本發(fā)明涉及混凝土性能測試領(lǐng)域，具體涉及一種帶水準(zhǔn)混凝土彈性模量測定裝置及方法。

背景技術(shù)：

抗壓彈性模量是棱柱體或者圓柱體試件軸向承受的一定壓力時產(chǎn)生單位變形所需應(yīng)力。測定水泥混凝土抗壓彈性模量時，將2個千分表固定在標(biāo)距150mm的固定架之間進(jìn)行微變形測量，通過計算得出水泥混凝土抗壓彈性模量值，其適用于工程領(lǐng)域內(nèi)混凝土試件彈性模量試驗。

混凝土彈性模量指標(biāo)是工程領(lǐng)域內(nèi)混凝土工程重要的參數(shù)，特別是在高跨度、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中、較高強(qiáng)度等級的混凝土有著重要意義，作為指導(dǎo)混凝土施工的重要參數(shù)?；炷翉椥阅Ａ吭囼炦^程復(fù)雜，耗時長，試件制作齡期28天后進(jìn)行試驗，如果3個試件數(shù)據(jù)超過規(guī)范要求，試驗結(jié)果無效，造成現(xiàn)場施工無參數(shù)可依，損失及處理費(fèi)用將大大增加施工成本。

目前市場上所用彈性模量裝置均由上下環(huán)、接觸桿、千分表等組成，試驗時由試驗員在試件上測量標(biāo)距劃線定位，然后試驗員將上下環(huán)安裝在定位處，由于上下環(huán)由8個緊釘螺釘進(jìn)行固定，試驗員難以同時進(jìn)行固定，造成上下環(huán)之間標(biāo)距不能精準(zhǔn)至150mm，標(biāo)距的不準(zhǔn)確將直接影響試驗結(jié)果的大小；并且上下環(huán)在安裝完成后的不平行直接導(dǎo)致試驗時對中步驟不滿足規(guī)范要求，試驗員將再次卸下裝置重新組裝，這樣耗時費(fèi)力也不能精準(zhǔn)測量出混凝土彈性模量參數(shù)。

江習(xí)高速公路建設(shè)中，在橋梁工程中的預(yù)制t梁和現(xiàn)澆箱梁均對混凝土彈性模量進(jìn)行了設(shè)計要求，為3.45×10⁴mpa，并且進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉時彈性模量不小于設(shè)計值的90％，江習(xí)高速公路的預(yù)制t梁總設(shè)計在2600多片，現(xiàn)澆箱梁也達(dá)到了500多聯(lián)，按照設(shè)計混凝土彈性模量試驗將達(dá)到6200多組(28天齡期和張拉齡期各一組)以上，如果快速精準(zhǔn)檢測出混凝土彈性模量數(shù)據(jù)是關(guān)鍵。

現(xiàn)有技術(shù)中，存在一些不足：1)在試件上測量標(biāo)距劃線定位耽擱耗時長，且人為因素影響較大，不能做到快速有效的固定上下環(huán)及標(biāo)距精準(zhǔn)。2)固定后固定架的水平程度完全依靠人工肉眼觀察和經(jīng)驗，不能做到科學(xué)準(zhǔn)確衡量水平程度，對后續(xù)的試驗過程和試驗數(shù)據(jù)影響較大。3)接觸桿要么固定，要么沒有，直接調(diào)整千分表高度與之接觸，不能做到千分表快速安裝及歸零。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種帶水準(zhǔn)混凝土彈性模量測定裝置及方法，裝置外觀簡單大方、制作成本低、使用效率高、易于操作、實(shí)用性強(qiáng)、安全環(huán)保。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種帶水準(zhǔn)混凝土彈性模量測定裝置，包括上環(huán)和下環(huán)，所述上環(huán)和下環(huán)上下布置，且上環(huán)和下環(huán)都設(shè)置有固定被測混凝土的緊固裝置；所述上環(huán)上還設(shè)置有圓水準(zhǔn)器，在上環(huán)和下環(huán)之間固定有定位板，所述定位板用于固定上環(huán)與下環(huán)之間的距離；在上環(huán)上設(shè)置有千分表支架，在下環(huán)上設(shè)置有接觸桿，千分表支架與接觸桿之間用于放置千分表。

進(jìn)一步的，所述緊固裝置為分別設(shè)置在上環(huán)和下環(huán)周圍的緊定螺釘。

進(jìn)一步的，所述定位板與上環(huán)通過定位栓相連，定位板與下環(huán)通過定位螺釘相連。

進(jìn)一步的，所述千分表支架設(shè)置在上環(huán)的預(yù)留孔內(nèi)，所述接觸桿設(shè)置在下環(huán)的預(yù)留孔內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述定位板下端固定有底板。

