CN204044015U - 锈蚀钢筋截面轴向分布数据的测定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锈蚀钢筋截面轴向分布数据的测定装置,包括称重仪、夹具、装液体的容器和钢筋升降装置，钢筋升降装置包括减速机构、卷筒、钢丝、分度机构和所述的夹具，卷筒安装在减速机构的输出轴上，钢丝缠绕在卷筒上，钢丝的下端连接夹具；分度机构安装在减速机构的输入轴上。容器放置在称重仪上面，被测的钢筋的上端由所述的夹具夹住，钢筋竖直下垂，下端插入到所述容器中的液体中，钢筋的被测区段位于容器中的液面之上；分度机构每转动单位刻度，钢筋下降一个位移间隔值，从称重仪获取与之对应的称重数值。本实用新型试验设备简单、检测效率高、检测精度高。

Description

锈蚀钢筋截面轴向分布数据的测定装置

[技术领域]

本实用新型涉及钢筋锈蚀测定，尤其涉及一种锈蚀钢筋截面轴向分布数据的测定装置。

[背景技术]

土木工程领域中，钢筋与混凝土是目前世界上运用最为广泛的建筑材料，大量的建筑结构都是由钢筋混凝土建成的，但由于混凝土碳化及氯化物的侵蚀等，引起钢筋的锈蚀，降低结构物的安全性及耐久性，因此，钢筋锈蚀的研究是目前工程中急需解决的耐久性问题。

剩余截面对其承载力有直接影响。目前与剩余截面相关的参数是锈蚀率。目前测定钢筋锈蚀率的方法大多数采用《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》(GBJ82-85)中规定的方法：取出试件中钢筋，刮去钢筋上沾附的混凝土，用12％盐酸溶液进行酸洗，经清水漂净后，用石灰水中和，最后再以清水冲洗干净。擦干后在干燥器中至少存放4小时，用分析天平称重计算锈蚀失重。但实际上钢筋是不均匀锈蚀，钢筋轴向剩余截面积是不均匀的，因此，按上述方法测定的锈蚀率是钢筋的平均锈蚀率，并不能得到钢筋轴向剩余面积分布。因为承载力取决于沿钢筋长度方向的剩余截面积，平均锈蚀率对计算结构的承载力没有意义。

还可以用游标卡尺来对剩余截面尺寸进行测量，为了准确，需要多点、多向测量，这就导致测试工作量大，而且不够精确，因为截面形状不定，且各截面差别很大，不确定大。故用游标卡尺法来测量剩余截面面积也具有很大缺陷。

针对上述缺点，发明申请201210303757.9公开了一种测定钢筋沿长度方向锈蚀率的装置及测定方法，其中，装置包括台面、固定装置、测定装置及数据采集装置；固定装置包括固定架及夹具，所述的固定架设置有刻度；测定装置包括容器、水及自动称重仪，水位于所述的容器内；数据采集系统包括一计算机；夹具的一端可上下移动的设置在固定架上，夹具的另一端固定钢筋的上端，钢筋的下端置于所述的水中；所述的固定架设置在自动称重仪上，自动称重仪通过导线连接至计算机，容器以及自动称重仪放置在台面上。该发明的测试装置虽然能测出钢筋沿不同长度方向的锈蚀率，但是钢筋锈蚀量本身就是很小的数值，需要很精确地测定；钢筋下降过程中容器中的水面是提升的，会带来测量误差；采用手动调节和目测钢筋的下落量h，来测量锈蚀，不仅操作过程繁琐，检测效率低，而且会出现很大的误差。

本申请人于2014年4月申请的发明专利(申请号：2014100671932)，公开了一种钢筋锈蚀率的测定装置和测定方法，其中，钢筋锈蚀率的测定装置包括称重仪、计算机系统，夹具和装液体的容器，计算机系统包括处理器、输入装置和显示装置，称重仪的数据输出端接计算机系统的处理器，包括钢筋升降装置，钢筋升降装置包括机架、所述的夹具、夹具升降机构和感知夹具升降距离的直线位移传感器，直线位移传感器的位移数据输出端接计算机系统的处理器；钢筋升降装置采用钢筋拉伸机。该发明操作简单、检测效率高、检测精度高，能够准确得到沿钢筋长度方向最大锈蚀率和沿钢筋长度方向的锈蚀率曲线。该发明虽然试验结果很精确，但检测设备需要使用拉伸试验机和计算机，使得试验成本和门槛大大提高。

