CN117928462B - 一种多功能混凝土试样表面粗糙度测定与制作装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能混凝土试样表面粗糙度测定与制作装置及其使用方法，属于建筑工程技术领域的土工试验技术领域。包括定位及夹持部、粗糙度量测部、试样表面刻制部及数据采集处理部；相比现有的其他装置，本发明可以极大提高混凝土表面粗糙度量测工作效率、减小工作难度，达到试验仪器多功能化、简单化、轻量化以及自动化等特点，同时也可以刻制不同粗糙度的“随机型”以及“规则型”混凝土表面，使得试验条件粗糙度值不再受制作方式限制，可以达到预期效果。使用方法包括：s1.灌砂法测定粗糙度；s2.分数维法测定粗糙度；s3.混凝土试样表面刻制。
Description
技术领域
本发明属于建筑工程技术领域的土工试验技术领域，具体涉及一种多功能混凝土试样表面粗糙度测定与制作装置及其使用方法。
背景技术
在建筑工程技术领域的土工试验中，土-结构接触面剪切试验是研究某种构(建)筑物结构在土中力学与变形特性的重要手段。接触面剪切特性受诸多因素影响，其中接触面表面粗糙度是影响因素之一。
在对混凝土试块表面粗糙度进行量测时，通常分为“随机型”和“规则型”两种类型进行，对于“随机型”混凝土试块表面粗糙度常采用“灌砂法”和“分数维法”以及其他等方法进行量测。
在对混凝土试块表面粗糙度进行制作时，同样也分为“随机型”和“规则型”两种类型，对于“规则型”混凝土试块表面粗糙度常采用在混凝土试块表面预制或切割打磨不同形状、排列规律的“凹槽”的方法实现。对于“随机型”混凝土试块表面粗糙度，产生的方法则为控制混凝土试块制作时水灰比以及砂石颗粒粒径等，制作结果较为“随机”，可能并不能达到预期的混凝土表面粗糙度大小，因此需要可实现预期粗糙度大小的“随机型”表面刻制装置。
“灌砂法”主要步骤为将待测混凝土试块置于水平平台之上，用4片塑料板环绕混凝土表面，使塑料板的最高平面和混凝土表面凸部最高点齐平，往其中灌入标准砂超过混凝土表面，然后将塑料板顶面抹平。将混凝土试样表面上的砂全部倒入量筒中，测出其体积。即可换算出平均灌砂深度用来表示混凝土表面粗糙度。目前针对灌砂法测粗糙度还没有专业的实验仪器可供使用，多为简易型临时装置。
“分数维法”也是测量混凝土表面粗糙度的常用方法之一，主要方式为测量混凝土表面剖面迹线，并通过一系列数学方法和手段将其转化为试验数据。对于分维仪的，目前市面上较为常见，但主要为卡尺等传统机械装置，处理数据工作量大且较为繁琐。
发明内容
本发明为一种多功能混凝土试样表面粗糙度测定与制作装置及其使用方法，可以同时实现“灌砂法”和“分数维法”两种混凝土表面粗糙度量测方法，以解决传统“灌砂法”测定混凝土表面粗糙度中没有专门仪器以及“分数维法”中仪器量测工作繁琐工作量大的不足之处。
为此，本发明采用如下技术方案：
一种多功能混凝土试样表面粗糙度测定与制作装置，包括定位及夹持部、粗糙度量测部、试样表面刻制部及数据采集处理部；
定位及夹持部包括水平放置的底板，底板的水平度可调；底板的上表面固定有夹持组件，混凝土试样水平放置于底板上，通过夹持组件夹持并固定混凝土试样；
粗糙度量测部包括四个垂直立柱，四个垂直立柱位于混凝土试样的外侧且呈矩形分布，垂直立柱的下端与底板可拆卸连接；围绕混凝土试样的四个侧面分别连接有挡砂板，包括位于混凝土试样前侧的前水平挡砂板、位于混凝土试样左右两侧的两个侧边水平挡砂板、位于混凝土试样尾部的标准砂刮板；标准砂刮板左右两端与两个侧边水平挡砂板滑动连接，标准砂刮板可沿两个侧边水平挡砂板往复滑动，滑动过程中完成刮沙作业；前水平挡砂板和侧边水平挡砂板分别连接于垂直立柱上；前水平挡砂板、侧边水平挡砂板和标准砂刮板上分别内置有水平位移传感器模块，标准砂刮板上还设有垂直位移传感器模块；
