CN208383608U - 混凝土抗裂性能测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于混凝土性能测试技术领域，提供了一种混凝土抗裂性能测试装置，包括测试箱、风扇、若干个压电陶瓷传感器、信号采集器、功率放大器和模拟信号计数器；测试箱的侧部设有若干个开口，每个开口处安装有加热器，风扇固定安装在测试箱的内部，若干个压电陶瓷传感器设置在混凝土试件的内部，混凝土试件固定在测试箱的内部；若干个压电陶瓷传感器均连接功率放大器，功率放大器连接信号采集器，信号采集器连接模拟信号计数器。本装置具有测试精度高的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于混凝土性能测试技术领域，尤其涉及一种混凝土抗裂性能测试装置。
背景技术
混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料，具有抗压强度高、耐久性好等特点，且其价格廉价、取材容易，成为当今世界上应用最广泛的结构工程材料。
然而，混凝土有一个很明显的缺点，即抗拉强度低，容易开裂。混凝土一旦开裂，就给外界有害介质打开了侵入的大门，对工程结构的耐久性造成严重的威胁。目前世界各地陆续出现许多还没有到达使用年限的工程结构因混凝土开裂已经不适合继续服役的现象。混凝土的耐久性问题也非常严重，夏季施工受干热风的影响，使早期混凝土尤其是混凝土平板结构表面水分蒸发过快，面板顶部和底部不同程度的硬化、自收缩会产生拉应力，导致裂缝产生，从而影响结构的使用寿命。人们越来越深刻的认识到，混凝土结构的抗裂性能的重要性。
圆环法是常见的混凝土抗裂性能评价的方法。但是，因为圆环的刚度问题，导致混凝土试件的开裂敏感度较低，出现的裂缝大多数为不可见裂缝，影响了人们对混凝土抗裂性能的评价。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种混凝土抗裂性能测试装置，以解决现有技术中混凝土抗裂性能测试精度低的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种混凝土抗裂性能测试装置，包括测试箱、风扇、若干个压电陶瓷传感器、信号采集器、功率放大器和模拟信号计数器；
所述测试箱的侧部设有若干个开口，每个开口处安装有加热器，所述风扇固定安装在所述测试箱的内部，所述若干个压电陶瓷传感器设置在混凝土试件内部的预设位置处，混凝土试件固定在所述测试箱的内部；
所述若干个压电陶瓷传感器均连接所述功率放大器，所述功率放大器连接所述信号采集器，所述信号采集器连接所述模拟信号计数器。
进一步地，所述测试箱侧部设有两个开口，两个开口分别位于所述测试箱对应的两侧。
进一步地，所述混凝土试件的四个角分别通过一个栓钉和所述测试箱固定连接。
进一步地，所述压电陶瓷传感器的个数为六个，六个压电陶瓷传感器对称设置在混凝土试件的内部。
进一步地，所述测试箱的顶部为有机玻璃材质制作而成，剩余部分为金属材料制作而成。
进一步地，每个压电陶瓷传感器均包括压电陶瓷片、第一保护壳、第二保护壳、导线和接头，所述第一保护壳的一侧设有保护层，所述第二保护壳的一侧设有保护层，第一保护壳上的保护层和第二保护壳上的保护层接触，所述第一保护壳和所述第二保护壳形成密闭空间，所述压电陶瓷片位于所述第一保护壳和所述第二保护壳形成密闭空间的内部，所述导线的一端连接所述压电陶瓷片，所述导线的另一端连接所述接头。
进一步地，所述压电陶瓷片的长宽均为10mm-15mm，所述第一保护壳和所述第二保护壳的长宽均为20mm-25mm，厚度为8mm-12mm。
进一步地，所述加热器为PTC加热器。
