CN203337463U - 拉脱法检测混凝土抗压强度的仪器 - Google Patents
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Abstract
一种拉脱法检测混凝土抗压强度的仪器，由拉托装置和数据采集装置组成，拉托装置包括有加力机构、压力感应机构、拉托机构和反力架，数据采集装置通过数据线与拉托装置中的压力感应机构连接，加力机构包括减速机壳体、蜗杆、减速机手柄、蜗轮、以及插在蜗轮中的花键，压力感应机构包括压力传感器、转换套筒、以及搭放在转换套筒上的压紧螺母，拉托机构包括提拉杆，提升块，固定盘，至少三瓣卡爪，以及连杆机构，连杆机构至少有三组，每组连杆机构均包括导力杆、杠杆力臂和平衡杆。使用拉脱法检测混凝土抗压强度的仪器时，被拉脱的混凝土芯样没有被扭断的危险，并且可以控制拉托机构的夹的速度，使用起来更省力。
Description
技术领域
本实用新型涉及混凝土强度检测技术领域，特别是一种检测混凝土抗压强度的装置。
背景技术
目前常用的混凝土强度检测技术和方法有无损检测和破损检测两种。所述无损检测分为回弹法、综合法、超声法等，它是利用混凝土表面硬度、碳化深度和声学参数换算混凝土强度，无损检测操作方便，但检测结果误差较大。所述破损检测又分为钻芯法、后装拔出法、贯入法、后锚固法、拔出法等，它是利用规定的试件力学参数换算混凝土强度，破损检测结果精度较高，但是混凝土破损大，而且存在工序多、操作不便等缺点，如常用的钻芯法，其芯样试件钻取、切割和两端面平行度、端面与轴线垂直度处理及试件制作工序、操作过程等都较为繁琐，而拉托法虽然对结构损伤小，但因采用环氧树脂将拉托机构与芯样粘结，因此受温度因素影响大，操作时间长，需要干燥待产生强度后才可操作，因此宜出现滑脱，同时还会产生环境污染。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种即可以无损检测混凝土、又具有检测结果精度高的拉脱法检测混凝土抗压强度的仪器。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种拉脱法检测混凝土抗压强度的仪器，由拉托装置和数据采集装置组成，所述拉托装置包括有加力机构、压力感应机构、拉托机构和反力架，所述数据采集装置通过数据线与拉托装置中的压力感应机构连接，其特征在于：
所述加力机构包括减速机壳体、设置在减速器壳体内并且输入端穿过减速器壳体至减速器壳体外的蜗杆、位于减速器壳体外并且与蜗杆的输入端驱动连接的减速机手柄、设置在减速器壳体内并且与蜗杆啮合的蜗轮、以及插在蜗轮中的花键，所述花键的上端面上设有传力杆，花键的下端面上设有螺孔。
所述压力感应机构包括固定在减速机壳体上表面上的压力传感器、固定在压力传感器上端的转换套筒、以及搭放在转换套筒上的压紧螺母，所述花键上的传力杆由下向上依次穿过减速机壳体、压力传感器和转换套筒后，与搭放在转换套筒上的压紧螺母螺纹连接；
所述拉托机构包括上端由下至上穿过减速机壳体并且螺纹连接在花键的螺孔中的提拉杆，螺纹连接在提拉杆下部的提升块，位于提拉杆下方、并且均布有至少三组固定盘连接杆的固定盘，位于固定盘下方、并且由弧形夹头和设在弧形夹头外侧壁上的卡爪连接杆构成的至少三瓣卡爪，以及将提升块、固定盘和卡爪连接在一起的连杆机构；
