一种非接触式混凝土早龄期变形测试系统

摘要

本发明的目的在于提供一种非接触式混凝土早龄期变形测试系统，包括底板、第一测试单元、第二测试单元，底板的前后两侧均安装长模板，第一测试单元和第二测试单元分别位于底板的左右两端之上，第二测试单元与第一测试单元结构相同、对称布置，底板、长模板以及第一测试单元的隔板、第二测试单元的隔板构成模具，模具里浇筑混凝土。本发明可以解决在混凝土早龄期变形实验中由于混凝土变形测试系统的缺陷造成的实验结果不准确甚至错误以及无法测得混凝土膨胀变形和混凝土不同高度的变形等问题。

权利要求

1.一种非接触式混凝土早龄期变形测试系统，其特征是：包括底板、第一测试单元、第二测试单元，底板的前后两侧均安装长模板，第一测试单元和第二测试单元分别位于底板的左右两端之上，第一测试单元包括从左至右依次设置在底板上的隔板、侧模板、标靶校正架、支架，隔板的外侧安装有带有螺纹的探头，侧模板上设置供带有螺纹的探头穿过的孔，带有螺纹的探头的螺纹端部旋有小型测量标靶并穿过侧模板上对应的孔，标靶校正架位于小型测量标靶处并将其与带有螺纹的探头垂直，隔板上设置压板，压板里设置空心部分，压板的空心部分穿过隔板，并通过压板上的螺栓将压板固定在长模板上进而固定隔板，隔板的内侧焊接有放射状金属丝的螺丝，支架上安装位移传感器，位移传感器的探头与其相对应的带有螺纹的探头的测量区对准，第二测试单元与第一测试单元结构相同、对称布置，底板、长模板以及第一测试单元的隔板、第二测试单元的隔板构成模具，模具里浇筑混凝土。

2.根据权利要求1所述的一种非接触式混凝土早龄期变形测试系统，其特征是：一个带有螺纹的探头与一个位移传感器构成一组测量单元，所述测量单元有六组，其中三组测量单元位于第一测试单元，其余三组测量单元位于第二测试单元，六组测量单元构成测量系统。

3.根据权利要求1或2所述的一种非接触式混凝土早龄期变形测试系统，其特征是：每个位移传感器均设置固定位移传感器的旋钮以及位移传感器微调器。

说明书

一种非接触式混凝土早龄期变形测试系统

技术领域

[0001] 本发明涉及的是一种混凝土变形测试系统。

背景技术

[0002] 在混凝土早龄期变形实验过程中，由于新浇筑完成的混凝土随着时间的增长会产生一定的体积变形，这个应力可以是收缩变形，也可以是膨胀变形。由于普通模具的侧模板不可移动，在这一过程中虽然可以测得混凝土的收缩变形，但对研究混凝土的膨胀变形带来较大的困难，不能准确地评价混凝土的膨胀变形。现有的非接触式混凝土收缩变形测试系统中固定位移传感器的固定架固定在模具的两侧，若模具的刚度小或者是采用塑料模具，可能会使得混凝土的变形受到约束，在一定程度上影响实验结果的准确性。目前对于埋置于混凝土中金属标靶固定时存在垂直度的问题，标靶和模具底面会大大影响变形测试结果。并且当前混凝土变形实验中所用的位移传感器只能测得混凝土整体性的变形，而混凝土的实际变形，在混凝土竖直方向上不同高度的变形是不同的，特别是对于单面干燥的混凝土试件，存在变形梯度。因此，很难准确地评价混凝土早期的实际变形。

[0003] 由于普通混凝土变形测试系统的不完善，使得混凝土的早期变形实验结果不准确，需要科研人员反复重复实验，不但浪费时间得不到满意的实验结果，而且也不具有经济性。更为重要的是，不能准确的测量混凝土的早期膨胀。这就需要对混凝土变形测试系统进行改善和调整。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供解决在混凝土早龄期变形实验中由于混凝土变形测试系统的缺陷造成的实验结果不准确甚至错误以及无法测得混凝土膨胀变形和混凝土不同高度的变形等问题的一种非接触式混凝土早龄期变形测试系统。

[0005] 本发明的目的是这样实现的：

[0006] 本发明一种非接触式混凝土早龄期变形测试系统，其特征是：包括底板、第一测试单元、第二测试单元，底板的前后两侧均安装长模板，第一测试单元和第二测试单元分别位于底板的左右两端之上，第一测试单元包括从左至右依次设置在底板上的隔板、侧模板、标靶校正架、支架，隔板的外侧安装有带有螺纹的探头，侧模板上设置供带有螺纹的探头穿过的孔，带有螺纹的探头的螺纹端部旋有小型测量标靶并穿过侧模板上对应的孔，标靶校正架位于小型测量标靶处并将其与带有螺纹的探头垂直，隔板上设置压板，压板里设置空心部分，压板的空心部分穿过隔板，并通过压板上的螺栓将压板固定在长模板上进而固定隔板，隔板的内侧焊接有放射状金属丝的螺丝，支架上安装位移传感器，位移传感器的探头与其相对应的带有螺纹的探头的测量区对准，第二测试单元与第一测试单元结构相同、对称布置，底板、长模板以及第一测试单元的隔板、第二测试单元的隔板构成模具，模具里浇筑混凝土。