[发明内容]

本实用新型要解决的技术问题是提供一种试验设备简单、检测效率高、检测精度高的锈蚀钢筋截面轴向分布数据的测定装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种锈蚀钢筋截面轴向分布数据的测定装置，包括称重仪、夹具、装液体的容器和钢筋升降装置，钢筋升降装置包括减速机构、卷筒、钢丝、分度机构和所述的夹具，卷筒安装在减速机构的输出轴上，钢丝缠绕在卷筒上，钢丝的下端连接夹具；分度机构安装在减速机构的输入轴上。

以上所述的测定装置，包括容纳所述容器溢液的溢液容器，容器和溢液容器都放在称重仪上。

以上所述的测定装置，所述的液体是甲醇、乙醇或汽油。

以上所述的测定装置，所述的减速机构是蜗轮蜗杆减速器，分度机构安装在蜗杆轴上，卷筒安装在蜗轮轴上。

以上所述的测定装置，分度机构包括分度盘、曲柄、手柄，分度盘安装在减速机构输入轴部位的机架上；手柄包括套筒、弹销和压簧，曲柄的一端固定在输入轴的轴头上，套筒固定在曲柄的另一端；分度盘包括复数个沿周向均布的分度孔；弹销穿过套筒，弹销的前端插入分度孔；弹销的的中部包括突缘，压簧的套在弹销上，前端抵在突缘上，后端抵在套筒内孔后端的底面。

以上所述的测定装置，分度机构包括分度盘、曲柄、手柄，分度盘安装在减速机构输入轴部位的机架上；手柄包括套筒、弹销和压簧，曲柄的一端固定在输入轴的轴头上，套筒固定在曲柄的另一端；分度盘是平面棘轮；弹销穿过套筒，弹销的前端为棘爪；弹销的的中部包括突缘，压簧的套在弹销上，前端抵在突缘上，后端抵在套筒内孔后端的底面。

本实用新型锈蚀钢筋截面轴向分布数据的测定装置和方法采用手动试验装置，试验设备简单、检测效率高、检测精度高。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型实施例1测定装置的结构示意图。

图2是本实用新型实施例1分度盘的主视图。

图3是本实用新型实施例1分度装置的结构图。

图4是本实用新型实施例2测定装置的结构示意图。

图5是本实用新型实施例3测定装置的结构示意图。

图6是本实用新型实施例4测定装置的结构示意图。

图7是本实用新型实施例4分度装置的结构图。

[具体实施方式]

本实用新型实施例1锈蚀钢筋截面轴向分布数据的测定装置如图1和图2所示，包括高精度电子称10，机架1，减速机构、卷筒2、高强钢丝3、分度机构、夹具4和装液体的容器5。

机架1是一个门架，用来安装减速机构。

减速机构是链条减速机构，包括大链轮6、小链轮7和链条8，小链轮7是主动轮。高强钢丝3有很高强度，可以在钢筋100及夹具4重量的作用下基本不变形。

大链轮6和小链轮7通过轴承座安装在机架1上。卷筒2固定在大链轮6轴上，高强钢丝3缠绕在卷筒2上。

分度机构作为原动力装置，包括分度盘9、曲柄11和手柄，分度盘9安装在小链轮7旁边的机架1上。手柄包括套筒12、弹销13和压簧14，曲柄11的一端固定在小链轮7轴头701上，套筒12固定在曲柄11的另一端。分度盘9有72个沿周向均布的分度孔901。弹销13穿过套筒12，弹销13的前端插入分度孔901。弹销13的的中部有一个突缘1301，压簧14的套在弹销13上，前端抵在突缘1301上，后端抵在套筒12内孔后端的底面。

夹具4固定在高强钢丝3的下端，夹具4为铁质八爪夹，具有易对中，握裹力大等特点。

装液体的容器5和溢液容器15都放在高精度电子称10上，容器5中的液体溢出后流入溢液容器15。

容器5装的液体可以是水、甲醇、乙醇或汽油。甲醇、乙醇或汽油因为表面张力小于水，测试结果更加精确。

本实用新型的测定方法如下：

混凝土试件破型后，应取出试件中的钢筋100，并应刮去钢筋100上沾附的混凝土。用12％盐酸溶液对钢筋100进行酸洗，经清水漂净后，再用石灰水中和，最后应以清水冲洗干净。将钢筋100擦干后在干燥器中至少存放4个小时。

