢复至原位，关闭数据分析可视化系统，将试验箱内剩余的砂石料试样取出；

S8，按照S2~S6操作另一份砂石料试样；在S6中，数据分析可视化系统按照5秒的时间间隔采集压力传感器的压力数值，当所采集的压力数值与第一份砂石料试样的压力值一致时，重复S7；

S9，计算，分别对第一份砂石料试样和第二份砂石料试样进行称重，再将两份试样的质量导入砂石表面含水率公式计算，得出表面含水率。该方操作简单方便，有利于精确计算砂石骨料表面含水率，精确度高，环境适应性好。

一种砂石骨料表面含水率测量装置的试验测量方法，它包括称量装置、试验箱、压力传感器、支撑机构、伸缩机构和电热膜，通过在透明的试验箱内设置支撑机构和伸缩机构，伸缩机构伸缩端连接的伸缩板与土拱孔滑动配合，多个压力传感器分布于支撑板上，试验箱位于称量装置上，电热膜贴敷于试验箱外壁对试验箱内的砂石料试样进行加热，通过伸缩板回缩使试验箱内的砂石料试样坍塌形成土拱，分别将两份形成土拱的砂石料试样导入公式计算得出表面含水率。本发明克服了原砂石骨料需要现场测量表面含水率，现有测量设备不能满足现场测量条件，导致试验测量结果不准确的问题，具有结构简单，有利于现场计算砂石骨料表面含水率，计算精准，操作简单方便的特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的A-A处剖视示意图。

图3为本发明填充砂石料试样后的状态图。

图4为图3的侧视示意图。

图5为本发明土拱形态随含水率降低而不断发生调整过程中的状态图。

图6为本发明的在饱和面干状态下土拱的状态图。

图中：称量装置1，试验箱2，压力传感器3，支撑机构4，支撑杆41，支撑板42，土拱孔43，伸缩机构5，伸缩板51，电热膜6。

具体实施方式

如图1~图6中，一种砂石骨料表面含水率测量装置，它包括称量装置1、试验箱2、压力传感器3、支撑机构4、伸缩机构5和电热膜6；所述称量装置1、压力传感器3、支撑机构4和伸缩机构5位于试验箱2内，伸缩机构5的伸缩板51与支撑板42上的土拱孔43滑动配合，多个压力传感器3分布于支撑板42上；电热膜6贴敷于试验箱2外壁对试验箱2内进行加热。结构简单，通过在透明的试验箱2内设置支撑机构4和伸缩机构5，伸缩机构5伸缩端连接的伸缩板51与土拱孔43滑动配合，多个压力传感器3分布于支撑板42上，试验箱2位于称量装置1上，电热膜6贴敷于试验箱2外壁对试验箱2内的砂石料试样进行加热，通过伸缩板51回缩使试验箱2内的砂石料试样坍塌形成土拱，分别将两份形成土拱的砂石料试样导入公式计算得出表面含水率，有利于现场计算砂石骨料表面含水率，计算精准，操作简单方便。

优选的方案中，所述试验箱2为上侧开口的中空透明箱体。结构简单，使用时，透明的试验箱2有利于可视化观察试验过程中砂石料试样的状态。

优选的方案中，所述压力传感器3位于支撑板42的凹槽内，压力传感器3的上侧面与支撑板42的上侧面位于同一水平面，多个压力传感器3与数据分析可视化系统电性连接。结构简单，使用时，分布于支撑板42上的多个压力传感器3与砂石料试样充分接触，均匀承受砂石料试样的质量。

优选地，多个压力传感器3与数据分析可视化系统的控制器连接，控制器与显示器连接，计算多个压力传感器3感应的平均值。

优选的方案中，所述支撑机构4包括与支撑杆41连接的支撑板42，支撑杆41下端与试验箱2的箱底连接，伸缩机构5位于支撑板42下部。结构简单，使用时，支撑机构4的支撑杆41固定支撑板42，使支撑板42的高度保持不变，支撑板42用于支撑砂石料试样。

优选的方案中，所述伸缩机构5为电动推杆，电动推杆与数据分析可视化系统电性连接。结构简单，使用时，伸缩机构5采用电动推杆，伸缩稳定，伸缩量可控，操作时，通过数据分析可视化系统控制电动推杆伸缩。