[0007] 本发明还可以包括：

[0008] 1、一个带有螺纹的探头与一个位移传感器构成一组测量单元，所述测量单元有六组，其中三组测量单元位于第一测试单元，其余三组测量单元位于第二测试单元，六组测量单元构成测量系统。

[0009] 2、每个位移传感器均设置固定位移传感器的旋钮以及位移传感器微调器。

[0010] 本发明的优势在于：本发明提供了一种新型非接触式混凝土变形测试系统。使得采用非接触式的测试系统评价混凝土早龄期膨胀变形成为可能。在实验过程中，实验装置组装方便，实验数据重现性好，它能够在普通混凝土变形测试系统的基础上测得混凝土的膨胀变形，并且能够实现对混凝土变形的梯度监测。同时减少由于实验结果不准确甚至错误问题带来的不便及经济损失，简便易行、省时省力，并且在整个过程中用到的这种变形测试系统能够提高实验效率，提高实验结果的精确度，达到节约人力物力财力的目的，混凝土变形实验都可以采用这种新型非接触式混凝土变形测试系统，而且这种新型非接触式混凝土变形测试系统所用的材料价格较低具有一定的经济性。

附图说明

[0011] 图1为本发明的结构示意图；

[0012] 图2为本发明的俯视图；

[0013] 图3为U形垫片示意图；

[0014] 图4为隔板及带有螺纹的探头的示意图；

[0015] 图5为隔板示意图；

[0016] 图6为侧模板示意图；

[0017] 图7为长模板示意图；

[0018] 图8为蝶型螺栓示意图；

[0019] 图9为位移传感器示意图；

[0020] 图10为压板示意图；

[0021] 图11为小型测量标靶示意图；

[0022] 图12为长片状垫片示意图；

[0023] 图13为标靶校正架；

[0024] 图14为带有放射状金属丝的螺栓。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

[0026] 结合图1-14，在浇筑混凝土前将特制模具(图1和图2)准备好。

[0027] 用蝶形螺栓7通过模具长模板13顶端的小孔固定模具两端的侧模板14。

[0028] 在模具内侧刷上机油，然后放上两层剪接好的塑料纸，在塑料纸与侧模板14上的孔平齐方向开三个圆孔，孔径足够大，并且两层塑料纸之间也刷上机油。

[0029] 在两层塑料纸之间放上两条长片状的垫片15。

[0030] 将隔板3竖直放置在塑料纸内侧同时将带有螺纹的探头11(探头个数根据实验需要确定)依次通过侧模板竖直方向上的三个孔。

[0031] 将四方U形垫片5竖直平整的紧贴在隔板3上(U形垫片底部连接处放在下面，紧贴模具底板)。

[0032] 把压板6的空心部分穿过垫片5和15、隔板3，然后利用压板上的螺栓4将压板6固定在模具的长模板13上进而固定住隔板3。在确保使隔板3、垫片5和15和侧模板14紧密相连的同时使隔板3的底部紧贴模具底板2。

[0033] 将焊接有放射状金属丝的螺丝17旋紧在隔板3上。

[0034] 将标靶校正架16放在隔板带有螺纹的探头11处，调节探头11使其与标靶校正架16垂直，以确保隔板3足够垂直，不会对实验结果产生影响。

[0035] 将新搅拌完成的混凝土1浇筑到特制模具里。

[0036] 将三个小型测量标靶12旋紧在带有螺纹的探头11两端，然后将三个位移传感器探头9固定在模具底板2上的支架上(小型测量标靶和传感器探头的个数根据实验需要确定)。

[0037] 小型测量标靶12中心部分与位移传感器探头9组成测量系统。

[0038] 打开混凝土变形测定仪，通过调节支架上的位移传感器调整固定装置的微调器10对位移传感器探头9进行微调，通过观察测定仪实现将实验装置调到最佳位置的状态。

[0039] 在经过4～12h后，混凝土达到终凝时，将固定隔板3和垫片5和15的压板6去除。

[0040] 最后轻轻将两层塑料纸之间的两条长片状垫片15抽出。

[0041] 测试混凝土早龄期收缩变形的实验过程同膨胀变形，只是不需将长片状垫片15抽出，本发明不再赘述。

[0042] 本发明还包括这样一些结构特征：

[0043] 特制模具(图1和图2)制作简单，成本较低，一方面，在制作过程中将模具的刚度增大。另一方面，在原本模具的基础上加长的部分在混凝土终凝时(终凝时间一般为混凝土浇筑到模具里4～12h之后)，通过抽出两层塑料纸之间的两条长片状垫片，给混凝土创造更多的变形空间，能够测得混凝土的膨胀变形。

