CN113266272A - 一种向上式混凝土钻芯设备及钻芯方法 - Google Patents

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CN113266272A CN202110821767.0A CN202110821767A CN113266272A CN 113266272 A CN113266272 A CN 113266272A CN 202110821767 A CN202110821767 A CN 202110821767A CN 113266272 A CN113266272 A CN 113266272A
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刘少军
张弛
檀春丽
龚治国
陈楠
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Abstract

本发明提出一种向上式混凝土钻芯设备，包括：钻机；冷却水进水嘴，与钻机连接；钻头套筒，钻头套筒一端与钻机连接；固定装置，与钻头套筒另一端连接；冷却水收集装置，包括与钻机连接的冷却水收集装置本体、设置于冷却水收集装置本体内的可拆卸过滤网、设置于冷却水收集装置本体与钻机连接处的水封和设置于冷却水收集装置本体上的冷却水排水嘴，冷却水收集装置本体的正投影的边界包围钻头套筒的正投影的边界。本发明有益效果：在向上钻芯时可以通过冷却水收集装置收集从钻头套筒流出的冷却废水，避免冷却废水进入电机造成损毁，解决了现有钻芯机无法向上钻芯的问题，可以实现360°全方向取芯；调整方便，定位准确，工作安全性和工作效率高。

Description

一种向上式混凝土钻芯设备及钻芯方法
技术领域
本发明涉及混凝土工程试验仪器领域，特别是指一种向上式混凝土钻芯设备及钻芯方法。
背景技术
《钻芯法检测混凝土强度技术规程》JGJ/T384-2016中对钻芯法的定义：钻芯法——从结构或构件中钻取圆柱状试件得到在检测龄期混凝土强度的方法。在对既有混凝土结构进行强度检测评定时，特别是对混凝土强度是否合格具有争议时，往往将钻芯法作为最终的判定检测方法。钻芯法可以对混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度进行检测。目前市场上的钻芯设备及钻芯方法，均为从结构侧面或者上表面进行钻芯，而对于结构只能在底面进行钻芯时，例如上表面是绿化带的地下室顶板，或者侧面和上表面均被覆盖的混凝土构件等，存在如下问题：
1、现有钻芯机的冷却水没有主动排水设施，无法解决在向上钻芯时废水下流、进而引起机身电机烧毁的问题；
2、现有钻芯机的螺旋推进设施推力小，在向上钻芯时，推进设施需要首先抵消钻机自重然后还需要较大推进力，现有钻芯机较难实现；
3、现有钻芯机的移动冷却水源头高度需要高于结构底面钻芯点，对于相对封闭的结构底面，一般都无法实现。
因此，受限于普通钻芯设备的功能，对于结构只能在底面进行钻芯时往往无法正常钻取，而只能放弃对该处混凝土强度检测的准确判定。
发明内容
本发明提出一种向上式混凝土钻芯设备及钻芯方法，解决了现有技术中上述的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种向上式混凝土钻芯设备，包括：
用于对选定的混凝土结构底面进行钻芯取样的钻机；
用于为所述钻机的钻头提供冷却水的冷却水进水嘴，与所述钻机连接；
用于连接所述钻机、对所述钻机的钻头进行导向和保持冷却水的钻头套筒，所述钻头套筒一端与所述钻机连接；
用于安装所述钻机并对所述钻机和钻头套筒进行限位导向的固定装置，与所述钻头套筒另一端连接；
