CN206671075U - 一种混凝土试件损伤裂缝检测试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种混凝土试件损伤裂缝检测试验装置包括支座、加载装置、控制器、用于采集混凝土试件表面影像的信息采集装置，所述支座上设置有安装座、用于安装加载装置的反力装置，所述安装座上设置有旋转装置，所述混凝土试件的一端固定在旋转装置上，所述加载装置设置在所述混凝土试件的另一端，所述加载装置的加载负荷的中心轴线与所述混凝土试件的中心轴线共线；所述加载装置上设置有压力传感器所述混凝土试件的外表面设置有用于测量所述混凝土试件表面位移的测量装置；所述加载装置、信息采集装置、旋转装置、测量装置、压力传感器均与控制器连接。本实用新型试验精度高、试验效率高、结果可靠性高、试验装置结构简单。

Description

一种混凝土试件损伤裂缝检测试验装置

技术领域

本实用新型属于建筑施工检测试验技术领域，具体涉及一种混凝土试件损伤裂缝检测试验装置。

背景技术

混凝土管桩以其成本低、环保、高强和质量稳定的特点越来越多的应用于海港码头、跨海大桥等近海工程。然而，混凝土管桩在工作中桩身裂缝会逐步劣化，在表面及内部会产生贯通，引起的管桩强度降低、承载力下降等情况，因此有必要针对混凝土管桩损伤裂缝的产生、发展及其影响进行试验研究和方案设计。现有的混凝土材料性能试验往往和实际工程施工状态不同，不能完全反应混凝土性能实力衰减程度，而且受限于试验常规试验设备稳定性不够的问题，针对损伤裂缝的产生及发展不能很好的描述和表征，只能假设混凝土结构是完整的，这样与混凝土材料普遍带损伤裂缝的工程状态有较大差异，给结构设计与科学研究带来误差。为了解决以上存在的问题，急需设计一种新的实验装置及方法。

混凝土裂缝的表征及其影响研究的难点主要在于：

1、混凝土裂缝不易观察，对设备精度要求高。

2、加载过程中裂缝扩展速度快，详细信息难以采集。

3、普通加载方法荷载难以把握，当荷载不够时会在卸荷后部分裂缝恢复，荷载过量又易导致试块整体破坏无法描述裂缝。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述混凝土管桩试块裂缝试验与现实工程差异大，试验的混凝土试块裂缝不易观察、难以测量的技术问题，提供一种结构简单、测试精度高的混凝土试件损伤裂缝检测装置。

为了解决上述问题，本实用新型按以下技术方案予以实现的：

本实用新型所述混凝土试件损伤裂缝检测试验装置，包括支座、加载装置、控制器、用于采集混凝土试件表面影像的信息采集装置，所述支座上设置有用于固定混凝土试件的安装座、用于安装加载装置的反力装置，所述安装座上设置有旋转装置，所述混凝土试件的一端固定在旋转装置上，所述加载装置设置在所述混凝土试件的另一端，所述加载装置的加载负荷的中心轴线与所述混凝土试件的中心轴线共线；所述加载装置上设置有压力传感器；

所述混凝土试件的外表面设置有用于测量所述混凝土试件表面位移的测量装置；

所述加载装置、信息采集装置、旋转装置、测量装置、压力传感器均与控制器连接。

进一步地，所述旋转装置包括旋转电机、与混凝土试件的端面连接的转盘、连接转盘与旋转电机的减速机构，所述安装转盘上设置有非圆凸块，所述混凝土试件的端面上设置有与所述非圆凸块配合的安装孔。

进一步地，所述测量装置为电子引伸计，所述电子引伸计贴在所述混凝土试件外表面。

进一步地，所述转盘与所述混凝土试件端面接触的表面设置有环状的环氧树脂胶。

进一步地，所述控制器为计算机，所述计算机包括有显示器；

所述显示器显示压力传感器检测到的压力信息、3D扫描仪采集到的混凝土试件表面的影像信息、电子引伸计测量到的位移信息。

进一步地，所述信息采集装置包括3D激光扫描仪和图像采集器，所述3D激光扫描仪与图像采集器连接，所述图像采集器与控制器连接。

一种混凝土试件损伤裂缝检测试验方法，包括以下步骤：

步骤1、将混凝土试件放置在旋转装置上，在旋转装置的正上方设置加载装置，所述旋转装置和加载装置分别设置在支座上，所述支座上设置有用于固定加载装置的反力装置,加载装置的中心轴线与所述混凝土试件的中心轴线同线；将旋转装置、加压装置、信息采集装置与计算机连接；