试样表面刻制部包括机械臂，机械臂的下端固定部底板上，机械臂的头端连接有刀头，机械臂带动刀头移动并在混凝土试样表面刻槽；
数据采集处理部包括采集数据线和上位机，采集数据线分别与水平位移传感器模块和垂直位移传感器模块信号连接，将采集的位移数据传递至上位机中。
进一步地，所述底板的底面安装有调平装置，调平装置包括4个竖直调平螺杆，通过调平螺杆对底板进行调平；
夹持组件包括固定于底板上表面的导轨槽，导轨槽的两端连接有夹持装置，两个夹持装置用于夹紧混凝土试样；夹持装置包括活动端和固定端，固定端固定连接于底板上，活动端滑动连接于导轨槽上，活动端可沿导轨槽往复移动；活动端与固定端之间连接有导向螺杆和推进螺杆，转动推进螺杆带动活动端沿导轨槽移动。
进一步地，底板上表面固定有纵向水平尺和横向水平尺，通过纵向水平尺和横向水平尺辅助调平底板。
进一步地，所述底板上设有四个垂直立柱固定端，垂直立柱固定端上形成外螺纹；四个垂直立柱的下端形成对应的内螺纹，垂直立柱分别与四个垂直立柱固定端螺旋连接。
进一步地，垂直位移传感器模块上夹持有位移传感器，通过位移传感器紧固螺丝紧固，位移传感器中活动杆一端为位移传感器触头，另一端为位移传感器拉杆，在量测过程中通过提起位移传感器拉杆移除位移传感器触头。
一种多功能混凝土试样表面粗糙度测定方法，包括上述的多功能混凝土试样表面粗糙度测定与制作装置，包括以下步骤：
s1.灌砂法测定粗糙度：
s11.将底板调整至水平状态；
s12.在底板中心位置放置混凝土试块，并利用夹持组件固定，保证混凝土试块与底板之间不发生错动；
s13.将4根垂直立柱连接固定至底板上；
s14.在垂直立柱上安装水平挡砂板和标准砂刮板，将标准砂刮板恢复至初始状态；
s15.调整水平挡砂板的高度，使水平挡砂板上沿与混凝土试块上表面最高处平齐；
s16.在混凝土试块上表面处、水平挡砂板范围内铺设标准砂至略高于水平挡砂板上沿，之后拨动标准砂刮板由初始位置至终止位置刮除多余标准砂，之后清理装置以外余砂，后收集混凝土试块表面水平挡砂板范围内标准砂完成体积量测，即可完成灌砂法测定粗糙度；
s17.计算平均灌砂深度用来表示混凝土表面粗糙度；
测定原理：
式中，R—平均灌砂深度，灌砂法中表示粗糙度；V—标准砂体积；A—混凝土试块表面面积；
s2.分数维法测定粗糙度：
s21.将底板调整至水平状态；
s22.在底板中心位置放置混凝土试块，并利用夹持组件固定，保证混凝土试块与底板之间不发生错动；
s23.将4根垂直立柱连接固定至底板上；
s24.在垂直立柱上安装水平挡砂板和标准砂刮板，将标准砂刮板恢复至初始状态；
s25.调整水平挡砂板的高度，至水平挡砂板上表面与待测混凝土试块上表面存在间距；
s26.在标准砂刮板上安装垂直位移传感器模块，安装完垂直位移传感器模块且传感器触头接触混凝土表面后，传感器触头活动范围处于传感器量程之内即可；将垂直位移传感器模块通过导线连接至上位机；
s27.提起垂直位移传感器拉杆移除传感器触头，并通过滑动垂直位移传感器模块与标准砂刮板调节传感器触头，使传感器触头位于坐标原点处，且混凝土试块恰好整体位于坐标系的第一象限处，坐标系的坐标轴与混凝土试块边缘重合，然后旋紧垂直位移传感器模块限位螺丝；
s28.放下垂直位移传感器拉杆施加传感器触头，此时传感器触头与混凝土试块表面接触且位于一角点，随后在数据采集处理部中将所有传感器读数清零；
s29.通过移动标准砂刮板和调节位移传感器触头获取某一迹线的深度值，从而测得粗糙度；
s3.混凝土试样表面刻制：
s31.将底板调整至水平状态；
s32.在底板中心位置放置混凝土试块，并利用夹持组件固定，保证混凝土试块与底板之间不发生错动；
s33.试样表面刻制部内预制有刻槽路径，不同刻槽路径对应不同的刀头行走路线和刻槽深度；