优选的方案中，所述伸缩机构5伸缩端连接的伸缩板51与支撑板42中心的土拱孔43滑动配合。结构简单，使用时，伸缩板51与支撑板42中心的土拱孔43配合共同阻挡砂石料试样从土拱孔43下泄；在需要形成土拱时，伸缩板51打开，使试验箱2内干燥的砂石料试样从土拱孔43下泄形成土拱。

优选的方案中，所述电热膜6与试验箱2的外壁四周贴合，电热膜6与数据分析可视化系统电性连接。结构简单，使用时，位于试验箱2外壁设置的电热膜6由数据分析可视化系统操控开启，用于对试验箱2内的砂石料试样进行干燥。

优选地，试验箱2内设置干燥传感器与数据分析可视化系统电性连接，当干燥传感器感应的数值与设定的数值一致时，数据分析可视化系统控制电热膜6关闭。

优选的方案中，所述称量装置1为精密电子天平，精密电子天平与数据分析可视化系统电性连接。结构简单，使用时，称量装置1采用精密电子天平，其稳定性好，精确度高，便于与数据分析可视化系统电性连接，将所测数据直接读取后显示于可视显示屏上。

优选的方案中，如上所述的砂石骨料表面含水率测量装置的试验测量方法，它包如下步骤：

S1,称量，采用称重设备分别称取两份质量相同的天然状态的砂石料试样；

S2,开机，开启数据分析可视化系统，可视化系统显示压力传感器3的压力数值和称量装置1的重量数值，将压力数值和重量数值归零；

S3,填料，将其中一份砂石料试样按照落雨法填充至试验箱2内，抹平试验箱2内的砂石料试样；此过程中，伸缩板51与土拱孔43处于配合状态；

S4，加热，开启电热膜6，对试验箱2内的砂石料试样进行加热，当砂石料试样达到绝对干燥状态时停止加热；

S5，形成土拱，启动伸缩机构5，伸缩机构5的伸缩端缓慢拉动伸缩板51回缩，当伸缩板51下降退出土拱孔43的下部后停止；此时，位于土拱孔43上部周围的砂石料试样从土拱孔43逐渐下落，形成塌陷的土拱；

S6，记录，当土拱逐渐稳定后，数据分析可视化系统显示的压力值不再发生变化，此时，记录该压力值；

S7，复位取料，伸缩机构5启动，驱动伸缩板51上升与土拱孔43配合，伸缩板51恢复至原位，关闭数据分析可视化系统，将试验箱2内剩余的砂石料试样取出；

S8，按照S2~S6操作另一份砂石料试样；在S6中，数据分析可视化系统按照5秒的时间间隔采集压力传感器3的压力数值，当所采集的压力数值与第一份砂石料试样的压力值一致时，重复S7；

S9，计算，分别对第一份砂石料试样和第二份砂石料试样进行称重，再将两份试样的质量导入砂石表面含水率公式计算，得出表面含水率。该方操作简单方便，有利于精确计算砂石骨料表面含水率，精确度高，环境适应性好。

优选地，砂石骨料表面含水率=（m ₁-m ₂）/m ₂×100%，m ₁为砂石料试样试验测试前的质量，m ₂为第二份砂石料试样形成土拱后的质量。

试验测量过程中，第一份砂石料试样和第二份砂石料试样的落雨法高度皆相同。

如上所述的砂石骨料表面含水率测量装置，安装使用时，在透明的试验箱2内设置支撑机构4和伸缩机构5，伸缩机构5伸缩端连接的伸缩板51与土拱孔43滑动配合，多个压力传感器3分布于支撑板42上，试验箱2位于称量装置1上，电热膜6贴敷于试验箱2外壁对试验箱2内的砂石料试样进行加热，伸缩板51回缩使试验箱2内的砂石料试样坍塌形成土拱，分别将两份形成土拱的砂石料试样导入公式计算得出表面含水率，有利于现场计算砂石骨料表面含水率，计算精准，操作简单方便。

使用时，透明的试验箱2有利于可视化观察试验过程中砂石料试样的状态。

使用时，分布于支撑板42上的多个压力传感器3与砂石料试样充分接触，均匀承受砂石料试样的质量。

使用时，支撑机构4的支撑杆41固定支撑板42，使支撑板42的高度保持不变，支撑板42用于支撑砂石料试样。

使用时，伸缩机构5采用电动推杆，伸缩稳定，伸缩量可控，操作时，通过数据分析可视化系统控制电动推杆伸缩。

使用时，伸缩板51与支撑板42中心的土拱孔43配合共同阻挡砂石料试样从土拱孔43下泄；在需要形成土拱时，伸缩板51打开，使试验箱2内干燥的砂石料试样从土拱孔43下泄形成土拱。

