CN115308235B - 一种引气新拌混凝土气泡测定分析一体机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种引气新拌混凝土气泡测定分析一体机，包括测试箱、扫描模块、数据采集处理模块、观察模块和数据分析模块，测试箱包括顶部设有开口的箱体和置于箱体内沿着开口平移的混凝土控温控湿盒，箱体内部设有导轨和自动推拉杆，扫描模块包括环状壳体、高压发生器、X‑射线管、滤线器、前准直器、探测器前准直器和探测器，数据采集处理模块包括数据采集装置和计算机处理装置；观察模块包括二维移动平台、混凝土气泡观察皿和显微镜主体，数据分析模块能分析混凝土控温控湿盒内的引气新拌混凝土气泡特征数据，也能记录混凝土气泡观察皿内气泡的动态变化，具有研究结果精确可靠、自动化程度高、系统集成度高、装置多功能一体化等优点。
Description
技术领域
本发明属于混凝土气泡检测技术领域，具体涉及一种引气新拌混凝土气泡测定分析一体机。
背景技术
矿用湿喷混凝土掺入引气剂以后，微小气泡以“软骨料”的形式充填堆积在跨尺度颗粒系统中，气泡性能的变化将影响混凝土工作性能。
而目前国内外学者主要研究了混凝土引入气泡后含气量的变化规律，而混凝土引气后通常变化迅速，所以需要及时扫描新拌混凝土，由于现有缺乏混凝土掺入引气剂后短时间内的内部气泡特征及气泡动态变化会导致难以阐明矿用湿喷混凝土从新拌到硬化气泡全周期变化过程。
现有混凝土气泡检测装置设备功能单一，设备简陋，只能通过显微镜观测混凝土表层气泡的局部地区，无法调节位置分别观测混凝土中心处及边沿处的气泡动态变化，研究表层气泡范围过小，导致检测局限性大。
发明内容
本发明旨在提供一种引气新拌混凝土气泡测定分析一体机，全面分析含气混凝土气泡特性、准确分析气泡动态变化过程，解决因缺乏对引气新拌混凝土气泡特性及动态变化过程研究的问题。
为此，本发明所采用的技术方案为：一种引气新拌混凝土气泡测定分析一体机，包括测试箱、扫描模块、数据采集处理模块、观察模块和数据分析模块，所述测试箱包括顶部设有开口的箱体和置于箱体内沿着开口平移的混凝土控温控湿盒，所述箱体内部设有供混凝土控温控湿盒滑动的导轨和推动混凝土控温控湿盒沿导轨滑动的自动推拉杆，混凝土控温控湿盒能调节温度、湿度及作为混凝土掺入引气剂的操作容器，所述扫描模块包括下半部安置在箱体内的环状壳体，以及位于环状壳体内从上往下设置的高压发生器、X-射线管、滤线器、前准直器、探测器前准直器和探测器，所述数据采集处理模块包括位于环状壳体内的数据采集装置和位于测试箱内的计算机处理装置，当自动推拉杆推动混凝土控温控湿盒至环状壳体中心处时，X-射线扫描位于混凝土控温控湿盒内的引气新拌混凝土，探测器能生成电信号并通过数据采集处理模块进行采集处理；所述观察模块包括二维移动平台、位于二维移动平台上的混凝土气泡观察皿和与数据分析模块通过数据线连接的显微镜主体，所述数据分析模块能分析混凝土控温控湿盒内的引气新拌混凝土气泡特征数据，也能记录混凝土气泡观察皿内气泡的动态变化。
作为上述方案的优选，所述数据采集装置包括数据采集器、前置放大器、模数转换器和数字信号传送器，数据采集器能采集探测器转换的电信号，并通过前置放大器放大，模数转换器能将模拟信号转换为数字信号，并通过数字信号传送器将数字信号传送给计算机处理装置，结构设计巧妙，将X-射线扫描引气新拌混凝土的CT图像结果传输到计算机处理装置进行处理，精确了解气泡特征数据；所述计算机处理装置包括计算机、阵列处理器、褶积器、反投影装置，阵列处理器用于图像重建，褶积器用于提高运算速度，能将扫描结果清晰重建。
