专利名称：一种混凝土骨料沉浮特性检测装置及其检测方法
技术领域：
一种混凝土骨料沉浮特性检测装置及其检测方法，属于混凝土技术领域，具体涉及一种用于放射性防护的高密度混凝土骨料沉浮特性的检测装置及方法。
背景技术：
普通混凝土的骨料下沉并不明显，骨料沉浮特性可以不做关注，高密度混凝土，掺杂的铁块、铅块的密度远高于拌合物的密度，骨料下沉趋势显著。相同厚度的高密度混凝土对射线衰减的能力近似的与它的密度成线性关系，骨料的某些组分对某种射线 有选择性的衰减能力，因而，骨料分布的均匀性(也称均布率)是保证混凝土防辐射能力的一项重要的技术参数。高密度混凝土对骨料沉浮特性的探知很有必要，它是配合比设计、施工参数确定的重要基础。但是，目前缺少检测的方法和工具，因此，相关的实验和数理分析不够，数值化的表征也不够；常用制作试样，反复试验的形式来确定，但此种方式所需时间长、实验成本高、质量波动大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种时间短、成本低、质量波动小的混凝土骨料沉浮特性检测装置及其检测方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该混凝土骨料沉浮特性检测装置，其特征在于包括主支架、上横梁、下横梁和刚丝，主支架上部内侧水平方向上通过成对安装的耳形滑套安装相互平行设置的上横梁和下横梁，主支架下方设置盛有骨料拌合物的容器，上横梁上竖直安装多个第二支架，下横梁上对应安装多个水平设置的第五支架，刚丝依次穿过安装在第二支架一侧的第三支架和第五支架的导向孔，并固接容器中的待测骨料测试块。所述的第三支架通过小轴套装在第二支架上，小轴水平镶嵌或螺接在第二支架上并涂有润滑油，第三支架的一端设有容纳刚丝穿过且涂有润滑油的开口槽或导向孔。所述的下横梁上设有多组安装孔，每组安装孔上对应固定安装一个第五支架，第五支架外端部上设有修过圆角、涂有润滑油的导向孔。所述的刚丝在对应第三支架顶面位置处焊接或胶接有阻挡件，刚丝上层部位套装、焊接或胶接砝码挡圈，砝码挡圈上装放多个砝码。刚丝为刚性直线状态、由金属或非金属材质制成。所述的第二支架上水平安装第四支架，第四支架一端竖直安装压力计，压力计下部的测力触点压倒第三支架端部。所述的容器内插有振捣棒。所述的刚丝由刚性直线段和刚丝柔性段组成，刚丝柔性段联接在刚性直线段下端，刚丝柔性段与容器中的待测骨料测试块固接。
所述的刚丝后侧设置坐标纸，在正对着刚丝的方位架设置一台记录刚丝下降移动状态的连拍相机。一种运用如上所述的混凝土骨料沉浮特性检测装置的检测方法，包括骨料下沉力学特征的检测和骨料下沉位移特征的检测，具体步骤如下
1)、骨料下沉力学特征的检测，首先，称量相关器具零部件的重量，依据称重精度和压力计精度计算测量的误差，确定系统的误差，系统的误差小于等于3% ； 2)、选择试验台，安装测试器具，将待测骨料拌合物盛于容器内，在容器的侧面竖直安放2 3个主支架，通过主支架上滑动安装的一对耳形滑套安装下横梁，调整两耳形滑套的位置，使下横梁保持水平，并通过螺钉将上述零件紧固；通过另一对耳形滑套对应安装上横梁，且在上横梁上安装多个相同的、带有镶嵌或螺接的小轴的第二支架；
3)、在待测骨料测试块上钻制出容纳刚丝穿入的孔，钻制孔的轴线经过待测骨料测试块的重心，在孔中插入直线度较高的刚丝，粘接牢固；孔的方向要符合试验科目对骨料姿态的要求；
4)、在第二支架的小轴上套装第三支架，并留有转动间隙，用垫圈、螺母做防脱落固定，刚丝从第三支架外端设置的开口槽或导向孔中穿过，第三支架另一端对齐安装在第四支架上的压力计的测力触点，调整相关零件的位置、间隙，并予以固定；
5)、在容器内装放入骨料拌合物，并将多个待测骨料测试块分别放置到拌合物中，并一一编号；待测骨料测试块同一种形状采用同一种摆放角度，放入的拌合物足够体积、各项参数均符合要求的，适度增加缓凝剂，使其坍落度在试验时段内不会发生明显降低；