[0044] 特制模具隔板3上焊接的探头11带有螺纹，小型测量标靶12可直接旋紧在此探头上，能够实现对混凝土变形的梯度监测。

[0045] 实验过程中刷了机油的塑料纸能够使混凝土试件在模具中自由变形。

[0046] 焊接在隔板上的探头11是轻质铝合金加工而成的空心部件，并将它和小型测量标靶连接的一端加工成带有螺纹的构件，不会对混凝土的变形造成影响。

[0047] 旋紧在隔板上的螺丝17，由于焊接有放射状金属丝，在模具里浇筑完混凝土后，会使混凝土试件和隔板成为一个整体，实现同时移动，进而通过位移传感器测得试件的膨胀和收缩变形。

[0048] 实验中用到的小型测量标靶12是旋紧在带有螺纹的探头11上的，不会出现滑落造成实验失误，在一定程度上能够减小实验误差。

[0049] 位移传感器的调整固定装置(图九)，直接固定在特制模具里的支架上，容易操作，支架上包含有位移传感器微调器10以及固定位移传感器探头的旋钮8。

[0050] 位移传感器探头9与小型测量标靶12的对齐调整是通过位移传感器微调器10实现的，位移传感器微调器(本身内侧有螺纹)中间有一个刚好通过位移传感器电线的圆孔，在探头到微调器的这一部分电线外侧有螺纹，通过旋转微调器即可实现位移传感器探头的伸缩。

[0051] 参照附图所示，本发明的非接触式混凝土早龄期变形测试系统包括特制模具(图1和图2)、带有螺纹的探头11(图4)、标靶校正架16、位移传感器(图9)、位移传感器的调整固定装置(图9)这几个部分。先将特制模具(图1和图2)准备好，将蝶形螺栓7通过长模板13的孔后固定住模具的侧模板14，在模具里刷上机油之后放上两层塑料纸，并在两层塑料纸之间也刷上机油，然后将焊接有放射状金属丝的螺丝17旋紧在隔板3上，将隔板3放在模具里的同时将隔板3上带有螺纹的探头11依次通过侧模板14上的孔，将两种垫片5和15按照顺序放在模具里(长片状垫片15放在两层塑料纸之间，四方U形垫片5放在隔板3和内层塑料纸之间)，用压板6固定住两种垫片5和15和隔板3，再将新搅拌完成的混凝土1浇筑到特制模具(图1和图2)里，将位移传感器的探头9固定在微调装置上，将位移传感器电线连接到混凝土变形测定仪，打开测定仪，通过旋转位移传感器调整装置(图9)上的微调器10，精确调整位移传感器探头9与伸出混凝土的探头上的小型测量标靶12上的测量区对准，使混凝土变形测定仪显示到调整到最佳位置，然后拧紧旋钮8即可。

[0052] 经过4～12h混凝土达到终凝，轻轻抽出长片状垫片15(避免由于操作动作过大引起高精确度的位移传感器探头发生晃动，影响实验结果)，测量混凝土的膨胀变形。

[0053] 本发明各部件的具体指标如下：

[0054] 底板长700～750mm，模具有效长度(浇筑混凝土的长度)为400mm，沿着模具长度方向的两个长模板是焊接在底板上的，长度为410～420mm，高度为100mm，在这两个长模板的两端距离底板大约9cm处打孔，利用蝶形螺栓将侧模板固定在模具的两端。

[0055] 侧模板，其长和高均为10cm，厚度为1.5～2cm。

[0056] 标靶，形状类似由上半部分为半径为3～3.5cm的半圆，下半部分为长为8～9cm，高为10cm的长方形组成的一个整体，其厚度为1～1.5cm，位于侧模板内侧，并且标靶和侧模板之间有两种塑料垫片。

[0057] 在标靶内侧均匀加工4～6个小孔(小孔没有贯穿标靶)以便可以将螺丝旋紧在标靶上。

[0058] 螺丝自身长约5～8mm，在螺丝帽上焊接着数量不等、表面粗糙且呈放射状的金属丝。

[0059] 压板，其长为12～13cm，宽为2～2.5cm，高为1.5～2cm，中间空心，空心部分长6～7cm(和标靶半圆形直径相当)，宽为13～19mm(和标靶加上垫片的厚度相当)。并且在压板两端用螺栓将其固定在模具的长模板上，进而固定住标靶使其竖直。

[0060] 塑料垫片包含两种，厚度均为1.5～2mm，其中一种其形状呈四方U形，长度为10cm；另一种是两片竖直长片状垫片，两种垫片均是形状平整，有一定刚度。

[0061] 在模具标靶的竖直方向上焊接三个长约6～8cm的探头(长度根据实际试验需求而定)，第一个探头距侧模板的顶端0.5cm，第二个探头距第一个探头3～4cm，第三个探头距标靶底端0.5cm。

[0062] 在模具侧模板的竖直方向上加工3个和标靶上焊接的探头平齐的小孔，孔径略大于探头截面直径，能够使探头在小孔里自由移动，实现对混凝土变形的梯度监测。

[0063] 标靶固定校正系统架呈倒T字形，碳钢材质，表面平整，刚度较大。

[0064] 带有螺纹的探头是轻质铝合金加工而成的空心部件，并将它和测量标靶连接的一端加工成带有螺纹的部件，同时探头是直接焊接在标靶上的，旋紧在上面的测量标靶是经过加工的小型测量标靶(直径为1.0～1.5cm)。