s34.通过机械臂带动刀头按照预定程序移动，刀头按照设定程序在混凝土试块的表面刻槽，刻槽结束后机械臂带动刀头回归初始位置。
本发明的有益效果在于：
1.本发明可以专门应用于“灌砂法”测定混凝土表面粗糙度，多次量测过程中其操作方法也一致，而传统的人工制作临时性挡板在多次操作后由于操作精确度不一容易引起偶然性误差；
2.本发明的多功能体现在将混凝土表面粗糙度量测方法——灌砂法以及分数维法，两者同时应用于同一装置，只需进行简单安装、操作即可获取两种量测方法下的粗糙度数据，使用过程更加便捷，仪器成本减小；
3.本发明可根据用户自定义数字模型对混凝土表面进行刻制，可以实现“规则型”与“随机型”混凝土表面粗糙度的自定义刻制，可以减小试验中的随机性，使得试样表面粗糙度大小值能够达到预期效果；
4.本发明可以根据量测方法的不同对装置的部分部件和仪表进行解除和自定义安装，可以防止各部件的相互影响，使用较为灵活便捷；
5.本发明设置混凝土试块夹持装置，在进行混凝土表面粗糙度量测工作时可以起到较好的固定作用，防止在量测时混凝土试块滑动错位，影响量测精度；
6.本发明中所述粗糙度量测系统，为避免安装挡砂板时倾斜带来的量测误差，在机架底板设置水平尺及调平装置，挡砂板上固定套管内径与垂直立柱一致，且固定套管具有一定长度，因此，在使用过程中整个装置均可保持水平状态，可以有效提升量测精确度；
7.本发明中所述标准砂刮板结构形式一定，可以实现标准砂的精确刮除，减少由于采用其他人工方式刮砂引起的偶然误差；
8.本发明中设置数据采集处理系统，可以实现数据采集处理的自动化，提高工作效率。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明定位及夹持部的结构示意图；
图3是本发明粗糙度量测部的结构示意图；
图4是本发明数据采集处理部的示意图；
图5是本发明试样表面刻制部的结构示意图；
图6是本发明水平挡砂板/标准砂刮板的结构示意图；
图中：1-定位及夹持部：11-底板；111-底板导轨槽；112-垂直立柱固定端；12-固定端；13-活动端；131-活动端导杆；14-夹持装置推进螺杆；15-纵向水平尺；16-横向水平尺；17-调平装置。
2-粗糙度量测部：21-可拆卸垂直固定装置；22-垂直立柱；23-水平挡砂板；231-第一水平挡砂板；232-第二水平挡砂板；233-水平挡砂板固定套管；2331-固定套管加强肋；2332-固定套管螺栓；24-标准砂刮板；25-垂直位移传感器模块；251-位移传感器；2511-位移传感器拉杆；2512-位移传感器触头；252-位移传感器紧固螺丝；253-垂直位移传感器模块限位螺丝；26-混凝土试块。
3-数据采集处理部：31-数据处理装置；32-数据处理端接线柱；33-采集数据线；34-量测仪表端接线柱。
4-试样表面刻制部：41-机械臂固定底座；42-多自由度机械臂；43-刻制系统机头；431-刀头夹具；432-刀头。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
一种多功能混凝土试样表面粗糙度测定与制作装置，主要由定位及夹持部1、粗糙度量测部2、试样表面刻制部4以及数据采集处理部3四部分构成。
1.定位及夹持部1，主要由底板11、定位部分以及夹持部分组成，定位部分包括水平尺15～16、调平装置17两部分组成；夹持部分由推进方向相反的两个夹持装置组成。
2.底板11为整个装置的承载部件，底部安装调平装置17，底板11其上有导轨槽111以及垂直立柱固定端112，导轨槽111兼具夹持装置活动端13的行进导向作用以及底板11本身与混凝土试块26之间的防滑作用。垂直立柱固定端112用于连接粗糙度量测部，连接方式为可拆卸连接。