6)、在振捣棒开启和关闭状态下，分别记录压力计的读数，根据已经称量的各个待测骨料测试块的重力与刚丝、阻挡件、砝码和砝码挡圈的重力数据，计算拌合物对骨料的最大支撑力；计算待测骨料测试块所处各种姿态下、在拌合物各不同埋深、拌合物处于静止或受振状态下，拌合物对骨料的最大支撑力；
7)、对数据作分析，总结骨料在静止或受振状态下、拌合物对应组分和塌落度条件下，骨料下沉的力学特性；根据数据编写实验报告；
8)、进行骨料下沉位移特征的检测，首先拆除压力计和第四支架，在第三支架的另一端用阻挡杆代替压力计的测力触点，刚丝采用轻材质的刚性细丝，在刚丝下部联接一段刚丝柔性段，通过刚丝柔性段联接容器中的待测骨料测试块；刚丝的重力和骨料的重力相比忽略不计；
9)、借助埋入叉具将待测骨料测试块压入拌合物，在刚丝的后面粘贴一张坐标纸，在正对着刚丝的方位架设一台连拍相机，开启振捣棒，同时开启带时间显示的连拍相机，移开阻挡杆；压入深度、待测骨料测试块的姿态符合实验设计条件的要求；
10)、以刚丝上的阻挡件为测量点，以坐标纸为参照，开始通过连拍相机记录刚丝的下降移动状态，延续完实验规定的时间，取下连拍相机，分析照片，读出数据。对数据作分析、计算，编写实验结论。与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是
I、本发明解决了对高密度混凝土的骨料沉浮特性研究领域检测方法和器具缺少的问题，检测方法中，重点对拌合物中骨料的下沉力、下沉位移的测量提出了解决方案，方法简单易行，测量数据真实有效，检测器具的方案选用着重在模块化、标准化和互换性的基础，容易实现测量器具的定型和使用，促进了高密度混凝土制作技术的显著进步；
2、本发明解决问题中的变量较多，检测方法可以限定某个或某些变量，进行限定相关变量的检测，检测的物理量接近数学建模的参数，更有利于该领域工程理论的研究和设计计算数值化的确立
3、本发明方法和器具可针对施工工艺的需求，研究工艺参数对骨料下沉特性的影响，优化施工参数的选定，使得这些选定向数值化、定量化又前进了一步，具有深远的意义。
图I是本发明拌合物骨料沉浮力学特征测试示意图。图2是本发明拌合物骨料沉浮移动特征测试示意图。图3是本发明的埋入叉具水平放置结构示意图。图4是本发明的埋入叉具竖直放置结构示意图。其中1、容器 2、主支架 3、耳形滑套 4、阻挡杆5、下横梁 6、第五支架 7、刚丝 8、待测骨料测试块 9、上横梁 10、第二支架 11、小轴 12、第三支架 13、第四支架 14、压力计 15、砝码 16、阻挡件 17、砝码挡圈 18、刚丝柔性段 19、振捣棒 20、埋入叉具。图Γ4是本发明的最佳实施例，下面结合附图Γ4对本发明做进一步说明。
具体实施例方式实施例I测量在静止或振捣条件下骨料下沉力学特征
参照附图广4 :该种混凝土骨料沉浮力学特性检测装置，包括容器I、主支架2、耳形滑套3、上横梁9、下横梁5和刚丝7，主支架2上有可以上下滑动调整位置、能用螺钉紧固到主支架2上、并且有可供安装其他零件的平面的耳形滑套3，主支架2上部内侧水平方向上通过成对安装的耳形滑套3安装相互平行设置的上横梁9和下横梁5，主支架2下方放置盛有骨料拌合物的容器1，容器I内插有振捣棒19。上横梁9上竖直安装多个第二支架10，下横梁5上对应安装多个水平设置的第五支架6，刚丝7依次穿过安装在第二支架10 —侧的第三支架12和第五支架6的导向孔，并固接容器I中的待测骨料测试块8。第二支架10上水平安装第四支架13，第四支架13 —端竖直安装压力计14，压力计14下部的触点压倒第三支架12端部。第三支架12通过小轴11套接在第二支架10上，可以小轴11为中心轴发生转动，小轴11水平镶嵌或螺接在第二支架10上并涂有润滑油，第三支架12的一端设有容纳刚丝7穿过且涂有润滑油的开口槽或导向孔。