用于收集从所述钻头套筒流出的冷却废水的冷却水收集装置，包括与所述钻机连接的冷却水收集装置本体、设置于所述冷却水收集装置本体内的可拆卸过滤网、设置于所述冷却水收集装置本体与所述钻机连接处的水封和设置于所述冷却水收集装置本体上的冷却水排水嘴，所述冷却水收集装置本体的正投影的边界包围所述钻头套筒的正投影的边界。
进一步地，所述固定装置包括：
用于提升所述固定装置整体强度并对所述钻头套筒限位导向的加固杆，与所述钻头套筒中部连接；
用于连接所述加固杆的辅助立柱，与所述加固杆连接；
用于与选定的混凝土结构底面连接，并对所述钻头套筒限位导向的底座，包括与所述辅助立柱一端连接的底座本体和设置于所述底座本体上的固定孔，所述钻头套筒穿过所述底座本体抵靠在选定的混凝土结构底面上。
进一步地，所述固定装置还包括：
用于将所述底座固定在选定的混凝土结构底面的膨胀螺栓，设置于所述固定孔内。
进一步地，本发明所述的向上式混凝土钻芯设备，还包括：
用于对所述钻机进行导向的主立轴，包括一端与所述辅助立柱连接的主立轴本体和设置于所述主立轴本体一侧的升降控制齿；
用于控制所述钻机升降的升降装置，套设于所述主立轴本体上，与所述升降控制齿匹配，且与所述钻机连接；
用于握持所述升降装置的把手，与所述升降装置连接。
进一步地，所述升降装置包括：
用于连接所述钻机的壳体，套设于所述主立轴上，且与所述钻机连接；
用于驱动所述壳体升降的升降齿轮，设置所述壳体上，与所述升降控制齿匹配。
进一步地，本发明所述的向上式混凝土钻芯设备，还包括：
用于驱动所述钻机的钻头转动的电机，设置于所述钻机内；
用于控制所述电机开启和关闭的电源开关，与所述电机连接；
用于获取所述电机实时温度的温度传感器，设置于所述钻机内，与所述电机匹配；
用于显示所述钻机温度的显示屏，设置于所述钻机上，与所述温度传感器连接。
进一步地，本发明所述的向上式混凝土钻芯设备，还包括：
用于在所述钻机内部输送冷却水的冷却水进水铜管，所述冷却水进水铜管一端与所述冷却水进水嘴连接，所述冷却水进水铜管另一端与所述钻头套筒连接。
进一步地，本发明所述的向上式混凝土钻芯设备，还包括：
用于输送外部冷却水水源的进水软管，与所述冷却水进水嘴连接；
用于将冷却废水从所述冷却水收集装置本体上排出的排水软管，与所述冷却水排水嘴连接。
一种基于如上所述的向上式混凝土钻芯设备的向上式混凝土钻芯方法，包括如下步骤：
将所述钻头套筒安装在所述钻机的钻头上；
在选定的混凝土结构底面的钻芯位置的两端打孔，通过所述固定装置将整个所述钻机限定在选定的混凝土结构底面；
将所述冷却水排水嘴与废水收集装置连接；
将所述冷却水进水嘴与冷却水供水装置连接，同时确认所述冷却水供水装置的水源供水正常；
打开所述冷却水供水装置，确认冷却水从所述钻头套筒溢出并流入所述冷却水收集装置后，使所述钻机开始工作；
驱动所述钻机，逐渐加力，使所述钻头套筒逐渐进入混凝土构件，钻芯过程中所述冷却水供水装置不断供水，同时冷却废水不断进入所述冷却水收集装置，并排进所述废水收集装置；
所述钻头套筒旋进到预定取芯深度后，关闭所述钻机，然后将所述钻头套筒向下旋出，取出混凝土芯样，取芯完毕。
进一步地，采用栓杆旋转所述升降齿轮以驱动所述钻机。
本发明的有益效果为：
1、本发明所述的向上式混凝土钻芯设备及钻芯方法，在向上钻芯时可以通过冷却水收集装置收集从所述钻头套筒流出的冷却废水，避免冷却废水进入电机造成损毁，解决了现有钻芯机无法向上钻芯的问题，可以实现360°全方向取芯；
2、本发明所述的向上式混凝土钻芯设备及钻芯方法，通过底座、辅助立柱和加固杆，不仅可以保证整体的强度，而且可以对钻头套筒进行限位和导向，使得调整更加方便，定位更加准确，提高了工作安全性和工作效率；
3、本发明所述的向上式混凝土钻芯设备及钻芯方法，通过主立轴、升降装置和把手，一方面方便握持，提升工作时的舒适性，另一方面可以通过升降装置对钻机施加推力，解决现有钻芯机螺旋推进设施推力小的问题，再一方面通过主立轴还可以对钻机进行导向。