3.定位部分中水平尺分为纵向水平尺15和横向水平尺16，均安装于底板11上表面；调平装置17由4个调平螺杆组成，安装于底板11底部，可通过调节4个调平螺杆的旋入高度实现整个装置的水平度，调节过程中与水平尺15～16配合使用。
4.夹持部分中夹持装置由固定端12、活动端13以及夹持装置推进螺杆14组成。活动端13底部设置滑动导轨，嵌于底板表面导轨槽111，活动端13沿导轨槽111滑动，活动端13侧面沿活动方向向外布置活动端导杆131穿过固定端12处孔洞，夹持装置推进螺杆14与活动端13之间铰接，可自由转动，与固定端12螺纹咬合连接，旋转夹持装置推进螺杆14，活动端13沿活动方向移动，一对夹持装置共同作用达到夹持混凝土试块26的目的。
5.粗糙度量测部3，如图2和4所示，由主要由垂直立柱22、水平挡砂板(内置纵向水平位移传感器模块)23、标准砂刮板(内置横向水平位移传感器模块)24以及垂直位移传感器模块25四大部分构成，整体固定于底板11中心位置，并且可拆卸连接固定。其中，垂直立柱22由可拆卸垂直固定装置21和底板11上对应位置的垂直立柱固定端112共同夹持固定，并可拆卸。水平挡砂板23及标准砂刮板24整体嵌套于4根垂直立柱22之上，由固定套管螺栓2332紧固。
6.水平挡砂板23及标准砂刮板24整体嵌套于垂直立柱22之上，其中水平挡砂板23由侧边第一水平挡砂板(内置纵向水平位移传感器模块)231、侧边第二水平挡砂板232以及底边底板整体连接构成，为整体结构。水平挡砂板固定套管233整体贯通于底边底板，之间由固定套管加强肋2331加强连接，三者为整体结构。水平挡砂板固定套管233侧面安装固定套管螺栓2332，用于将水平挡砂板23紧固于垂直立柱22之上。
7.侧边第二水平挡砂板232为普通挡板，而侧边第一水平挡砂板231截面为空心截面，标准砂刮板24上设置与侧边第一水平挡砂板231空心截面形状大小一致截面的连接端，标准砂刮板24通过连接端嵌套于第一水平挡砂板231上部，标准砂刮板24底部与第一水平挡砂板231上部平齐。第一水平挡砂板231后端部为实心截面，实心截面处为标准砂刮板24终止位置。
8.垂直位移传感器模块25嵌套于标准砂刮板24之上，与标准砂刮板24和第一水平挡砂板231间的连接方式类似，标准砂刮板24截面为空心截面，垂直位移传感器模块25上设置与空心截面形状大小一致截面的连接端，垂直位移传感器模块25通过连接端嵌套于标准砂刮板24上部。
9.垂直位移传感器模块25上夹持有位移传感器251，通过位移传感器紧固螺丝252紧固，位移传感器251中活动杆一端为位移传感器触头2512，另一端为位移传感器拉杆2511，在量测过程中通过提起位移传感器拉杆2511移除位移传感器触头2512，整个垂直位移传感器模块25在标准砂刮板24上的活动可由垂直位移传感器模块限位螺丝253进行限制。
10.第一水平挡砂板231、标准砂刮板24中分别内置水平位移传感器模块，第一水平挡砂板231与标准砂刮板24嵌套连接过程中同时连接内置传感器端头，标准砂刮板24沿第一水平挡砂板231滑动时可读取滑动位移值。同理，标准砂刮板24与垂直位移传感器模块25嵌套连接过程中同时连接内置传感器端头，垂直位移传感器模块25沿标准砂刮板24滑动时可读取滑动位移值。
11.数据采集处理部3，主要由数据处理装置31构成，通过数据处理端接线柱32、采集数据线33以及量测仪表端接线柱34等部件与粗糙度量测部2可拆卸连接，结构形式简洁。
12.数据采集处理部3中数据处理装置31为量测数据处理核心装置，包含至少以下功能：①水平位移传感器及垂直位移传感器的自动读数；②水平位移传感器及垂直位移传感器的读数清零；③水平位移传感器及垂直位移传感器读数的存储与导出；④以两个方向水平位移传感器的读数为坐标值及垂直位移传感器的读数为深度值进行绘图并存储、导出数据图表。