下横梁5上设有多组安装孔，每组安装孔上对应固定安装一个第五支架6，第五支架6外端部上设有修过圆角、涂有润滑油的导向孔。刚丝7为刚性直线状态、由金属或非金属材质制成，在对应第三支架12顶面位置处焊接或胶接有阻挡件16，刚丝7上层部位套装、焊接或胶接砝码挡圈17，砝码挡圈17上装放多个砝码15。运用如上所述的混凝土骨料沉浮特性检测装置的检测方法，包括骨料下沉力学特征的检测和骨料下沉位移特征的检测，包括以下步骤1)、先进行骨料下沉力学特征的检测，首先，称量相关器具零部件的重量，依据称重精度和压力计精度计算测量的误差，确定系统的误差，并将系统的误差控制在不超过3%的范围内；
2)、选择试验台，安装测试器具，将待测拌合物盛于合适的容器I内，在容器I的侧面竖直安放2 3个主支架2，通过主支架2上滑动安装的一对耳形滑套3安装下横梁5，调整两耳形滑套3的位置，使下横梁5保持水平，并通过螺钉将上述零件紧固；同理，通过另一对耳形滑套3对应安装上横梁9，且在上横梁9上合理位置安装多个相同的、带有镶嵌或螺接的小轴11的第二支架10，暂不紧固；
3)、在待测骨料测试块8上钻制出容纳刚丝7穿入的孔，按照试验科目，钻制孔的轴线要经过待测骨料测试块8的重心，孔的方向要符合试验科目对骨料姿态的要求，在孔中插入直线度较高的刚丝7，粘接牢固；
4)、在第二支架10的小轴11上套装第三支架12，留出合理的可转动间隙，用垫圈、螺母做防脱落固定，刚丝7从第三支架12外端设置的开口槽或导向孔中穿过，第三支架12另一端对齐安装在第四支架13上的压力计14的测力触点，调整相关零件的位置、间隙，并予以固定；
5)、在容器I内装放入足够体积、各项参数均符合要求的拌合物，拌合物适度增加了缓凝剂，其坍落度在试验时段内不会发生明显降低，将待测骨料测试块8按照水平截面的大小设定多种姿态，每种姿态做3飞件，将这些待测骨料测试块8放置到拌合物的不同深度，并编号；
6)、在振捣棒19开启和关闭状态下，分别记录压力计14的读数，根据杠杆比换算成第三支架12对刚丝7系统的向上托力；根据已经称量的各个待测骨料测试块8的重力与刚丝7、阻挡件16、砝码15和砝码挡圈17的重力数据，计算待测骨料测试块8所处各种姿态下、在拌合物各不同埋深、拌合物处于静止或受振状态下，拌合物对骨料的最大支撑力；
7)、对数据作分析，做出骨料在静止或受振状态下、拌合物对应组分和塌落度等条件下，骨料下沉的力学特性，编写实验报告。刚丝7在刚性直线段的下端联接一段刚丝柔性段18，通过刚丝柔性段18固接容器I中的待测骨料测试块8。刚丝7后侧设置坐标纸，在正对着刚丝7的方位架设置一台记录刚丝7下降移动状态的连拍相机。进行骨料下沉位移特征的检测，步骤如下 1)、首先拆除压力计14和第四支架13，在第三支架12的另一端用阻挡杆4代替压力计14的测力触点，阻挡杆4是一根光滑的长杆，在测量数据记录前压到每个第三支架12的另一端，阻挡杆4通过电磁铁的动作控制其移开或其他方式拨开；刚丝7采用为轻材质的刚性细丝，其重力和骨料的重力相比达到可以忽略不计，在刚丝7下部联接一段刚丝柔性段18，通过该刚丝柔性段18联接容器I中的待测骨料测试块8 ；
2)、借助埋入叉具20将待测骨料测试块8压入拌合物，压入深度、待测骨料测试块8的姿态符合实验设计条件的要求，在刚丝7的后面粘贴一张坐标纸，在正对着刚丝7的方位架设一台连拍相机，同时按照选定的频率、放置位置，插入振捣棒19 ；
3)、对振捣棒19的功率、振动频率、振幅、外径尺寸、插入位置、插入深度等试验条件更加关注，在选定的频率、插入位置等各种条件下，开启振捣棒19，同时开启带时间显示的连拍相机、移开阻挡杆4 ;以刚丝7上的阻挡件16为测量点，以坐标纸为参照，开始通过连拍相机记录刚丝7的下降移动状况，延续完实验规定的时间，取下连拍相机，分析照片，读出数据，对数据作分析、计算，编写实验结论。 实施例2用替代法测量铅质骨料在拌合物中的下沉力