进一步地，所述测试箱的长度为80cm-100cm，宽度为60cm-80cm，高度为15cm-30cm。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型通过设计混凝土抗裂性能测试装置，测试时，将混凝土试件固定安装在测试箱的内部，将若干个压电陶瓷传感器均连接功率放大器，功率放大器连接信号采集器，信号采集器连接模拟信号计数器，开启风扇和加热器，模拟混凝土试件在干热风环境表面水分蒸发，收缩产生拉力，使混凝土产生裂缝，在此过程中，若干个压电陶瓷传感器将混凝土试件内部应力转换为电信号，由功率放大器对电信号进行放大，采集器采集放大后的电信号，并将采集的信号传送至模拟信号计数器，模拟信号计数器对信号中的脉冲进行计数，模拟信号计数器的计数结果反应混凝土试件产生裂纹情况，模拟信号计数器上的数字越大，表示混凝土试件产生的裂缝越多，最终判断混凝土试件的抗裂性能。此种方式也够检测到轻微裂纹的情况，即使观测不到明显的裂纹，但实验人员通过模拟信号计数器的技术了解混凝土试件产生裂纹的情况，提高测试的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的测试箱的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的混凝土抗裂性能测试装置的原理框图；
图3是本实用新型实施例提供的混凝土试件的结构示意图；
图4是本实用新型实施例提供的压电陶瓷传感器的结构示意图。
图中：1、测试箱；2、混凝土试件；3、压电陶瓷传感器；4、风扇；5、加热器；6、螺栓孔；7、压电陶瓷片；8、第一保护壳；9、第二保护壳；10、导线；11、接头；12、保护层。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。
为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
如图1和图2所示，混凝土抗裂性能测试装置包括测试箱1、风扇4、若干个压电陶瓷传感器3、信号采集器、功率放大器和模拟信号计数器；测试箱1的侧部设有若干个开口，每个开口处安装有加热器5，风扇4固定安装在测试箱1的内部，若干个压电陶瓷传感器3设置在混凝土试件2的内部，混凝土试件2固定在测试箱1内部的预设位置处；若干个压电陶瓷传感器3均连接功率放大器，功率放大器连接信号采集器，信号采集器连接模拟信号计数器。
测试前，将若干个压电陶瓷传感器3放置在模具中预设的位置，然后将混凝土倒入模具中进行浇筑，浇筑完成后使混凝土自然成形，制成混凝土试件2。
本实用新型的一个实施例中，压电陶瓷传感器3个数为六个，对称分布在混凝土试件2的内部。在混凝土试件2进行浇筑时，将六个压电陶瓷传感器3分布安装在模具中，并呈对称分布，然后进行浇筑，待浇筑完成后使浇筑的混凝土自然成形成为混凝土试件2，此时的混凝土试件2的内部即设有六个压电陶瓷传感器3，六个压电陶瓷传感器3在混凝土试件2中均匀分布，在混凝土试件2内部应力产生变化时，保证压电陶瓷传感器3能够进行及时监测。
测试时，将混凝土试件2固定安装在测试箱1的内部，将若干个压电陶瓷传感器3均连接功率放大器，功率放大器连接信号采集器，信号采集器连接模拟信号计数器，开启风扇4和加热器5，模拟混凝土试件2在干热风环境表面水分蒸发，收缩产生拉力，使混凝土产生裂缝，在此过程中，若干个压电陶瓷传感器3将混凝土试件2内部应力转换为电信号，由功率放大器对电信号进行放大，采集器采集放大后的电信号，并将采集的信号传送至模拟信号计数器，模拟信号计数器对信号中的脉冲进行计数，模拟信号计数器的计数结果反应混凝土试件2产生裂纹情况，模拟信号计数器上的数字越大，表示混凝土试件2产生的裂缝越多，最终判断混凝土试件2的抗裂性能。此种方式也够检测到轻微裂纹的情况，即使观测不到明显的裂纹，但实验人员通过模拟信号计数器的技术了解混凝土试件2产生裂纹的情况，提高测试的精度。
如图3所示，测试箱1侧部设有两个开口，两个开口分别位于测试箱1对应的两侧，测试箱1对应两侧开设有开口，风扇4吹动时，保证两个开口至少有一个开口进气，由于开口处设有加热器5，因此开口进入测试箱1内部的气体为热干风，通过此种方式模拟热干风环境。