13.试样表面刻制部4核心结构为多自由度机械臂42，多自由度机械臂42底部为机械臂固定底座41，为试样表面刻制部4与底板11之间连接部位，顶部为刻制系统机头43，利用不同刀头通过旋转的方式实现混凝土试样表面刻制；刀头夹具431位于刻制系统机头43上，用于夹持不同刀头432。
一种多功能混凝土试样表面粗糙度测定方法，包括以下步骤：
使用方法：
s1.灌砂法测定粗糙度：
s11.旋转调节底板11下方4个调平装置17，使得底板11上方纵向水平尺15、横向水平尺16均处于水平状态；
s12.在底板11中心位置放置混凝土试块26，并利用夹持装置固定，保证混凝土试块26与底板11之间不发生错动；
s13.将4根垂直立柱22通过可拆卸垂直固定装置21与底板处垂直立柱固定端112紧固连接；
s14.准备水平挡砂板23，将其上标准砂刮板24恢复至初始状态，并将水平挡砂板23之上固定套管螺栓2332旋至松弛状态；
s15.将水平挡砂板23之上水平挡砂板固定套管233对准垂直立柱22从上往下移动，至水平挡砂板23上表面与待测混凝土试块26上表面最高处保持平齐，之后旋紧固定套管螺栓2332，完成铺砂前准备；
s16.在混凝土试块26上表面处、水平挡砂板23范围内铺设标准砂至略高于水平挡砂板23上沿，之后拨动标准砂刮板24由初始位置至终止位置刮除多余标准砂，之后清理装置以外余砂，后倾倒水平挡砂板23范围内标准砂完成体积(V)量测，即可完成灌砂法测定粗糙度全部步骤；
s17.根据相关数学表达式计算平均灌砂深度用来表示混凝土表面粗糙度。
测定原理：
式中，R—平均灌砂深度,灌砂法中表示粗糙度；
V—标准砂体积；
A—混凝土试块表面面积。
注意事项：
z11.在“灌砂法”测定混凝土表面粗糙度时，数据采集处理部3、垂直位移传感器模块25均无需安装，可通过量测仪表端接线柱34、垂直位移传感器模块限位螺丝253分别解除。
s2.分数维法测定粗糙度：
s21.旋转调节底板11下方4个调平装置17，使得底板11上方纵向水平尺15、横向水平尺16均处于水平状态；
s22.在底板11中心位置放置混凝土试块26，并利用夹持装置固定，保证试块26与底板11之间不发生错动；
s23.将4根垂直立柱22通过可拆卸垂直固定装置21与底板处垂直立柱固定端112紧固连接；
s24.准备水平挡砂板23，将其上标准砂刮板24恢复至初始状态，并将水平挡砂板23之上固定套管螺栓2332旋至松弛状态；
s25.将水平挡砂板23之上水平挡砂板固定套管233对准垂直立柱22从上往下移动，至水平挡砂板23上表面与待测混凝土试块26上表面存在些许距离(安装完垂直位移传感器模块25上位移传感器251且位移传感器触头2512接触混凝土表面后，位移传感器触头2512活动范围处于位移传感器251量程之内均可)，之后旋紧固定套管螺栓2332；
s26.安装垂直位移传感器模块25于标准砂刮板24之上，通过量测仪表端接线柱(34)连接数据采集处理部3并做好数据采集前准备工作；
s27.提起位移传感器拉杆2511移除位移传感器触头2512并通过滑动垂直位移传感器模块25与标准砂刮板24调节位移传感器触头2512，使其位于坐标原点(假想)上方而混凝土试块26恰好整体位于第一象限(假想)，坐标轴(假想)与混凝土边缘重合，然后旋紧垂直位移传感器模块限位螺丝253；
s28.放下位移传感器拉杆2511施加位移传感器触头2512，此时位移传感器触头2512与混凝土试块26表面接触且位于一角点，随后在数据采集处理部3中将所有传感器读数清零；
s29.通过移动标准砂刮板24和调节位移传感器触头2512获取某一迹线的深度值。
注意事项：