進(jìn)一步的，所述緊定螺釘均勻地分布在上環(huán)或者下環(huán)的周圍。

進(jìn)一步的，所述定位板為兩個。

一種帶水準(zhǔn)混凝土彈性模量測定方法，包括以下步驟：

步驟1：用定位板將上環(huán)和下環(huán)固定，并調(diào)整好上環(huán)與下環(huán)之間的距離；步驟2：將被測混凝土置入上環(huán)和下環(huán)內(nèi)，擰緊緊定螺釘，將被測混凝土固定好；步驟3：將千分表支架固定在上環(huán)的預(yù)留孔處，將接觸桿固定在下環(huán)的預(yù)留孔處；步驟4：將千分表安裝在千分表支架上面，安裝牢固，與接觸桿接觸，并讓千分表指針能自由活動；步驟5：保證圓水準(zhǔn)器水平，將測量裝置移至試驗機(jī)下，進(jìn)行測量。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：1)既可以作為試驗裝置，也可以作為教學(xué)儀器使用。2)定位板能快速精準(zhǔn)定位，保證標(biāo)距150mm的準(zhǔn)確度，同時提高試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。3)圓水準(zhǔn)器的安裝角度和尺寸利于試驗工作開展，且具有兩個功能(定位對中、觀察變形方向)。4)千分表支架u型設(shè)計滿足千分表任何角度任意旋轉(zhuǎn)，滿足千分表快速安裝要求。5)本裝置縮短了工作時間并提高了工作效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明裝置的俯視圖。

圖3是本發(fā)明裝置的固定部分結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明裝置的讀數(shù)部分結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明裝置的定位部分結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-圓水準(zhǔn)器；2-緊定螺釘；3-定位栓；4-千分表支架；5-千分表；6-定位板；7-定位螺釘；8-下環(huán)；9-上環(huán)；10-接觸桿；11-底板。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式對本發(fā)明的裝置和方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。本發(fā)明裝置主要由三大部分組成：固定部分，包括上環(huán)9(內(nèi)安裝2個圓水準(zhǔn)器1)、下環(huán)8(也可安裝2個圓水準(zhǔn)器1)、緊定螺釘2；讀數(shù)部分，包括千分表5、接觸桿10及千分表支架4；定位部分，包括定位板6及定位螺釘7。

一、固定架的設(shè)計與加工

1、實(shí)施

1)采用20mm厚、18mm寬耐腐蝕、不易銹蝕及變形的高強(qiáng)度不銹鋼材制成外徑258mm(內(nèi)徑222mm)的上環(huán)9和下環(huán)8，然后用同樣材質(zhì)不銹鋼制作8根ф10mm長度不小于85mm緊定螺釘2。

2)在上環(huán)9和下環(huán)8厚度方向0°、90°、180°、270°分別打孔能夠緊固ф10mm螺釘?shù)穆菽?，與8根緊定螺釘2能夠配套使用；然后在上環(huán)9厚度方向45°和225°開孔ф5mm，預(yù)留定位板6上面的定位孔，在下環(huán)8厚度方向45°和225°開孔ф8mm，與定位螺釘7配套的螺母。

3)在上環(huán)9寬度方向165°和345°預(yù)留ф10mm固定千分表支架4孔，在下環(huán)8寬度方向165°和345°預(yù)留ф8mm固定接觸桿10孔。

4)在上環(huán)9和下環(huán)8寬度方向135°和315°方向安裝四個ф12mm×8mm的圓水準(zhǔn)器孔。

2、實(shí)際效果驗證

1)高強(qiáng)度不銹鋼材在剛度和硬度方面都優(yōu)于一般普通鋼材，制作的上環(huán)和下環(huán)不易變形及損壞。2)開孔及螺紋加工均采用數(shù)控車床加工，增加了裝置加工的精度。3)固定后能與其他部件能夠緊密結(jié)合，達(dá)到預(yù)期的效果。4)能夠快速安裝定位，滿足設(shè)計要求。5)能夠牢固抓住試件，起到傳遞應(yīng)變的作用。

二、讀數(shù)系統(tǒng)設(shè)計與加工

1、實(shí)施

1)千分表5由其他生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，購買使用。

2)接觸桿10由上盤ф15mm，下接ф8mm螺桿，與下環(huán)8寬度方向165°和345°預(yù)留ф8mm固定接觸桿孔配套使用。

3)千分表支架4由兩個深u型組成，材質(zhì)與上環(huán)9和下環(huán)8一致，全長108mm，厚9mm，寬24mm，上與上環(huán)寬度方向165°和345°預(yù)留ф10mm孔固定，下用于固定千分表5。