本实用新型的一个实施例中，加热器5为PTC加热器。PTC加热器具有发热快速、无明火的特点，本装置中的加热器5使用PTC加热器能够提供充足热量，并且发热时不会产生明火，提高装置使用的安全性能。
本实用新型的一个实施例中，测试箱1的长度为80cm-100cm，宽度为60cm-80cm，高度为15cm-30cm，测试箱1的顶部为有机玻璃材质制作而成，剩余部分为金属材料制作而成。
测试箱1的具体尺寸可根据实际需要进行设计，测试箱1的底部使用有机玻璃材料制成能够保证实验人员能够观测测试箱1内部情况，便于实验人员在测试过程中实时观测混凝土试件2的状态。
本实用新型的一个实施例中，混凝土试件2的四个角分别通过一个栓钉和测试箱1固定连接。测试箱1内部设有四个螺栓孔6，在制作混凝土试件2时，参照测试箱1内部四个螺栓孔6的位置在混凝土试件2的四个角上分别设置一个对应的螺栓孔6，在安装时，通过螺栓将混凝土试件2固定安装在测试箱1内部，以此模拟现实混凝土固定在底面上的情况。
如图4所示，压电陶瓷传感器均3包括压电陶瓷片7、第一保护壳8、第二保护壳9、导线10和接头11，第一保护壳8的一侧设有保护层12，第二保护壳9的一侧设有保护层12，第一保护壳8上的保护层12和第二保护壳9上的保护层12接触，第一保护壳8和第二保护壳9形成密闭空间，压电陶瓷片7位于第一保护壳8和第二保护壳9形成密闭空间的内部，导线10的一端连接压电陶瓷片7，导线10的另一端连接接头11。通过此种设计能够保证压电陶瓷片7在混凝土试件2浇筑时不受损坏，起到保护压电陶瓷片7的作用。
本实用新型的一个实施例中，压电陶瓷片7的长宽均为10mm-15mm，第一保护壳8和第二保护壳9的长宽均为20mm-25mm，厚度为8mm-12mm。
以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种混凝土抗裂性能测试装置，其特征在于，包括测试箱、风扇、若干个压电陶瓷传感器、信号采集器、功率放大器和模拟信号计数器；
所述测试箱的侧部设有若干个开口，每个开口处安装有加热器，所述风扇固定安装在所述测试箱的内部，所述若干个压电陶瓷传感器设置在混凝土试件内部的预设位置处，混凝土试件固定在所述测试箱的内部；
所述若干个压电陶瓷传感器均连接所述功率放大器，所述功率放大器连接所述信号采集器，所述信号采集器连接所述模拟信号计数器。
2.根据权利要求1所述的混凝土抗裂性能测试装置，其特征在于，所述测试箱侧部设有两个开口，两个开口分别位于所述测试箱对应的两侧。
3.根据权利要求1所述的混凝土抗裂性能测试装置，其特征在于，所述混凝土试件的四个角分别通过一个栓钉和所述测试箱固定连接。
4.根据权利要求1所述的混凝土抗裂性能测试装置，其特征在于，压电陶瓷传感器的个数为六个，六个压电陶瓷传感器对称设置在混凝土试件的内部。
5.根据权利要求1所述的混凝土抗裂性能测试装置，其特征在于，所述测试箱的顶部为有机玻璃材质制作而成，剩余部分为金属材料制作而成。
6.根据权利要求1所述的混凝土抗裂性能测试装置，其特征在于，每个压电陶瓷传感器均包括压电陶瓷片、第一保护壳、第二保护壳、导线和接头，所述第一保护壳的一侧设有保护层，所述第二保护壳的一侧设有保护层，第一保护壳上的保护层和第二保护壳上的保护层接触，所述第一保护壳和所述第二保护壳形成密闭空间，所述压电陶瓷片位于所述第一保护壳和所述第二保护壳形成密闭空间的内部，所述导线的一端连接所述压电陶瓷片，所述导线的另一端连接所述接头。
7.根据权利要求6所述的混凝土抗裂性能测试装置，其特征在于，所述压电陶瓷片的长宽均为10mm-15mm，所述第一保护壳和所述第二保护壳的长宽均为20mm-25mm，厚度为8mm-12mm。
8.根据权利要求1所述的混凝土抗裂性能测试装置，其特征在于，所述加热器为PTC加热器。
9.根据权利要求1所述的混凝土抗裂性能测试装置，其特征在于，所述测试箱的长度为80cm-100cm，宽度为60cm-80cm，高度为15cm-30cm。
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