所述连杆机构至少有三组，每组连杆机构均包括导力杆、杠杆力臂和平衡杆，其中导力杆的一端铰接连接在提升块上，导力杆的另一端与杠杆力臂的上端铰接连接，杠杆力臂的中段铰接连接在固定盘连接杆上，杠杆力臂的下端铰接连接在卡爪连接杆上，所述平衡杆位于杠杆力臂的内侧或外侧，并且平衡杆的上端铰接连接在固定盘连接杆上、下端铰接连接在卡爪连接杆上。
所述反力架为连接在减速机壳体下表面上的至少三根支撑杆。
所述加力机构还可包括套在压紧螺母上方的传力杆上的轴用挡圈。
所述压力感应机构还可包括螺纹连接在转换套筒上端的转换套筒密封盖。
所述拉托机构还可包括螺纹连接在提拉杆下端的开槽螺母，并且该开槽螺母的上表面压在提升块的下表面上。
所述拉托装置还可包括连接在连杆机构上的外壳体和连接在相邻的两个外壳体之间的外壳固定板。
所述支撑杆的下端可设有球形头，有一个可相对球形头万向转动的调节支腿通过弹簧卡子连接在球形头上。
所述减速机壳体可由减速器上盖和减速器下盖通过螺纹紧固件连接而成。
与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果：本实用新型是一种即可以无损检测混凝土、又具有检测结果精度高的拉脱法检测混凝土抗压强度的仪器。
本实用新型是一种专用的混凝土拉脱装置，可对混凝土芯样轴向施加垂直于承压面的拉脱力，使受拉芯样沿轴向拉脱破坏，并根据拉脱拉应力来推定混凝土强度。
本实用新型对被测混凝土的损伤很小，被测混凝土上的钻孔深度仅为毫米级别（40mm～45mm），所以适合检测钢筋配置密集的混凝土，属于混凝土无损检测新型技术。
本实用新型针对的是被测混凝土的内部强度的检测，其测试精度比传统方法更高，检测方便快捷。
本实用新型检测龄期范围广，凡能钻制成型的抗拉试件都适用，适用混凝土龄期可至14天，可为预应力混凝土的张拉和放张以及混凝土早龄期的施工提供技术数据。
本实用新型适用于C10-C100的结构工程混凝土强度的检测，具有工序少、操作简单方便、准确快捷、成本低、适用性强的优点。
本实用新型对被测混凝土的形状没有特别限制，测试部位限制较小，被测混凝土不需任何加工处理（现场测试位置的表面无需处理，钻成的混凝土芯样也不需处理）。
本实用新型可检测出混凝土的抗压强度，与目前已有的其他混凝土强度检测方法有实质性的不同，具有很好的推广应用价值，能更好的完善和丰富混凝土强度检测技术。
本实用新型具有简单、快捷、不需要对试件进行加工、对结构损伤小、可以检测不同龄期的混凝土抗压强度的特点。
本实用新型中的拉托装置与提拉式直拔装置（申请公布号为CN102866056A、申请公布日为2013年01月09日的中国专利申请）相比，有以下几点好处：1、提拉式直拔装置中的扭力手柄的转动平面与提拉杆的移动方向垂直，在扭矩的作用下，被提拉的混凝土芯样会承受一定的扭矩，所以有被扭断的危险，而本实用新型中的减速机手柄的转动平面与提拉杆移动的方向是平行的，所以没有对混凝土芯样产生扭矩的趋势，因此被提拉的混凝土芯样受力更好，没有被扭断的危险；2、本实用新型中的拉托装置的加力机构可以控制拉托机构夹紧或松开，以及夹紧或松开的速度，而提拉式直拔装置不行；3、本实用新型中的拉托装置的加力机构使用起来更省力；4、本实用新型中的拉托装置的结构更加紧凑，更合理，更好看。
附图说明
下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
图1是本实用新型的主视示意图。
图2是图1的右视示意图。
图3是图1的俯视示意图。