z21.在分数维法测定粗糙度过程中，移动标准砂刮板24和垂直位移传感器模块25时必须提前提起位移传感器拉杆2511移除位移传感器触头2512，否则将导致位移传感器触头2512损坏。
测定原理：
曲线的分数维定义是：设具有分形特征的曲线，它是由N条等长直线段接成的折线段，若此折线段两端的距离与这些直线段长度之比为1/r，则曲线的维数D为：
D＝lg N/lg(1/r)
可得：
N＝(1/r)D＝r-D
当起始线段的长度为单位长度时，r可看作是小直线段长度。当划分过程一直持续下去，r逐渐变小，由前式得到的折线段数目越来越多，曲线总长度为：
L(r)＝Nr＝r(1-D)
前式中给出了起始线段为单位长度时D、N、r、L四者关系。如果起始线段不是单位长度而是L0，则所测量的折线长度将满足：
L＝L0r(1-D)
lgL＝lgL0+(1-D)lgr
沿与混凝土表面相垂直的方向将试块切割成小薄片，切割面与表面的交线即是迹线。用不同的步距r测出迹线不同的长度，代入前式，在lgL～lgr坐标系下进行回归，即可求得混凝土表面的分数维D。
s3.混凝土试样表面刻制：
s31.旋转调节底板11下方4个调平装置17，使得底板11上方纵向水平尺15、横向水平尺16均处于水平状态；
s32.在底板11中心位置放置混凝土试块26，并利用夹持装置固定，保证试块26与底板11之间不发生错动；
s33.准备自定义混凝土表面粗糙度三维数字模型，模型中含有自定义混凝土表面坐标以及深度值，微调机械臂刀头处于混凝土表面某角点；
s34.系统软件内部根据当前刀头停留位置坐标值及深度值并结合模型计算出相对坐标值和相对深度值。确保数据无误后启动刻制系统进行混凝土试块表面自动刻制，待刻制完成后系统自动停止工作并关闭，机械臂刀头回归初始位置。
Claims (5)
1.一种多功能混凝土试样表面粗糙度测定与制作装置，其特征在于，包括定位及夹持部、粗糙度量测部、试样表面刻制部及数据采集处理部；
定位及夹持部包括水平放置的底板，底板的水平度可调；底板的上表面固定有夹持组件，混凝土试样水平放置于底板上，通过夹持组件夹持并固定混凝土试样；
粗糙度量测部包括四个垂直立柱，四个垂直立柱位于混凝土试样的外侧且呈矩形分布，垂直立柱的下端与底板可拆卸连接；围绕混凝土试样的四个侧面分别连接有挡砂板，包括位于混凝土试样前侧、后侧的两个前水平挡砂板，位于混凝土试样左右两侧的两个侧边水平挡砂板，位于混凝土试样尾部且整体位于挡沙板顶部，下表面紧贴挡沙板顶端的标准砂刮板；标准砂刮板左右两端与两个侧边水平挡砂板滑动连接，标准砂刮板可沿两个侧边水平挡砂板往复滑动，滑动过程中完成刮沙作业；前水平挡砂板和侧边水平挡砂板分别连接于垂直立柱上；前水平挡砂板、侧边水平挡砂板和标准砂刮板上分别内置有水平位移传感器模块，标准砂刮板上还设有垂直位移传感器模块；
试样表面刻制部包括机械臂，机械臂的下端固定于底板上，机械臂的头端连接有刀头，机械臂带动刀头移动并在混凝土试样表面刻槽；
数据采集处理部包括采集数据线和上位机，采集数据线分别与水平位移传感器模块和垂直位移传感器模块信号连接，将采集的位移数据传递至上位机中；
所述多功能混凝土试样表面粗糙度测定与制作装置的使用方法包括以下步骤：
s1.灌砂法测定粗糙度：
s11.将底板调整至水平状态；
s12.在底板中心位置放置混凝土试块，并利用夹持组件固定，保证混凝土试块与底板之间不发生错动；
s13.将4根垂直立柱连接固定至底板上；
s14.在垂直立柱上安装水平挡砂板和标准砂刮板，将标准砂刮板恢复至初始状态；
s15.调整水平挡砂板的高度，使水平挡砂板上沿与混凝土试块上表面最高处平齐；
s16.在混凝土试块上表面处、水平挡砂板范围内铺设标准砂至略高于水平挡砂板上沿，之后拨动标准砂刮板由初始位置至终止位置刮除多余标准砂，之后清理装置以外余砂，后收集混凝土试块表面水平挡砂板范围内标准砂完成体积量测，即可完成灌砂法测定粗糙度；