进一步优选为，所述二维移动平台包括两根左右并列的纵向导轨和一根搭建在纵向导轨上的横向导轨，横向导轨能沿纵向导轨平移并配备有固定横向导轨的定位卡块，所述混凝土气泡观察皿安置在横向导轨上，并能沿横向导轨移动，通过横纵导轨，实现混凝土气泡观察皿的二维移动，方便调整其位置对准显微镜主体，能更好的观察混凝土气泡观察皿内的气泡大小、形状的变化及消融变化。
进一步优选为，所述扫描模块的环状壳体外设有指示灯和手动控制板，方便当数据分析模块控制失效时，能通过手动控制板进行手动控制。
进一步优选为，所述自动推拉杆移动速率小于0.05m/s，避免速度过快影响气泡，且混凝土控温控湿盒的侧面与自动推拉杆端头可拆卸连接，方便取出置入混凝土控温控湿盒。
进一步优选为，所述显微镜主体采用Lecia显微镜，具有高质量光学系统，图像清晰。
进一步优选为，所述数据分析模块包括电脑，所述电脑安装有分析气泡特征数据的Avizo软件、呈现Lecia显微镜拍摄画面的Lecia显微系统软件、记录气泡在Lecia显微系统软件中变化过程的屏幕录制软件，能精确得到关于混凝土气泡体积、气泡直径、不同直径范围内的气泡数量及不同直径范围内的气泡数量占比特征，还能得到气泡大小、形状及消融的动态变化过程。
进一步优选为，所述混凝土控温控湿盒设置有三挡，且第一档0℃温度、40％RH湿度，第二档20℃温度、50％RH湿度，第三档40℃温度、60％RH湿度，就能模拟不同季节环境下的混凝土气泡全周期气泡特征数据，气泡观测更全面。
本发明的有益效果：
(1)填补了市场上缺乏全面分析引气新拌混凝土气泡的气泡特性、气泡动态变化过程的装置空白，能全面分析引气新拌混凝土气泡，研究气泡消融、气泡体积变化，对跨尺度颗粒及气泡交互影响下气泡特性(体积、形状、数量)，研究结果精确可靠。
(2)扫描模块内部结构精妙，高压发生器能产生使X-射线管所需直流高压，X-射线管发射X射线，滤线器提高X光片质量，前准直器调节CT扫描层厚，探测器前准直器用于准直射线和去除散射线，探测器接收X射线并转换为可记录电信号，并通过数据采集装置采集到电信号，从而精准了解新拌混凝土气泡的特性。
(3)观察模块通过调整二维移动平台使混凝土气泡观察皿中心处对准显微镜主体观察正下方，能更清晰精确的观察中心处的混凝土气泡动态变化，还能调节显微镜对准观察皿的边沿处，更清晰精确的观察混凝土气泡边沿处动态变化，并结合数据分析模块完成分析，扫描模块、观察模块共同实现气泡静态特征与动态变化多功能一体化分析，测试精度高，自动化程度高，系统集成度高。
(4)测试箱的顶部设有开口，混凝土控温控湿盒置于箱内并沿开口平移，箱体内部设有供混凝土控温控湿盒滑动的导轨和推动混凝土控温控湿盒沿导轨滑动的自动推拉杆，通过自动推拉杆自动控制推动混凝土控温控湿盒平移，而不需要手动推动，移动速度可以保持匀速，不会发生大的晃动，充分保证混凝土控温控湿盒内的混凝土气泡状态稳定。
(5)扫描模块的外壳呈环状壳体，环状壳体内从上往下设置有高压发生器、X-射线管、滤线器、前准直器、探测器前准直器和探测器，环状壳体的下半部分安装在测试箱内，当自动推拉杆自动控制推动混凝土控温控湿盒平移就能穿过环状壳体，保证扫描模块的内部零件如高压发生器、X-射线管、滤线器、前准直器均对准移动至环状壳体中心处的混凝土控温控湿盒，有效保证扫描效果清晰。
(6)混凝土控温控湿盒能调节温度、湿度及作为混凝土掺入引气剂的操作容器，就能及时扫描检测混凝土内部气泡，就能收集从混凝土引气新拌开始的内部气泡特性，不同的温度、湿度调节也能模拟不同季节环境得到混凝土气泡从新拌到硬化全周期气泡特征数据，全面分析气泡特性。
综上所述，具有研究结果精确可靠、自动化程度高、系统集成度高、装置多功能一体化等优点。
附图说明
图1为本发明的正面半剖视图。