图4是图1中A-A剖面的示意图。
图5是图1中B-B剖面的示意图。
图6是图2中C-C剖面的示意图。
图7是图3中D-D剖面的示意图。
图8是花键的示意图。
图9是图8的俯视示意图。
图10是提升块的示意图。
图11是固定盘的示意图。
图12是卡爪的示意图。
图13是减速机手柄的主视示意图。
图14是图13的俯视示意图。
图15是减速器上盖的示意图。
图16是减速器下盖的示意图。
图17是外壳体的示意图。
图18是外壳固定板的示意图。
附图标记：1－减速机壳体、1.1－减速器上盖、1.2－减速器下盖、2－蜗杆、3－减速机手柄、4－蜗轮、5－花键、5.1－传力杆、5.2－螺孔；
6－压力传感器、7－转换套筒、8－压紧螺母、9－轴用挡圈、10－转换套筒密封盖；
11－提拉杆、12－提升块、13－固定盘、13.1－固定盘连接杆、14－卡爪、14.1－弧形夹头、14.2－卡爪连接杆、15－导力杆、16－杠杆力臂、17－平衡杆、18－开槽螺母；
19－支撑杆、19.1－球形头、20－调节支腿、21－弹簧卡子；
22－外壳体、23－外壳固定板；
24－轴承垫圈和止推轴承、25－深沟球轴承、26－直线轴承、27－直线轴承固定母、28－十字头螺栓。
具体实施方式
实施例参见图1-3所示，这种拉脱法检测混凝土抗压强度的仪器，由拉托装置和数据采集装置组成，所述拉托装置包括有加力机构、压力感应机构、拉托机构和反力架，所述数据采集装置通过数据线与拉托装置中的压力感应机构连接。
本实施例中，拉托装置还包括通过十字头螺栓28连接在连杆机构上的外壳体22和通过十字头螺栓28连接在相邻的两个外壳体22之间的外壳固定板23（参见图17、图18），外壳体22和外壳固定板23使拉托装置更加美观、同时也可以起到一定的防护作用。
本实施例中，数据采集装置是一种配有数字采集器的拉脱仪，是一种通用型便携式推拉力测试仪器，是在市场上购买得到的，具有体积小、重量轻、易携带、功能多、精度高、可曲线捕捉全测试过程、操作简单、功能齐全等特点，适用于各种产品的推拉力测试、插拔力测试、破坏性试验等，并可结合各种测试机台和夹具组成不同用途的小型试验机。
参见图1-3、图4、图7-9，所述加力机构包括减速机壳体1、设置在减速器壳体1内并且输入端穿过减速器壳体至减速器壳体外的蜗杆2、位于减速器壳体外并且与蜗杆的输入端驱动连接的减速机手柄3（参见图13、图14）、设置在减速器壳体内并且与蜗杆2啮合的蜗轮4、以及插在蜗轮4中的花键5，所述花键5的上端面上设有传力杆5.1，花键5的下端面上设有螺孔5.2；本实施例中，加力机构还包括套在压紧螺母8上方的传力杆5.1上的轴用挡圈9，所述减速机壳体1由减速器上盖1.1和减速器下盖1.2通过螺纹紧固件连接而成。
参见图1-3、图4、图7，所述压力感应机构包括固定在减速机壳体上表面上的压力传感器6、固定在压力传感器6上端的转换套筒7、以及搭放在转换套筒7上的压紧螺母8，所述花键5上的传力杆5.1由下向上依次穿过减速机壳体1、压力传感器6和转换套筒7后，与搭放在转换套筒7上的压紧螺母8螺纹连接；本实施例中，压力感应机构还包括螺纹连接在转换套筒7上端的转换套筒密封盖10。