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。
图1为本发明一种向上式混凝土钻芯设备的结构示意图；
图2为图1中的A-A剖视图。
图中：
1、钻机；2、冷却水进水嘴；3、钻头套筒；4、冷却水收集装置本体；5、可拆卸过滤网；6、水封；7、冷却水排水嘴；8、加固杆；9、辅助立柱；10、底座本体；11、固定孔；12、膨胀螺栓；13、主立轴本体；14、升降控制齿；15、把手；16、壳体；17、升降齿轮；18、电机；19、电源开关；20、显示屏；21、冷却水进水铜管；22、进水软管；23、排水软管。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
如图1-2所示，本发明所述的一种向上式混凝土钻芯设备，包括：
用于对选定的混凝土结构底面进行钻芯取样的钻机1；
用于为钻机1的钻头提供冷却水的冷却水进水嘴2，与钻机1连接；
用于连接钻机1、对钻机1的钻头进行导向和保持冷却水的钻头套筒3，钻头套筒3一端与钻机1连接；
用于安装钻机1并对钻机1和钻头套筒3进行限位导向的固定装置，与钻头套筒3另一端连接；
用于收集从钻头套筒3流出的冷却废水的冷却水收集装置，包括与钻机1连接的冷却水收集装置本体4、设置于冷却水收集装置本体4内的可拆卸过滤网5、设置于冷却水收集装置本体4与钻机1连接处的水封6和设置于冷却水收集装置本体4上的冷却水排水嘴7，冷却水收集装置本体4的正投影的边界包围钻头套筒3的正投影的边界。
本发明所述的向上式混凝土钻芯设备及钻芯方法，在向上钻芯时可以通过冷却水收集装置收集从钻头套筒3流出的冷却废水，避免冷却废水进入电机造成损毁，解决了现有钻芯机无法向上钻芯的问题，可以实现360°全方向取芯。
其中，所述固定装置可以包括：
用于提升固定装置整体强度并对钻头套筒3限位导向的加固杆8，与钻头套筒3中部连接；
用于连接加固杆8的辅助立柱9，与加固杆8连接；
用于与选定的混凝土结构底面连接，并对钻头套筒3限位导向的底座，包括与辅助立柱9一端连接的底座本体10和设置于底座本体10上的固定孔11，钻头套筒3穿过底座本体10抵靠在选定的混凝土结构底面上。
本发明所述的向上式混凝土钻芯设备及钻芯方法，通过底座、辅助立柱9和加固杆8，不仅可以保证整体的强度，而且可以对钻头套筒3进行限位和导向，使得调整更加方便，定位更加准确，提高了工作安全性和工作效率；
其中，所述固定装置还可以包括：
用于将底座固定在选定的混凝土结构底面的膨胀螺栓12，设置于固定孔11内。
其中，本发明所述的向上式混凝土钻芯设备，还可以包括：
用于对钻机1进行导向的主立轴，包括一端与辅助立柱9连接的主立轴本体13和设置于主立轴本体13一侧的升降控制齿14；
用于控制钻机1升降的升降装置，套设于主立轴本体13上，与升降控制齿14匹配，且与钻机1连接；
用于握持升降装置的把手15，与升降装置连接。
本发明所述的向上式混凝土钻芯设备及钻芯方法，通过主立轴、升降装置和把手15，一方面方便握持，提升工作时的舒适性，另一方面可以通过升降装置对钻机1施加推力，解决现有钻芯机螺旋推进设施推力小的问题，再一方面通过主立轴还可以对钻机进行导向。
其中，所述升降装置可以包括：
用于连接钻机1的壳体16，套设于主立轴上，且与钻机1连接；
用于驱动壳体16升降的升降齿轮17，设置壳体16上，与升降控制齿14匹配。
具体地，升降齿轮17可以为单个齿轮，也可以为齿轮组，升降齿轮17与外部连接时可以采用人力驱动，升降齿轮17上设置有卡槽，以通过栓杆等工具插入卡槽中旋转升降齿轮17；升降齿轮17与外部连接时可以采用电机驱动，通过齿轮组或变速箱，但是采用电机驱动存在需要电源、不易控制加力程度等问题。
其中，本发明所述的向上式混凝土钻芯设备，还可以包括：