步骤2、采用信息采集装置对混凝土试件表面360°扫描，并将扫描图像输送至计算机中，计算初始的裂缝面积S1；

步骤3、在混凝土试件的外表面设置测量装置，用于测量混凝土试件表面的位移变化量，在加载装置上设置压力传感器，测量加载装置的压力，、混凝土的端面设置竖向位移传感器，用于测量混凝土试件的竖向位移量，将测量装置、压力传感器、竖向位移传感器、均与计算机连接；

步骤4、设置加载装置的加载速度为0.01mm/min-0.05mm/min,通过加载装置对混凝土试件施加压力，压力传感器、竖向位移量、测量装置分别将测量数据传送至计算机，当试验过程中压力-位移曲线骤降时，停止试验，加载装置与混凝土试件分离；

步骤5、信息采集装置360°扫描加载后的混凝土试件表面，并将混凝土试件表面的图像输送至计算器，计算裂缝面积S2，判断裂缝的开展状态。

步骤6，将试验后的混凝土试件与未加载的混凝土试件进行混凝土氯离子渗透性试验，研究不同裂缝扩展程序对混凝土氯离子的渗透性能的影响规律。

进一步地，所述步骤1中的旋转装置，包括设置在支座上的安装座、设置安装座上的驱动电机、旋转盘、连接安装座与旋转盘的减速机构；

所述反力装置包括设置在支座上的钢梁，所述钢梁与支座通过螺栓连接，所述支座上设置有若干组与螺栓配合的安装孔组，所述安装孔组沿加载装置的中心轴线方向排列设置；

所述加载装置包括千斤顶；

所述信息采集装置包括3D激光扫描仪和图像采集器，所述3D激光扫描仪与图像采集器连接，所述图像采集器与计算机连接；

所述测量装置包括设置在混凝土试件外表面的电子引伸计。

进一步地，所述步骤4中加载装置的加载速度为0.04mm/min。

进一步地，所述步骤5中的裂缝开展程度A通过以下数学模型判断：

A＝(S2-S1)/S1，

其中，S1为混凝土试件加载前的裂缝面积；

S2为混凝土试件加载后的裂缝面积。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型把加载装置、信息采集装置、旋转装置三者有机构结合构造成试验装置，可实时的监测混凝土试件的受压状态、位移状态、裂缝的扩展状态，试验精度高、试验效率高、试验装置结构简单，能快速准备地得到试验结果，而且试验结果可靠性高，为建筑施工提供可靠的参考。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本实用新型所述混凝土试件损伤裂缝检测试验装置的结构示意图；

图2是本实用新型所述混凝土试件损伤裂缝检测试验装置的加载状态图；

图3是本实用新型所述混凝土试件损伤裂缝检测试验装置的信息采集装置的工作状态图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1～图3所示，本实用新型所述混凝土试件损伤裂缝检测试验装置，包括支座1、加载装置、控制器、用于采集混凝土试件表面影像的信息采集装置，本实施例中，所述控制器为计算机8。

所述支座1上设置有用于固定混凝土试件4的安装座、用于安装加载装置的反力装置，所述反力装置包括设置在支座1上的钢梁2，所述钢梁2与支座1通过螺栓连接，所述支座1上设置有若干组与螺栓配合的安装孔组，所述安装孔组沿千斤顶3的中心轴线方向排列设置。

所述安装座上设置有旋转装置，所述混凝土试件4的一端固定在旋转装置上，所述加载装置设置在所述旋转装置的正上方；本实施例中，所述加载装置为千斤顶3，所述千斤顶3上设置有压力传感器31和用于测量混凝土试件4沿轴线位移的竖向位移传感器。所述混凝土试件4的外表面设置有用于测量所述混凝土试件表面位移的测量装置，本实施例中的测量装置为电子引伸计7。

所述信息采集装置包括3D激光扫描仪9和图像采集器91，所述3D激光扫描仪9与图像采集器91连接，所述图像采集器91与控制器连接。

所述旋转装置包括旋转电机42、与混凝土试件的端面连接的转盘41、连接转盘41与旋转电机42的减速机构，所述安装转盘上设置有非圆凸块，所述混凝土试件的端面上设置有与所述非圆凸块配合的安装孔。所述转盘41与所述混凝土试件4端面接触的表面设置有环状的环氧树脂胶6。