参见图1-4、图7，所述拉托机构包括上端由下至上穿过减速机壳体并且螺纹连接在花键5的螺孔5.2中的提拉杆11，螺纹连接在提拉杆11下部的提升块12（参见图10），位于提拉杆下方、并且均布有至少三组固定盘连接杆13.1的固定盘13（参见图11），位于固定盘下方、并且由弧形夹头14.1和设在弧形夹头外侧壁上的卡爪连接杆14.2构成的至少三瓣卡爪14（参见图12），以及将提升块12、固定盘13和卡爪14连接在一起的连杆机构；本实施例中，拉托机构还包括螺纹连接在提拉杆11下端的开槽螺母18，并且该开槽螺母18的上表面压在提升块12的下表面上。
参见图4、图7，所述连杆机构至少有三组，每组连杆机构均包括导力杆15、杠杆力臂16和平衡杆17，其中导力杆15的一端铰接连接在提升块12上，导力杆15的另一端与杠杆力臂16的上端铰接连接，杠杆力臂16的中段铰接连接在固定盘连接杆13.1上，杠杆力臂16的下端铰接连接在卡爪连接杆14.2上，所述平衡杆17位于杠杆力臂16的内侧或外侧，并且平衡杆17的上端铰接连接在固定盘连接杆13.1上、下端铰接连接在卡爪连接杆14.2上；
参见图1-4、图7，所述反力架为连接在减速机壳体1下表面上的至少三根支撑杆19，支撑杆19也可以叫做反力杆，支撑杆19通过螺栓连接在减速机壳体1上。
参见图4、图7，本实施例中，支撑杆19的下端设有球形头19.1，有一个可相对球形头万向转动的调节支腿20通过弹簧卡子21连接在球形头上。所述调节支腿20是一种可调节提拉杆的轴心线与混凝土芯样（芯样试件）的轴线始终为平行关系的万向脚。反力杆增加微调的万向脚，便于与混凝土芯样的轴线对中。
这种拉脱法检测混凝土抗压强度的方法，其步骤如下：步骤一、在被测混凝土上选择N个位置作为钻制混凝土芯样（芯样试件）的拉脱试件部位，在选取好的拉脱试件部位处钻制圆柱形的混凝土芯样（本实施例中，采用内径Φ44mm，外径Φ54mm的空心钻头钻制），然后用拉脱法检测混凝土抗压强度的仪器对所有的混凝土芯样进行拉脱试验，记录所有的混凝土芯样被拔断瞬间的抗拉力峰值，然后通过公式混凝土抗拉强度= F／S，计算出所有的混凝土芯样的混凝土抗拉强度，其中F为抗拉力峰值，S为混凝土芯样的截面面积，然后再将得到的混凝土抗拉强度代入混凝土测强公式，根据混凝土测强公式计算出所有的混凝土芯样的混凝土抗压强度，该混凝土抗压强度又称为混凝土换算强度；步骤二、将上述步骤中得到的N个混凝土换算强度加起来，再除以N，得到一个平均值，这个平均值即为被测混凝土的混凝土推定强度，即混凝土强度的代表值。
所述拉脱法检测混凝土抗压强度的仪器中的拉托装置也可以替换成提拉式直拔装置（申请公布号为CN102866056A、申请公布日为2013年01月09日的中国专利申请）。
本实施例中，混凝土测强公式为 
，式中表示第
个混凝土芯样的混凝土换算强度； 表示第个混凝土芯样的混凝土抗拉强度。当然，随着技术的发展，该公式以后还可能会有一些修正，或者会有新的混凝土测强公式出现。
所述步骤一中，可以是先在被测混凝土上选择一个位置作为钻制混凝土芯样的拉脱试件部位，在选取好的拉脱试件部位处钻制圆柱形的混凝土芯样，用拉脱法检测混凝土抗压强度的仪器对这个混凝土芯样进行拉脱试验，记录这个混凝土芯样被拔断瞬间的抗拉力峰值，通过公式混凝土抗拉强度= F／S，计算出这个混凝土芯样的混凝土抗拉强度，其中F为抗拉力峰值，S为混凝土芯样的截面面积，将得到的混凝土抗拉强度代入混凝土测强公式，根据混凝土测强公式计算出这个混凝土芯样的混凝土抗压强度，即这个混凝土芯样的混凝土换算强度，然后再重复上述过程N-1次，得到N-1个混凝土换算强度，最终得到N个混凝土换算强度。