在测量的时候，容器5中装满液体，容器5和溢液容器15都放置在高精度电子称10上面。被测的钢筋100的上端由夹具4夹住，钢筋100竖直下垂，下端插入到容器5中的液体中，容器5中多余的液体溢到溢液容器15中。钢筋100的被测区段位于容器5中的液面之上。拉出弹销13，扳动手柄移动一个分度孔901的位置，可以使夹具4和钢筋100缓慢下行设定的高度，此时读取电子称10读数并记录。在测定过程中通过溢流保持容器5中液面高度不变。

钢筋100下降时，容器5中多余的液体溢到装溶液的容器5中，通过溢流，可以保持容器5中液面的高度不发生变化，电子称10的称重增加值相当于溢液的质量。只要夹具4下行的速度足够缓慢，就可以连续得到足以精确的数据。

假设小链轮7的半径为R0，大链轮6的半径为R1，卷筒2的半径为R2。小链轮7、大链轮6和卷筒2对应的转角分别为φ0，φ1，φ2。小链轮7、大链轮6和卷筒2对应转过的弧长分别为L0，L1，L2。则这几个参数的关系如下：

${\mathrm{\φ}}_0=\frac{L_0}{R_0}---\left(1\right)$

L₁＝L₀      (2)

${\mathrm{\φ}}_1=\frac{L_1}{R_1}=\frac{L_1}{R_1}=\frac{{\mathrm{\φ}}_0{R}_0}{R_1}---\left(3\right)$

${\mathrm{\φ}}_2={\mathrm{\φ}}_1=\frac{{\mathrm{\φ}}_0{R}_0}{R_1}---\left(4\right)$

$L_2={\mathrm{\φ}}_2{R}_2=\frac{{\mathrm{\φ}}_0{R}_0{R}_2}{R_1}---\left(5\right)$

若要使钢筋100等距离下降h,则有：

$h=\frac{{\mathrm{\φ}}_0{R}_0{R}_2}{R_1}---\left(6\right)$

则可知：转角φ0为相邻分度孔901之间的夹角，为固定常数，h与φ0成正比。比值越小，转动越慢，越精确。故可根据所需的精度来选择R0，R1，R2。

根据钢筋下降i个位移间隔值的称重数值mi，可以计算出钢筋100下降i个位移间隔值后的截面积Si：

$S_i=\frac{(m_i-m_{i-1})g}{\mathrm{\ρgh}}---\left(7\right)$

其中，mi——称重数值(kg)。

g——重力加速度(9.8N/kg)。

ρ——液体的密度(kg/m³)当液体为水时，ρ＝1000kg/m³。

h——位移间隔值(m)。

记录每个称重mi，通过计算体积，可以描点画出剩余截面积沿轴向分布的曲线。

根据S₀和S_i得到沿钢筋长度方向下降i个设定位移间隔值时的锈蚀率C_i：

$c_i=\frac{S_0-S_i}{S_0}\×100\%$

(其中，S₀是未经锈蚀的原始钢筋截面积)。

按照设定位移间隔值h和锈蚀率C_i绘出沿钢筋长度方向的锈蚀率曲线，通过锈蚀率曲线和数据比较可以得到最大锈蚀率C_max，和最大锈蚀率C_max处在钢筋上的位置。

本实用新型实施例2锈蚀钢筋截面轴向分布数据的测定装置如图3所示，与实施例1不同的是，实施例2的减速机构采用齿轮减速机构。齿轮减速机构包括大齿轮16和小齿轮17，小齿轮17是主动轮。

大齿轮16和小齿轮17通过轴承座安装在机架1上。卷筒2固定在大齿轮16轴上。

分度机构的分度盘9安装在小齿轮17旁边的机架1上，曲柄11的一端固定在小齿轮17轴头上。

假设小齿轮17的半径为R0，大齿轮16的半径为R1，卷筒2的半径为R2。小齿轮17、大齿轮16和卷筒2对应的转角分别为φ0，φ1，φ2。小齿轮17、大齿轮16和卷筒2对应转过的弧长分别为L0，L1，L2