图2为测试箱的结构示意图。
图3为扫描模块的结构示意图。
图4为图3的内部结构正视图。
图5为观察模块和数据分析模块的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：
结合图1—图5所示，一种引气新拌混凝土气泡测定分析一体机，由测试箱1、扫描模块2、数据采集处理模块、观察模块3和数据分析模块4组成。
测试箱1由顶部设有开口的箱体11和置于箱体11内沿着开口平移的混凝土控温控湿盒12组成。
混凝土控温控湿盒12能调节温度、湿度及作为混凝土掺入引气剂的操作容器。
箱体11内部设有供混凝土控温控湿盒12滑动的导轨111和推动混凝土控温控湿盒12沿导轨111滑动的自动推拉杆112。
自动推拉杆112移动速率小于0.05m/s，且混凝土控温控湿盒12的侧面与自动推拉杆112端头可拆卸连接。
扫描模块2由下半部安置在箱体11内的环状壳体，以及位于环状壳体内从上往下设置的高压发生器21、X-射线管22、滤线器23、前准直器24、探测器前准直器25和探测器26组成。
扫描模块2的环状壳体外设有指示灯和手动控制板。
高压发生器21产生使X-射线管所需直流高压，X-射线管22发射X射线，滤线器23提高X光片质量，前准直器24调节CT扫描层厚，探测器前准直器25准直射线和去除散射线，探测器26接收X射线并转换为可记录电信号，
数据采集处理模块由位于环状壳体内的数据采集装置5和位于测试箱1内的计算机处理装置6组成。
数据采集装置5由数据采集器、前置放大器、模数转换器和数字信号传送器组成。
数据采集器能采集探测器26转换的电信号，并通过前置放大器放大，模数转换器能将模拟信号转换为数字信号，并通过数字信号传送器将数字信号传送给计算机处理装置。
计算机处理装置6由计算机、阵列处理器、褶积器、反投影装置组成。
阵列处理器用于图像重建，褶积器用于提高运算速度，将扫描结果CT图像清晰重建。
将安置在混凝土控温控湿盒12内的混凝土掺入引气剂，然后自动推拉杆112推动混凝土控温控湿盒12至环状壳体中心处，X-射线扫描位于混凝土控温控湿盒12内的引气新拌混凝土，探测器26能生成电信号并通过数据采集处理模块进行采集处理。
观察模块3由二维移动平台31、位于二维移动平台31上的混凝土气泡观察皿32和与数据分析模块4通过数据线连接的显微镜主体33组成。
二维移动平台31由两根左右并列的纵向导轨311和一根搭建在纵向导轨311上的横向导轨312组成。
横向导轨312能沿纵向导轨311平移并配备有固定横向导轨312的定位卡块313。
混凝土气泡观察皿32安置在横向导轨312上，并能沿横向导轨312移动。
显微镜主体33采用Lecia显微镜。
数据分析模块4能分析混凝土控温控湿盒12内的引气新拌混凝土气泡特征数据，也能记录混凝土气泡观察皿32内气泡动态变化。
数据分析模块4主要由电脑组成。
电脑安装有分析气泡特征数据的Avizo软件、呈现Lecia显微镜拍摄画面的Lecia显微系统软件、记录气泡在Lecia显微系统软件中变化过程的屏幕录制软件。
自动推拉杆112推动混凝土控温控湿盒12到环状壳体中心处时，数据分析模块4控制扫描模块2运作，X-射线扫描位于混凝土控温控湿盒12内的引气新拌混凝土，通过Avizo软件得到CT图像，得到关于气泡体积、气泡直径、不同直径范围内气泡数量及不同直径范围内气泡数量占比的气泡特征数据。
调节二维移动平台31使混凝土气泡观察皿32依次对准显微镜主体的正下方和边沿处，数据分析模块4通过Lecia显微系统软件观察得到气泡在不同位置处的状态变化，所述状态变化包括气泡大小、形状的变化及消融过程。
Claims (8)