用于驱动钻机1的钻头转动的电机18，设置于钻机1内；
用于控制电机18开启和关闭的电源开关19，与电机18连接；
用于获取电机18实时温度的温度传感器，设置于钻机内，与电机18匹配；
用于显示钻机1温度的显示屏20，设置于钻机1上，与温度传感器连接。
本发明所述的向上式混凝土钻芯设备，通过显示屏20显示钻机1实时的温度，方便工作人员获知钻机1的工作情况，避免钻机1在过高温度下工作影响使用寿命，或者及时发现电机1可能存在的故障。
其中，本发明所述的向上式混凝土钻芯设备，还可以包括：
用于当温度传感器获取的电机18的实时温度过高时对电机18进行断电保护的自动断电保护装置，设置于钻机1上，与温度传感器连接。
其中，本发明所述的向上式混凝土钻芯设备，还可以包括：
用于在钻机1内部输送冷却水的冷却水进水铜管21，冷却水进水铜管21一端与冷却水进水嘴2连接，冷却水进水铜管21另一端与钻头套筒3连接。
其中，本发明所述的向上式混凝土钻芯设备，还可以包括：
用于输送外部冷却水水源的进水软管22，与冷却水进水嘴2连接；
用于将冷却废水从冷却水收集装置本体上排出的排水软管23，与冷却水排水嘴7连接。
其中，本发明所述的向上式混凝土钻芯设备，还可以包括：
用于提供冷却水的冷却水供水装置，与进水软管22连接；
用于收集冷却废水的废水收集装置，与排水软管23连接。
具体地，冷却水供水装置可以为水泵和外界水源，通过水泵进行主动加压，可以提升冷却效果和工作效率，水泵的供水压力为0.07MPa~0.10MPa，供水压力过大会影响水泵、进水软管22、冷却水进水铜管21和钻头套筒3的使用寿命和使用效果，供水压力过小则冷却效果较差；冷却水供水装置也可以为装有冷却水的水桶，可以适应多种现场条件；废水收集装置可以为废水桶，可以适应多种现场条件。
一种基于如上所述的向上式混凝土钻芯设备的向上式混凝土钻芯方法，包括如下步骤：
将钻头套筒3安装在钻机1的钻头上；
在选定的混凝土结构底面的钻芯位置的两端打孔，通过固定装置将整个钻机1限定在选定的混凝土结构底面，具体地，可以通过膨胀螺栓12将；
将冷却水排水嘴7与废水收集装置连接；
将冷却水进水嘴2与冷却水供水装置连接，同时确认冷却水供水装置的水源供水正常；
打开冷却水供水装置，确认冷却水从钻头套筒3溢出并流入冷却水收集装置后，使钻机1开始工作；
驱动钻机1，逐渐加力，使钻头套筒3逐渐进入混凝土构件，钻芯过程中冷却水供水装置不断供水，同时冷却废水不断进入冷却水收集装置，并排进废水收集装置；
钻头套筒3旋进到预定取芯深度后，关闭钻机1，然后将钻头套筒3向下旋出，取出混凝土芯样，取芯完毕。
其中，采用栓杆旋转升降齿轮17以驱动钻机1。
以上阐述了本发明主要的创新点，未提及的部分为本领域的常规技术，本领域技术人员不付出创造性劳动即可实现。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种向上式混凝土钻芯设备，其特征在于，包括：
用于对选定的混凝土结构底面进行钻芯取样的钻机（1）；
用于为所述钻机（1）的钻头提供冷却水的冷却水进水嘴（2），与所述钻机（1）连接；
用于连接所述钻机（1）、对所述钻机（1）的钻头进行导向和保持冷却水的钻头套筒（3），所述钻头套筒（3）一端与所述钻机（1）连接；
用于安装所述钻机（1）并对所述钻机（1）和钻头套筒（3）进行限位导向的固定装置，与所述钻头套筒（3）另一端连接；
用于收集从所述钻头套筒（3）流出的冷却废水的冷却水收集装置，包括与所述钻机（1）连接的冷却水收集装置本体（4）、设置于所述冷却水收集装置本体（4）内的可拆卸过滤网（5）、设置于所述冷却水收集装置本体（4）与所述钻机（1）连接处的水封（6）和设置于所述冷却水收集装置本体（4）上的冷却水排水嘴（7），所述冷却水收集装置本体（4）的正投影的边界包围所述钻头套筒（3）的正投影的边界。