若要使钢筋100等距离下降h,则有：

$h=\frac{{\mathrm{\φ}}_0{R}_0{R}_2}{R_1}$

假设R₀＝R₂＝25mm,R₁＝500mm,分度盘9有72个沿周向均布的分度孔901，使小齿轮17转动的角度φ₀＝π/2，则钢筋100下降距离为：

$h=\frac{{\mathrm{\φ}}_0{R}_0{R}_2}{R_1}=\frac{\frac{\mathrm{\π}}{2}\×25\×25}{500}=1.96\mathrm{mm}$

即转动小齿轮17转动四分之一圈仅使钢筋100下降了1.96mm,若只使手柄移动一个分度孔901，则钢筋100只下降0.11mm。说明钢筋100下降精度已完全可以满足测量的需要。

实施实例2与实施实例1的区别在于直接用齿轮进行传动，相比实例1直接用链条传动，齿轮啮合传动具有传动效率高，噪声小，占用空间较小等特点。但是直接用齿轮啮合传动对于润滑性要求比较高。

本实用新型实施例3锈蚀钢筋截面轴向分布数据的测定装置如图4所示，实施例3采用了两级齿轮减速机构，相比与实施例2，增加了第二小齿轮20和第二大齿轮21，结构更加紧凑，传动比更大、测量精度更高。

本实用新型实施例4锈蚀钢筋截面轴向分布数据的测定装置如图5和图6所示，减速机构是蜗轮蜗杆减速器200，分度机构安装在蜗杆轴18上，卷筒2安装在蜗轮轴19上。

分度机构包括分度盘9、曲柄11、手柄，分度盘9安装在减速机构输入轴部位的机架1上。手柄包括套筒12、弹销13和压簧14，曲柄11的一端固定在输入轴的轴头上，套筒12固定在手柄的另一端。分度盘9是平面棘轮。弹销13穿过套筒12，弹销13的前端1302为棘爪，1302插入到平面棘轮的齿槽902中。弹销13的的中部包括突缘1301，压簧14的套在弹销13上，前端抵在突缘1301上，后端抵在套筒12内孔后端的底面。

实施例4的减速机构是蜗轮蜗杆减速器，与实施例1-3相比，蜗轮蜗杆减速器的减速比大，体积小，而且能够自锁；因为轮蜗杆减速器的减速比大，分度盘分度孔或棘齿的间距可以加大，测试时便于控制和操作。

本实用新型锈蚀钢筋截面轴向分布数据的测定装置以上实施例操作简单、试验门槛及成本低、检测效率高、检测精度高，能够准确得到锈蚀钢筋截面沿轴向分布的数据。

Claims (6)

1.一种锈蚀钢筋截面轴向分布数据的测定装置，包括称重仪、夹具、装液体的容器和钢筋升降装置，其特征在于，钢筋升降装置包括减速机构、卷筒、钢丝、分度机构和所述的夹具，卷筒安装在减速机构的输出轴上，钢丝缠绕在卷筒上，钢丝的下端连接夹具；分度机构安装在减速机构的输入轴上。

2.根据权利要求1所述的测定装置，其特征在于，包括容纳所述容器溢液的溢液容器，容器和溢液容器都放在称重仪上。

3.根据权利要求1所述的测定装置，其特征在于，所述的液体是甲醇、乙醇或汽油。

4.根据权利要求1所述的测定装置，其特征在于，所述的减速机构是蜗轮蜗杆减速器，分度机构安装在蜗杆轴上，卷筒安装在蜗轮轴上。

5.根据权利要求1所述的测定装置，其特征在于，分度机构包括分度盘、曲柄、手柄，分度盘安装在减速机构输入轴部位的机架上；手柄包括套筒、弹销和压簧，曲柄的一端固定在输入轴的轴头上，套筒固定在曲柄的另一端；分度盘包括复数个沿周向均布的分度孔；弹销穿过套筒，弹销的前端插入分度孔；弹销的的中部包括突缘，压簧的套在弹销上，前端抵在突缘上，后端抵在套筒内孔后端的底面。

6.根据权利要求1所述的测定装置，其特征在于，分度机构包括分度盘、曲柄、手柄，分度盘安装在减速机构输入轴部位的机架上；手柄包括套筒、弹销和压簧，曲柄的一端固定在输入轴的轴头上，套筒固定在曲柄的另一端；分度盘是平面棘轮；弹销穿过套筒，弹销的前端为棘爪；弹销的的中部包括突缘，压簧的套在弹销上，前端抵在突缘上，后端抵在套筒内孔后端的底面。