1.一种引气新拌混凝土气泡测定分析一体机，其特征在于：包括测试箱(1)、扫描模块(2)、数据采集处理模块、观察模块(3)和数据分析模块(4)，所述测试箱(1)包括顶部设有开口的箱体(11)和置于箱体(11)内沿着开口平移的混凝土控温控湿盒(12)，所述箱体(11)内部设有供混凝土控温控湿盒(12)滑动的导轨(111)和推动混凝土控温控湿盒(12)沿导轨(111)滑动的自动推拉杆(112)，所述混凝土控温控湿盒(12)能调节温度、湿度及作为混凝土掺入引气剂的操作容器，所述扫描模块(2)包括下半部安置在箱体(11)内的环状壳体，以及位于环状壳体内从上往下设置的高压发生器(21)、X-射线管(22)、滤线器(23)、前准直器(24)、探测器前准直器(25)和探测器(26)，所述数据采集处理模块包括位于环状壳体内的数据采集装置(5)和位于测试箱(1)内的计算机处理装置(6)，当自动推拉杆(112)推动混凝土控温控湿盒(12)至环状壳体中心处时，X-射线扫描位于混凝土控温控湿盒(12)内的引气新拌混凝土，探测器(26)能生成电信号并通过数据采集处理模块进行采集处理；所述观察模块(3)包括二维移动平台(31)、位于二维移动平台(31)上的混凝土气泡观察皿(32)和与数据分析模块(4)通过数据线连接的显微镜主体(33)，所述数据分析模块(4)能分析混凝土控温控湿盒(12)内的引气新拌混凝土气泡特征数据，也能记录混凝土气泡观察皿(32)内气泡动态变化。
2.根据权利要求1所述的一种引气新拌混凝土气泡测定分析一体机，其特征在于：所述数据采集装置(5)包括数据采集器、前置放大器、模数转换器和数字信号传送器，数据采集器能采集探测器(26)转换的电信号，并通过前置放大器放大，模数转换器能将模拟信号转换为数字信号，并通过数字信号传送器将数字信号传送给计算机处理装置；所述计算机处理装置(6)包括计算机、阵列处理器、褶积器、反投影装置。
3.根据权利要求1所述的一种引气新拌混凝土气泡测定分析一体机，其特征在于：所述二维移动平台(31)包括两根左右并列的纵向导轨(311)和一根搭建在纵向导轨(311)上的横向导轨(312)，横向导轨(312)能沿纵向导轨(311)平移并配备有固定横向导轨(312)的定位卡块(313)，所述混凝土气泡观察皿(32)安置在横向导轨(312)上，并能沿横向导轨(312)移动。
4.根据权利要求1所述的一种引气新拌混凝土气泡测定分析一体机，其特征在于：所述扫描模块(2)的环状壳体外设有指示灯和手动控制板。
5.根据权利要求1所述的一种引气新拌混凝土气泡测定分析一体机，其特征在于：所述自动推拉杆(112)移动速率小于0.05m/s，且混凝土控温控湿盒(12)的侧面与自动推拉杆(112)端头可拆卸连接。
6.根据权利要求1所述的一种引气新拌混凝土气泡测定分析一体机，其特征在于：所述显微镜主体(33)采用Lecia显微镜。
7.根据权利要求6所述的一种引气新拌混凝土气泡测定分析一体机，其特征在于：所述数据分析模块(4)包括电脑，所述电脑安装有分析气泡特征数据的Avizo软件、呈现Lecia显微镜拍摄画面的Lecia显微系统软件、记录气泡在Lecia显微系统软件中变化过程的屏幕录制软件。
8.根据权利要求1所述的一种引气新拌混凝土气泡测定分析一体机，其特征在于：所述混凝土控温控湿盒(12)设置有三挡，且第一档0℃温度、40％RH湿度，第二档20℃温度、50％RH湿度，第三档40℃温度、60％RH湿度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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