所述测量装置为电子引伸计，所述电子引伸计贴在所述混凝土试件外表面。

所述控制器为计算机8，所述计算机8包括有显示器81。所述千斤顶、图像采集器91、旋转电机42、电子引伸计7、压力传感器31、竖向位移传感器均与计算机8连接。

所述显示器81显示压力传感器检测到的压力信息、3D激光扫描仪采集到的混凝土试件4表面的影像信息、电子引伸7计测量到的位移信息。

一种混凝土试件损伤裂缝检测试验方法，包括以下步骤：

步骤1、将混凝土试件放置在转盘41上固定，所述千斤顶3的加载中心轴线与所述混凝土试件4的中心轴线同线。

步骤2、计算机8控制旋转电机42转动，使得混凝土试件旋转，3D激光扫描仪360°扫描混凝土试件4表面，并将扫描图像输送至计算机8中，计算初始的裂缝面积S1。

步骤3、在混凝土试件的外表面设置电子引伸计7，用于测量混凝土试件表面的位移变化量，在千斤顶3上设置压力传感器31和在混凝土试件4的端面上设置竖向位置传感器，分别测量千斤顶3加载的压力和混凝土试件31沿中心轴线方向的竖向位移量，将电子引伸计7、压力传感器31、竖向位移传感器、均与计算机8连接。

步骤4、设置千斤顶3的加载速度为0.01mm/min-0.05mm/min,本实施例中，千斤顶3的加载速度为0.04mm/min，通过加载装置对混凝土试件4施加压力，压力传感器31、竖向位移量、电子引伸计分别将测量数据传送至计算机8，当试验过程中压力-位移曲线骤降时，停止试验，千斤顶与混凝土试件分离。

步骤5、再次启动旋转电机42，3D激光扫描仪9 360°扫描加载后的混凝土试件4表面，并将混凝土试件4表面的图像输送至计算器8，计算裂缝面积S2，判断裂缝的开展状态。通过以下数学模型判断裂缝开展程度A

A＝(S2-S1)/S1

其中，S1为混凝土试件加载前的裂缝面积；

S2为混凝土试件加载后的裂缝面积。

步骤6，将试验后的混凝土试件与未加载的混凝土试件进行混凝土氯离子渗透性试验，研究不同裂缝扩展程序对混凝土氯离子的渗透性能的影响规律。

本实用新型所述混凝土试件损伤裂缝检测试验装置，把加载试验装置、测量装置、旋转装置三者有机地结合在一起，可实时监测混凝土试件受压状态、位移数据、裂缝扩展情况等数据，试验效果好。采用电子引伸计配合3D激光扫描仪，其精度高，且配合计算机处理，试验结果可靠。此外，本实用新型方法的荷载传递路径清晰，产生方法科学、数据采集精确，有利于观察裂缝的产生及其描述。

而且本实用新型的试验设备结构和工艺简单，数据采集数据精确，易于了解裂缝发展规律；电子引伸计精度搞，位移变量可由电子引伸计采集并通过传输线通过计算机处理，因而试验结果可靠性高，给工程施工提供可靠的参考。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，故凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种混凝土试件损伤裂缝检测试验装置，其特征在于：包括支座、加载装置、控制器、用于采集混凝土试件表面影像的信息采集装置，所述支座上设置有用于固定混凝土试件的安装座、用于安装加载装置的反力装置，所述安装座上设置有旋转装置，所述混凝土试件的一端固定在旋转装置上，所述加载装置设置在所述混凝土试件的另一端，所述加载装置的加载负荷的中心轴线与所述混凝土试件的中心轴线共线；所述加载装置上设置有压力传感器；

所述混凝土试件的外表面设置有用于测量所述混凝土试件表面位移的测量装置；

所述加载装置、信息采集装置、旋转装置、测量装置、压力传感器均与控制器连接。

2.根据权利要求1所述混凝土试件损伤裂缝检测试验装置，其特征在于：所述旋转装置包括旋转电机、与混凝土试件的端面连接的转盘、连接转盘与旋转电机的减速机构，所述安装转盘上设置有非圆凸块，所述混凝土试件的端面上设置有与所述非圆凸块配合的安装孔。

3.根据权利要求2所述混凝土试件损伤裂缝检测试验装置，其特征在于：所述测量装置为电子引伸计，所述电子引伸计贴在所述混凝土试件外表面。

4.根据权利要求3所述混凝土试件损伤裂缝检测试验装置，其特征在于：所述转盘与所述混凝土试件端面接触的表面设置有环状的环氧树脂胶。

5.根据权利要求3所述混凝土试件损伤裂缝检测试验装置，其特征在于：所述控制器为计算机，所述计算机包括有显示器；

所述显示器显示压力传感器检测到的压力信息、3D扫描仪采集到的混凝土试件表面的影像信息、电子引伸计测量到的位移信息。

6.根据权利要求1至5任一项所述混凝土试件损伤裂缝检测试验装置，其特征在于：所述信息采集装置包括3D激光扫描仪和图像采集器，所述3D激光扫描仪与图像采集器连接，所述图像采集器与控制器连接。