s17.计算平均灌砂深度用来表示混凝土表面粗糙度；
测定原理：
R=V/A
式中，R—平均灌砂深度，灌砂法中表示粗糙度；V—标准砂体积；A—混凝土试块表面面积；
s2.分数维法测定粗糙度：
s21.将底板调整至水平状态；
s22.在底板中心位置放置混凝土试块，并利用夹持组件固定，保证混凝土试块与底板之间不发生错动；
s23.将4根垂直立柱连接固定至底板上；
s24.在垂直立柱上安装水平挡砂板和标准砂刮板，将标准砂刮板恢复至初始状态；
s25.调整水平挡砂板的高度，至水平挡砂板上表面与待测混凝土试块上表面存在间距；
s26.在标准砂刮板上安装垂直位移传感器模块，安装完垂直位移传感器模块且传感器触头接触混凝土表面后，传感器触头活动范围处于传感器量程之内即可；将垂直位移传感器模块通过导线连接至上位机；
s27.提起垂直位移传感器拉杆移除传感器触头，并通过滑动垂直位移传感器模块与标准砂刮板调节传感器触头，使传感器触头位于坐标原点处，且混凝土试块恰好整体位于坐标系的第一象限处，坐标系的坐标轴与混凝土试块边缘重合，然后旋紧垂直位移传感器模块限位螺丝；
s28.放下垂直位移传感器拉杆施加传感器触头，此时传感器触头与混凝土试块表面接触且位于一角点，随后在数据采集处理部中将所有传感器读数清零；
s29.通过移动标准砂刮板和调节位移传感器触头获取某一迹线的深度值，从而测得粗糙度；
s3.混凝土试样表面刻制：
s31.将底板调整至水平状态；
s32. 在底板中心位置放置混凝土试块，并利用夹持组件固定，保证混凝土试块与底板之间不发生错动；
s33.试样表面刻制部内预制有刻槽路径，不同刻槽路径对应不同的刀头行走路线和刻槽深度；
s34.通过机械臂带动刀头按照预定程序移动，刀头按照设定程序在混凝土试块的表面刻槽，刻槽结束后机械臂带动刀头回归初始位置。
2.根据权利要求1所述的多功能混凝土试样表面粗糙度测定与制作装置，其特征在于，所述底板的底面安装有调平装置，调平装置包括4个竖直调平螺杆，通过调平螺杆对底板进行调平；
夹持组件包括固定于底板上表面的导轨槽，导轨槽的两端连接有夹持装置，两个夹持装置用于夹紧混凝土试样；夹持装置包括活动端和固定端，固定端固定连接于底板上，活动端滑动连接于导轨槽上，活动端可沿导轨槽往复移动；活动端与固定端之间连接有导向螺杆和推进螺杆，转动推进螺杆带动活动端沿导轨槽移动。
3.根据权利要求2所述的多功能混凝土试样表面粗糙度测定与制作装置，其特征在于，底板上表面固定有纵向水平尺和横向水平尺，通过纵向水平尺和横向水平尺辅助调平底板。
4.根据权利要求3所述的多功能混凝土试样表面粗糙度测定与制作装置，其特征在于，所述底板上设有四个垂直立柱固定端，垂直立柱固定端上端与四个垂直立柱固定端可拆卸连接。
5.根据权利要求4所述的多功能混凝土试样表面粗糙度测定与制作装置，其特征在于，垂直位移传感器模块上夹持有位移传感器，通过位移传感器紧固螺丝紧固，位移传感器中活动杆一端为位移传感器触头，另一端为位移传感器拉杆，在量测过程中通过提起位移传感器拉杆移除位移传感器触头。
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|---|---|---|---|
| CN202410132876.5A CN117928462B (zh) | 2024-01-31 | 2024-01-31 | 一种多功能混凝土试样表面粗糙度测定与制作装置及其使用方法 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117928462A (zh) | 2024-04-26 |
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