参照附图I :基本与实施例I相同，略有差别的是增加了砝码15的数量，铅质密度减去铁质密度乘以待测骨料测试块8的体积所得的数值，做为增添的砝码15的质量数值，将这些增添砝码15提供的重力计入试验用铁质骨料的重力，数据记录、分析仿照实施例I。实施例3用替代法测量褐铁矿矿石骨料在拌合物中的下沉力
参照附图I:基本与实施例I相同，略有差别的是选用容易获取的石灰石块状骨料做测试快，测量褐铁矿石的下沉力，增加了砝码15的数量，褐铁矿石的密度减去石灰石块状骨料的密度乘以待测骨料测试块8的体积所得的数值，做为增添的砝码15的质量数值，将这些增添砝码15提供的重力计入试验用的骨料的重力。数据记录、分析仿照实施例I。 此外，由于应用本发明的检测中变量多，因此实施例也相应较多，限定一个或多个变量进行分析检测，将有多种检测的选择。如振动状态下，骨料与振捣棒19的距离不同，下沉力不同，做出相应测定，提供烧筑时振捣棒19插入分布和插入深度的工艺要求拌合物在某种级配条件下对某种密度和形状及其姿态下的骨料，在不同坍落度情况下、提供的最大支撑力变化的测定，确定合理的坍落度；各种振捣工具(振动频率、振幅、工具尺寸)使用下的下沉力、拌合物的支撑力的变化，选取更有利的振捣工具，确定合理的振捣时间在满足浇筑需求坍落度范围下，对一定参数的骨料，定量的调整拌合物的级配的检测和实验；测定骨料随温度、随延续时间骨料下沉的特性，以便限定浇筑温度、浇筑延续时间等，实施例大同小异，予以从略。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1.一种混凝土骨料沉浮特性检测装置，其特征在于包括主支架(2)、上横梁(9)、下横梁(5)和刚丝(7)，主支架(2)上部内侧水平方向上通过成对安装的耳形滑套(3)安装相互平行设置的上横梁(9)和下横梁(5)，主支架(2)下方设置盛有骨料拌合物的容器(1)，上横梁(9)上竖直安装多个第二支架(10)，下横梁(5)上对应安装多个水平设置的第五支架(6)，刚丝(7)依次穿过安装在第二支架(10) —侧的第三支架(12)和第五支架(6)的导向孔，并固接容器(I)中的待测骨料测试块(8)。
2.根据权利要求I所述的一种混凝土骨料沉浮特性检测装置，其特征在于所述的第三支架(12 )通过小轴(11)套装在第二支架(10 )上，小轴(11)水平镶嵌或螺接在第二支架(10)上并涂有润滑油，第三支架(12)的一端设有容纳刚丝(7)穿过且涂有润滑油的开口槽或导向孔。
3.根据权利要求I所述的一种混凝土骨料沉浮特性检测装置，其特征在于所述的下横梁(5)上设有多组安装孔，每组安装孔上对应固定安装一个第五支架(6)，第五支架(6)外端部上设有修过圆角、涂有润滑油的导向孔。
4.根据权利要求I或2所述的一种混凝土骨料沉浮特性检测装置，其特征在于所述的刚丝(7)在对应第三支架(12)顶面位置处焊接或胶接有阻挡件(16)，刚丝(7)上层部位套装、焊接或胶接砝码挡圈(17 )，砝码挡圈(17 )上装放多个砝码(15)。
5.根据权利要求I所述的一种混凝土骨料沉浮特性检测装置，其特征在于所述的第二支架(10)上水平安装第四支架(13)，第四支架(13)—端竖直安装压力计(14)，压力计(14)下部的测力触点压在第三支架(12)端部。
6.根据权利要求I所述的一种混凝土骨料沉浮特性检测装置，其特征在于所述的容器(I)内插有振捣棒(19)。
7.根据权利要求I所述的一种混凝土骨料沉浮特性检测装置，其特征在于所述的刚丝(7)由刚性直线段和刚丝柔性段(18)组成，刚丝柔性段(18)联接在刚性直线段下端，刚丝柔性段(18)与容器(I)中的待测骨料测试块(8)固接。