所述步骤一中，也可以是先在被测混凝土上选择N个位置作为钻制混凝土芯样的拉脱试件部位，在选取好的拉脱试件部位处钻制圆柱形的混凝土芯样，然后再用拉脱法检测混凝土抗压强度的仪器对所有的混凝土芯样进行拉脱试验，记录所有的混凝土芯样被拔断瞬间的抗拉力峰值，通过公式混凝土抗拉强度= F／S，计算出所有的混凝土芯样的混凝土抗拉强度，其中F为抗拉力峰值，S为混凝土芯样的截面面积，将得到的混凝土抗拉强度代入混凝土测强公式，根据混凝土测强公式计算出所有的混凝土芯样的混凝土抗压强度，最终得到N个混凝土换算强度。
所述拉脱试件部位在被测混凝土上均匀布置，相邻两拉脱试件部位之间的距离不小于30mm，拉脱试件部位距离被测混凝土的端边不小于25mm。所述混凝土芯样的直径为38mm～49mm（一般来说为38mm、44mm或49mm），长度为40mm～45mm。所述混凝土芯样是与被测混凝土连接在一起的混凝土芯样。
采用拉脱法检测混凝土抗压强度的仪器进行试验：首先用三瓣卡爪套住混凝土芯样，按下数据采集装置的按钮开关，使其在手动峰值保护状态，清零后，顺时针旋转减速机手柄3（也叫加力手柄），提拉杆提起的同时，卡爪的弧形夹头将混凝土芯样夹紧，数据采集装置的仪表数字在不大于10N时，调整反力杆，使其和被测混凝土面层充分接触，并调整三瓣卡爪与混凝土芯样的轴向母线在同一轴线上，继续旋转减速机手柄3，提拉杆继续提升，利用杠杆原理，通过提拉杆向上移动，与提拉杆相连的三个导力杆，向外推动杠杆力臂，杠杆力臂以固定盘的支点为轴心使杠杆力臂的下端向内转动，杠杆力臂的下端和平衡杆一起推动弧形夹头向内收缩，对混凝土芯样实施夹紧力，被夹紧的混凝土芯样阻止提拉杆向上移动，由于反力杆固定了减速机壳体与卡爪的之间距离，夹紧混凝土芯样后的紧固力不允许卡爪随提拉杆向上移动，提拉杆不断提升，夹紧力继续增大，同时也出现一个沿提拉杆的轴向（与提拉杆移动方向相同）的拉脱力，此时混凝土芯样承受径向压力，利用混凝土抗拉强度小于抗压强度的特点，最终使混凝土芯样断裂（或者叫拉脱）。混凝土芯样断裂时，用数据采集装置采集混凝土芯样与被测混凝土拉脱瞬间的拉力峰值。
由于采用了至少三瓣卡爪，混凝土芯样的直径的微小变化，不会影响试验工作。
所述压力感应机构采用特殊结构，其中压力传感器的下面与减速机壳体连接，压力传感器的上面装有转换套筒，可有效的将压力变化传递给数据采集装置。所述连接在压力感应机构上的数据采集装置可自动采集压力峰值。
所述加力机构采用了涡轮蜗杆装置，涡轮内设的花键的下端面上的螺孔与提拉杆连接，花键的上端面上的传力杆和转换套筒一起与压力传感器连接，当顺时针方向摇动减速机手柄时，涡轮的转动带动花键一起转动，花键的下端面上的螺孔相当于一个螺母，使提拉杆向上移动，又由于卡爪夹住混凝土芯样后，会阻止提拉杆的移动，会形成了一对相对的反力，而由于涡轮内的花键槽允许花键做轴向移动，所以可以将这个反力通过转换套筒传给压力传感器。
为了减少摩擦力，所有转动的位置均设有轴承。参见图4、图6、图7，转换套筒与压紧螺母之间、花键5的上端面与减速机壳体1之间、花键5的下端面与减速机壳体1之间均设有轴承垫圈和止推轴承24。蜗轮4与减速机壳体之间、蜗杆2与减速机壳体之间均设有深沟球轴承25。提拉杆11与减速机壳体之间设有直线轴承26，直线轴承26的上端还压有直线轴承固定母27。
所述拉脱法检测混凝土抗压强度的方法和其他检测方法的主要区别如表1所示。
所述拉脱法检测混凝土抗压强度的方法与拉托法的主要不同如表2所示。
Claims (7)