2.根据权利要求1所述的向上式混凝土钻芯设备，其特征在于，所述固定装置包括：
用于提升所述固定装置整体强度并对所述钻头套筒（3）限位导向的加固杆（8），与所述钻头套筒（3）中部连接；
用于连接所述加固杆（8）的辅助立柱（9），与所述加固杆（8）连接；
用于与选定的混凝土结构底面连接，并对所述钻头套筒（3）限位导向的底座，包括与所述辅助立柱（9）一端连接的底座本体（10）和设置于所述底座本体（10）上的固定孔（11），所述钻头套筒（3）穿过所述底座本体（10）抵靠在选定的混凝土结构底面上。
3.根据权利要求2所述的向上式混凝土钻芯设备，其特征在于，所述固定装置还包括：
用于将所述底座固定在选定的混凝土结构底面的膨胀螺栓（12），设置于所述固定孔（11）内。
4.根据权利要求2所述的向上式混凝土钻芯设备，其特征在于，还包括：
用于对所述钻机（1）进行导向的主立轴，包括一端与所述辅助立柱（9）连接的主立轴本体（13）和设置于所述主立轴本体（13）一侧的升降控制齿（14）；
用于控制所述钻机（1）升降的升降装置，套设于所述主立轴本体（13）上，与所述升降控制齿（14）匹配，且与所述钻机（1）连接；
用于握持所述升降装置的把手（15），与所述升降装置连接。
5.根据权利要求4所述的向上式混凝土钻芯设备，其特征在于，所述升降装置包括：
用于连接所述钻机（1）的壳体（16），套设于所述主立轴上，且与所述钻机（1）连接；
用于驱动所述壳体（16）升降的升降齿轮（17），设置所述壳体（16）上，与所述升降控制齿（14）匹配。
6.根据权利要求1所述的向上式混凝土钻芯设备，其特征在于，还包括：
用于驱动所述钻机（1）的钻头转动的电机（18），设置于所述钻机（1）内；
用于控制所述电机（18）开启和关闭的电源开关（19），与所述电机（18）连接；
用于获取所述电机（18）实时温度的温度传感器，设置于所述钻机内，与所述电机（18）匹配；
用于显示所述钻机（1）温度的显示屏（20），设置于所述钻机（1）上，与所述温度传感器连接。
7.根据权利要求1所述的向上式混凝土钻芯设备，其特征在于，还包括：
用于在所述钻机（1）内部输送冷却水的冷却水进水铜管（21），所述冷却水进水铜管（21）一端与所述冷却水进水嘴（2）连接，所述冷却水进水铜管（21）另一端与所述钻头套筒（3）连接。
8.根据权利要求1所述的向上式混凝土钻芯设备，其特征在于，还包括：
用于输送外部冷却水水源的进水软管（22），与所述冷却水进水嘴（2）连接；
用于将冷却废水从所述冷却水收集装置本体上排出的排水软管（23），与所述冷却水排水嘴（7）连接。
9.一种基于如权利要求5所述的向上式混凝土钻芯设备的向上式混凝土钻芯方法，其特征在于，包括如下步骤：
将所述钻头套筒（3）安装在所述钻机（1）的钻头上；
在选定的混凝土结构底面的钻芯位置的两端打孔，通过所述固定装置将整个所述钻机限定在选定的混凝土结构底面；
将所述冷却水排水嘴（7）与废水收集装置连接；
将所述冷却水进水嘴（2）与冷却水供水装置连接，同时确认所述冷却水供水装置的水源供水正常；
打开所述冷却水供水装置，确认冷却水从所述钻头套筒（3）溢出并流入所述冷却水收集装置后，使所述钻机（1）开始工作；
驱动所述钻机（1），逐渐加力，使所述钻头套筒（3）逐渐进入混凝土构件，钻芯过程中所述冷却水供水装置不断供水，同时冷却废水不断进入所述冷却水收集装置，并排进所述废水收集装置；
所述钻头套筒（3）旋进到预定取芯深度后，关闭所述钻机（1），然后将所述钻头套筒（3）向下旋出，取出混凝土芯样，取芯完毕。
10.根据权利要求9所述的向上式混凝土钻芯方法，其特征在于，采用栓杆旋转所述升降齿轮（17）以驱动所述钻机（1）。
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