8.根据权利要求7所述的一种混凝土骨料沉浮特性检测装置，其特征在于所述的刚丝(7)后侧设置坐标纸，在正对着刚丝(7)的方位架设有记录刚丝(7)下降移动状态的连拍相机。
9.一种运用如权利要求f 8任一项所述的混凝土骨料沉浮特性检测装置的检测方法，其特征在于，包括骨料下沉力学特征的检测和骨料下沉位移特征的检测，具体步骤如下 1)、骨料下沉力学特征的检测，首先，称量相关器具零部件的重量，依据称重精度和压力计精度计算测量的误差，确定系统的误差，系统的误差小于等于3% ； 2)、选择试验台，安装测试器具，将待测骨料拌合物盛于容器(I)内，在容器(I)的侧面竖直安放2 3个主支架(2)，通过主支架(2)上滑动安装的一对耳形滑套(3)安装下横梁(5)，调整两耳形滑套(3)的位置，使下横梁(5)保持水平，并通过螺钉将上述零件紧固；通过另一对耳形滑套(3)对应安装上横梁(9)，且在上横梁(9)上安装多个相同的、带有镶嵌或螺接的小轴(11)的第二支架(10)； 3)、在待测骨料测试块(8)上钻制出容纳刚丝(7)穿入的孔，钻制孔的轴线经过待测骨料测试块(8)的重心，在孔中插入直线度较高的刚丝(7)，粘接牢固； 4)、在第二支架(IO )的小轴(11)上套装第三支架(12 )，并留有转动间隙，用垫圈、螺母做防脱落固定，刚丝(7)从第三支架(12)外端设置的开口槽或导向孔中穿过，第三支架(12)另一端对齐第四支架(13)上的压力计(14)的测力触点，调整相关零件的位置、间隙，并予以固定； 5)、在容器(I)内装放入骨料拌合物，并将多个待测骨料测试块(8)分别放置到拌合物中，并编号； 6)、在振捣棒(19)开启和关闭状态下，分别记录压力计(14)的读数，根据已经称量的各个待测骨料测试块(8)的重力与刚丝(7)、阻挡件(16)、砝码(15)和砝码挡圈(17)的重力数据，计算拌合物对骨料的最大支撑力； 7)、对数据作分析，总结骨料在静止或受振状态下、拌合物对应组分和塌落度条件下， 骨料下沉的力学特性； 8)、进行骨料下沉位移特征的检测，首先拆除压力计(14)和第四支架(13)，在第三支架(12)的另一端用阻挡杆(4)代替压力计(14)的测力触点，刚丝(7)采用轻材质的刚性细丝，在刚丝(7)下部联接一段刚丝柔性段(18)，通过该刚丝柔性段(18)联接容器(I)中的待测骨料测试块(8)； 9)、借助埋入叉具(20)将待测骨料测试块(8)压入拌合物，在刚丝(7)的后面粘贴一张坐标纸，在正对着刚丝(7)的方位架设一台连拍相机，同时开启振捣棒(19)，同时开启带时间显示的连拍相机，移开阻挡杆(4)； 10)、以刚丝(7)上的阻挡件(16)为测量点，以坐标纸为参照，开始通过连拍相机记录刚丝(7)的下降移动状态，延续完实验规定的时间，取下连拍相机，分析照片，读出数据。
全文摘要
一种混凝土骨料沉浮特性检测装置及其检测方法，属于混凝土技术领域，具体涉及一种用于放射性防护的高密度混凝土骨料沉浮特性的检测装置及方法。包括主支架(2)、上横梁(9)、下横梁(5)和刚丝(7)，主支架(2)上部内侧水平方向上通过成对安装的耳形滑套(3)安装相互平行设置的上横梁(9)和下横梁(5)，上横梁(9)上竖直安装多个第二支架(10)，下横梁(5)上对应安装多个水平设置的第五支架(6)，刚丝(7)依次穿过安装在第二支架(10)一侧的第三支架(12)和第五支架(6)的导向孔，并固接容器(1)中的待测骨料测试块(8)。本发明具有检测时间短、成本低、检测数据波动小等优点。
文档编号G01N15/04GK102645393SQ20121015348
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月17日 优先权日2012年5月17日
发明者周锫, 孙茂波, 巩天涛, 巩方涛, 巩曰新, 张会亭, 张志新, 田昊, 田昭春, 田绪峰, 田连超, 穆冠帅, 黄琪亮 申请人:山东起凤建工股份有限公司, 张会亭