1.一种拉脱法检测混凝土抗压强度的仪器，由拉托装置和数据采集装置组成，所述拉托装置包括有加力机构、压力感应机构、拉托机构和反力架，所述数据采集装置通过数据线与拉托装置中的压力感应机构连接，其特征在于：
所述加力机构包括减速机壳体（1）、设置在减速器壳体（1）内并且输入端穿过减速器壳体至减速器壳体外的蜗杆（2）、位于减速器壳体外并且与蜗杆的输入端驱动连接的减速机手柄（3）、设置在减速器壳体内并且与蜗杆（2）啮合的蜗轮（4）、以及插在蜗轮（4）中的花键（5），所述花键（5）的上端面上设有传力杆（5.1），花键（5）的下端面上设有螺孔（5.2）；
所述压力感应机构包括固定在减速机壳体上表面上的压力传感器（6）、固定在压力传感器（6）上端的转换套筒（7）、以及搭放在转换套筒（7）上的压紧螺母（8），所述花键（5）上的传力杆（5.1）由下向上依次穿过减速机壳体（1）、压力传感器（6）和转换套筒（7）后，与搭放在转换套筒（7）上的压紧螺母（8）螺纹连接；
所述拉托机构包括上端由下至上穿过减速机壳体并且螺纹连接在花键（5）的螺孔（5.2）中的提拉杆（11），螺纹连接在提拉杆（11）下部的提升块（12），位于提拉杆下方、并且均布有至少三组固定盘连接杆（13.1）的固定盘（13），位于固定盘下方、并且由弧形夹头（14.1）和设在弧形夹头外侧壁上的卡爪连接杆（14.2）构成的至少三瓣卡爪（14），以及将提升块（12）、固定盘（13）和卡爪（14）连接在一起的连杆机构；
所述连杆机构至少有三组，每组连杆机构均包括导力杆（15）、杠杆力臂（16）和平衡杆（17），其中导力杆（15）的一端铰接连接在提升块（12）上，导力杆（15）的另一端与杠杆力臂（16）的上端铰接连接，杠杆力臂（16）的中段铰接连接在固定盘连接杆（13.1）上，杠杆力臂（16）的下端铰接连接在卡爪连接杆（14.2）上，所述平衡杆（17）位于杠杆力臂（16）的内侧或外侧，并且平衡杆（17）的上端铰接连接在固定盘连接杆（13.1）上、下端铰接连接在卡爪连接杆（14.2）上；
所述反力架为连接在减速机壳体（1）下表面上的至少三根支撑杆（19）。
2.根据权利要求1所述的拉脱法检测混凝土抗压强度的仪器，其特征在于：所述加力机构还包括套在压紧螺母（8）上方的传力杆（5.1）上的轴用挡圈（9）。
3.根据权利要求1所述的拉脱法检测混凝土抗压强度的仪器，其特征在于：所述压力感应机构还包括螺纹连接在转换套筒（7）上端的转换套筒密封盖（10）。
4.根据权利要求1所述的拉脱法检测混凝土抗压强度的仪器，其特征在于：所述拉托机构还包括螺纹连接在提拉杆（11）下端的开槽螺母（18），并且该开槽螺母（18）的上表面压在提升块（12）的下表面上。
5.根据权利要求1所述的拉脱法检测混凝土抗压强度的仪器，其特征在于：所述拉托装置还包括连接在连杆机构上的外壳体（22）和连接在相邻的两个外壳体（22）之间的外壳固定板（23）。
6.根据权利要求1所述的拉脱法检测混凝土抗压强度的仪器，其特征在于：所述支撑杆（19）的下端设有球形头（19.1），有一个可相对球形头万向转动的调节支腿（20）通过弹簧卡子（21）连接在球形头上。
7.根据权利要求1所述的拉脱法检测混凝土抗压强度的仪器，其特征在于：所述减速机壳体（1）由减速器上盖（1.1）和减速器下盖（1.2）通过螺纹紧固件连接而成。
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