2、實(shí)際效果驗證

1)千分表支架4及接觸桿10均采用高強(qiáng)度不銹鋼材質(zhì)，試驗過程中變形量小，更能接近于真實(shí)情況。2)千分表5安裝方向和安裝上下距離不受限制，能夠快速安裝并緊固。3)接觸桿10可以上下旋轉(zhuǎn)，與千分表5接觸，起到傳遞應(yīng)變作用。

三、定位裝置的設(shè)計與加工

1、實(shí)施

1)定位板6用2塊，采用與上環(huán)9和下環(huán)8一致的不銹鋼材質(zhì)，定位板6寬25mm，高235mm(包括了底板11厚度)，厚4mm；定位板6下焊接長48mm，寬12mm的底板11，能夠讓定位板6更能穩(wěn)固。在定位板6離地高75mm處開孔ф8mm螺孔，與下環(huán)8厚度方向45°和225°開孔ф8mm對齊。在定位板6離地高225mm處焊接一個ф5mm定位栓3，與上環(huán)9厚度方向45°和225°開孔ф5mm的配套使用。

2)定位螺釘7用2個，采用與上環(huán)9和下環(huán)8一致的不銹鋼材質(zhì)，螺釘ф8mm長度不大20mm，與定位板6離地高75mm處開孔ф8mm螺孔，與下環(huán)8厚度方向45°和225°開孔ф8mm螺孔均能配套使用。

2、實(shí)際效果驗證

1)使用定位板進(jìn)行定位，能夠解決快速定位問題，減少試驗員在試件上測量標(biāo)距劃線定位的步驟，節(jié)約工作時間。2)定位栓3與上環(huán)9預(yù)留孔可以快速拆裝，節(jié)約時間。3)定位板6的底板11能夠讓整個裝置獨(dú)立“站立”，利于教學(xué)和試驗工作。

四、最終組裝與驗證

1、最終組裝

1)將8根緊定螺釘2擰入上環(huán)9和下環(huán)8厚度方向0°、90°、180°、270°預(yù)留螺母孔內(nèi)，使連接緊密，并且能夠很好的與試件接觸，起著固定上下環(huán)的作用。

2)定位板6離地高225mmф5mm定位栓，與上環(huán)9厚度方向45°和225°預(yù)留孔連接，需連接緊密，不能留有縫隙；定位板9離地高75mm處預(yù)留螺孔，與下環(huán)8厚度方向45°和225°預(yù)留孔用，定位螺釘7連接，連接緊密牢固。

3)將千分表支架4固定在上環(huán)9寬度方向165°和345°預(yù)留孔處，將接觸桿10固定在下環(huán)8寬度方向165°和345°預(yù)留孔處。

4)將千分表5安裝在千分表支架4上面，安裝牢固，且能使千分表5指針自由活動。

5)保證圓水準(zhǔn)器1安裝水平，然后將四周密封處理。

6)裝置內(nèi)有較多開孔處及焊接處，應(yīng)該進(jìn)行打磨處理。

7)整個裝置應(yīng)進(jìn)行去棱角工藝處理，防止劃傷試驗人員，完成后上環(huán)9、下環(huán)8、定位板6上面應(yīng)噴涂一層烤漆，防止長時間暴露空氣中氧化銹蝕，外觀可增加美觀度。

8)組裝完成后整個裝置重量約3.2kg，外形尺寸長310mm×寬310mm×高260mm。

2、最終實(shí)際效果驗證

全部組裝完成后，試驗員用帶水準(zhǔn)混凝土彈性模量測定裝置測定一組c50混凝土彈性模量，在使用中一次快速定位，中間標(biāo)距150mm基本做到無誤差，用圓水準(zhǔn)器1進(jìn)行水平定位后，在對中試驗過程中兩邊千分表誤差僅0.002mm，滿足規(guī)范要求，整個試驗過程(從試件取出到全部試驗結(jié)束)耗時70分鐘。

同一個試驗員，同一天取樣c50混凝土一組進(jìn)行彈性模量試驗，使用市場上普遍的彈性模量測定裝置，在標(biāo)距定位上面試驗員耗時竟達(dá)10分鐘，在后面對中試驗過程中兩邊千分表5誤差一直在0.015mm以上，試驗員重拆后進(jìn)行再次組裝，耗時費(fèi)力，最后試驗結(jié)果有一根循環(huán)后軸心抗壓強(qiáng)度與平均值之差超過20％，取剩余兩根的彈性模量平均值作為測定值，試驗過程耗時120分鐘.從對比試驗過程中看，使用了帶水準(zhǔn)混凝土彈性模量測定裝置節(jié)約時間在50％以上，并且試驗員工作量相對較小，基本做到一次試驗成功，不會出現(xiàn)重復(fù)拆裝的情況。