使用时，位于试验箱2外壁设置的电热膜6由数据分析可视化系统操控开启，用于对试验箱2内的砂石料试样进行干燥。

使用时，称量装置1采用精密电子天平，其稳定性好，精确度高，便于与数据分析可视化系统电性连接，将所测数据直接读取后显示于可视显示屏上。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种砂石骨料表面含水率测量装置，其特征是：它包括称量装置（1）、试验箱（2）、压力传感器（3）、支撑机构（4）、伸缩机构（5）和电热膜（6）；所述称量装置（1）、压力传感器（3）、支撑机构（4）和伸缩机构（5）位于试验箱（2）内，伸缩机构（5）的伸缩板（51）与支撑板（42）上的土拱孔（43）滑动配合，多个压力传感器（3）分布于支撑板（42）上；电热膜（6）贴敷于试验箱（2）外壁对试验箱（2）内进行加热。

2.根据权利要求1所述的砂石骨料表面含水率测量装置，其特征是：所述试验箱（2）为上侧开口的中空透明箱体。

3.根据权利要求1所述的砂石骨料表面含水率测量装置，其特征是：所述压力传感器（3）位于支撑板（42）的凹槽内，压力传感器（3）的上侧面与支撑板（42）的上侧面位于同一水平面，多个压力传感器（3）与数据分析可视化系统电性连接。

4.根据权利要求1所述的砂石骨料表面含水率测量装置，其特征是：所述支撑机构（4）包括与支撑杆（41）连接的支撑板（42），支撑杆（41）下端与试验箱（2）的箱底连接，伸缩机构（5）位于支撑板（42）下部。

5.根据权利要求1所述的砂石骨料表面含水率测量装置，其特征是：所述伸缩机构（5）为电动推杆，电动推杆与数据分析可视化系统电性连接。

6.根据权利要求1所述的砂石骨料表面含水率测量装置，其特征是：所述伸缩机构（5）伸缩端连接的伸缩板（51）与支撑板（42）中心的土拱孔（43）滑动配合。

7.根据权利要求1所述的砂石骨料表面含水率测量装置，其特征是：所述电热膜（6）与试验箱（2）的外壁四周贴合，电热膜（6）与数据分析可视化系统电性连接。

8.根据权利要求1所述的砂石骨料表面含水率测量装置，其特征是：所述称量装置（1）为精密电子天平，精密电子天平与数据分析可视化系统电性连接。

9.根据权利要求1~8任一项所述的砂石骨料表面含水率测量装置的试验测量方法，其特征是，它包如下步骤：

S1,称量，采用称重设备分别称取两份质量相同的天然状态的砂石料试样；

S2,开机，开启数据分析可视化系统，可视化系统显示压力传感器（3）的压力数值和称量装置（1）的重量数值，将压力数值和重量数值归零；

S3,填料，将其中一份砂石料试样按照落雨法填充至试验箱（2）内，抹平试验箱（2）内的砂石料试样；此过程中，伸缩板（51）与土拱孔（43）处于配合状态；

S4，加热，开启电热膜（6），对试验箱（2）内的砂石料试样进行加热，当砂石料试样达到绝对干燥状态时停止加热；

S5，形成土拱，启动伸缩机构（5），伸缩机构（5）的伸缩端缓慢拉动伸缩板（51）回缩，当伸缩板（51）下降退出土拱孔（43）的下部后停止；此时，位于土拱孔（43）上部周围的砂石料试样从土拱孔（43）逐渐下落，形成塌陷的土拱；

S6，记录，当土拱逐渐稳定后，数据分析可视化系统显示的压力值不再发生变化，此时，记录该压力值；

S7，复位取料，伸缩机构（5）启动，驱动伸缩板（51）上升与土拱孔（43）配合，伸缩板（51）恢复至原位，关闭数据分析可视化系统，将试验箱（2）内剩余的砂石料试样取出；

S8，按照S2~S6操作另一份砂石料试样；在S6中，数据分析可视化系统按照5秒的时间间隔采集压力传感器（3）的压力数值，当所采集的压力数值与第一份砂石料试样的压力值一致时，重复S7；

S9，计算，分别对第一份砂石料试样和第二份砂石料试样进行称重，再将两份试样的质量导入砂石表面含水率公式计算，得出表面含水率。

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