一种非贯穿混凝土圆柱体芯样取样器及其操作方法
【专利摘要】本发明公开了一种非贯穿混凝土圆柱体芯样取样器及其操作方法，包括由不锈钢制成的取样器本体,其中，取样器本体为圆心角小于120°的圆弧形结构，取样器本体的内侧为一圆柱面,该取样器本体的外侧为一圆锥面,圆锥面的上端与所述圆柱面的上端为同心圆结构，圆锥面的下端与所述圆柱面的下端也为同心圆结构。使用时，用电钻配合套管在混凝土试块上垂直钻进，停止钻进后，取出套管留下圆环形的缝隙，再将取样器本体的圆柱面朝向待取的混凝土样芯,用力插入缝隙中，然后用工具慢慢敲击取样器本体的上端使其慢慢地插入混凝土试块与混凝土样芯之间，使混凝土样芯的底部断裂，最后取下取样器本体，将混凝土样芯取出。其优点在于：结构简单、使用方便，取芯效率高。
【专利说明】一种非贯穿混凝土圆柱体芯样取样器及其操作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及混凝土结构试验【技术领域】，尤其指一种非贯穿混凝土圆柱体芯样取样器及其操作方法。
【背景技术】
[0002]混凝土结构实体性能检测或监测作业过程中，常常需要取出完整的角落无损伤的圆柱体芯样，直径一般在50mm、75mm、IOOmm或者150mm,其中以直径100mm、高度IOOmm左右为多数。而且，为了减少对混凝土整体结构的损伤，大多要求非贯穿取芯；而非贯穿取芯就给取芯工作带来了很大的麻烦，既要保证芯样角落无损伤，又不能破坏附近混凝土，因此在取芯时需要十分小心，这使取芯工作效率下降。
[0003]目前专门用于未贯穿混凝土圆柱体芯样(特别是高径比接近1，甚至更小的芯样)折取，并且能够保证芯样完好无损提取出来的装置或设备还没有，现在用于提取未贯穿混凝土芯样的方法，一般是直接使用圆钢条、钻子、螺丝刀等简易工具去撬混凝土芯样，使圆柱体芯样的底部断裂,从而将圆柱体芯样取出。这种芯样提取的方式往往会因为受力面积小，导致应力集中损坏混凝土芯样外围的混凝土，甚至破坏芯样的完整性，而且成功率也比较低，即使能够取出的混凝土芯样芯样，也会造成混凝土芯样内部损伤，影响后续检测或者监测的客观性和准确性。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供结构简单、使用方便、且能够将非贯穿的样芯完好无损取出的一种非贯穿混凝土圆柱体芯样取样器；其操作方法简单、方便，且不会对混凝土芯样周边混凝土结构造成破坏。
[0005]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:
一种非贯穿混凝土圆柱体芯样取样器，包括由不锈钢制成的取样器本体，其中，取样器本体为圆心角小于120°的圆弧形结构，取样器本体的内侧为一圆柱面，该取样器本体的外侧为一圆锥面，圆锥面的上端与所述圆柱面的上端为同心圆结构，圆锥面的下端与所述圆柱面的下端也为同心圆结构。
[0006]优化的技术措施还包括:
上述的圆心角的度数为90°至120°。
[0007]上述的圆柱面的半径为50mm。
[0008]上述的取样器本体的上端面厚度为10mm。
[0009]上述的取样器本体的下端面厚度为2mm。
[0010]上述的取样器本体的高度为100mm。
[0011]一种非贯穿混凝土圆柱体芯样取样器的操作方法，包括以下步骤:
步骤一:用电钻配合套管在混凝土试块上垂直钻进，停止钻进后，取出套管留下圆环形的缝隙； 步骤二:将取样器本体的圆柱面朝向待取的混凝土样芯，用力插入缝隙中；
步骤三:用工具慢慢敲击取样器本体的上端使其慢慢地插入混凝土试块与混凝土样芯之间，使混凝土样芯的底部断裂；
步骤四:取下取样器本体后，将混凝土样芯取出。
[0012]上述的工具为铁锤、榔头。
[0013]上述的电钻钻进深度为IOOmm至150mm。
[0014]本发明的一种非贯穿混凝土圆柱体芯样取样器，包括由不锈钢制成的取样器本体，其中，取样器本体为圆心角小于120°的圆弧形结构，其采用圆弧形结构的取样器本体，增大取样器与混凝土之间的接触面积，从而减小应力集中，避免取混凝土样芯时对混凝土样芯和混凝土试块造成破坏；取样器本体的内侧为一圆柱面，该取样器本体的外侧为一圆锥面，圆锥面的上端与所述圆柱面的上端为同心圆结构，圆锥面的下端与所述圆柱面的下端也为同心圆结构，外侧呈圆锥面，在向下敲击取样器本体时，以圆锥面与混凝土试块边沿为支点，利用杠杆作用使混凝土样芯的底部断裂，从而完成取样工作。
[0015]本发明经过多次的尝试和改进，使在提取非贯穿混凝土芯样时大大的增大了混凝土芯样与撬混凝土芯样仪器的受力面积导致应力扩散，很好的保护了混凝土芯样周边混凝土的完整性，本发明可以高成功率的完好无损的从混凝土试块中提取出非贯穿的混凝土芯样，而且可以很好的保护混凝土芯样的周边不受损坏。
[0016]本发明非贯穿混凝土圆柱体芯样取样器的操作方法简单，取芯效率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明的俯视结构示意图；
图2是图1中A-A的剖视图；
图3是本发明的使用状态图；
图4是图3中B-B的剖视图。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0019]如图1至图4所示为本发明的结构示意图，
其中的附图标记为:圆心角α、半径R、上端面厚度D、下端面厚度d、高度H、断裂处L，取样器本体1、圆柱面11、圆锥面12、混凝土试块2、缝隙3、混凝土样芯4。
[0020]如图1至图4所示，
一种非贯穿混凝土圆柱体芯样取样器，包括由不锈钢制成的取样器本体1，其中，取样器本体I为圆心角α小于120°的圆弧形结构，取样器本体I的内侧为一圆柱面11，该取样器本体I的外侧为一圆锥面12，圆锥面12的上端与所述圆柱面11的上端为同心圆结构，圆锥面12的下端与所述圆柱面11的下端也为同心圆结构。
[0021]取样器本体I采用316不锈钢制成，具有良好的强度和刚度，并且有很强的抗腐蚀性能。
[0022]取样器本体I采用圆弧形结构，增大了取样器本体I与混凝土之间的接触面积，从而减小应力集中，避免取混凝土样芯4时对混凝土样芯4和混凝土试块2 (混凝土实体结构)造成破坏；实施例中，圆心角α的度数为90°至120°。圆心角α的度数不宜过小，度数过小，应力扩散效果不明显，仍有可能对混凝土样芯4和混凝土试块2造成损；圆心角α的度数也不宜过大，度数过大，不仅会增加加工难度，而且在取样时，两侧的力会相互抵消而影响取样的正常进行。
[0023]混凝土结构实体性能检测或监测作业过程中，通常所取芯样的直径为50mm、75mm、10mm或者150_，其中又以10mm最为常用。本发明取样器的半径与所取样芯的半径相适配。
[0024]实施例中，圆柱面11的半径R为50mm。
[0025]实施例中，取样器本体I的上端面厚度D为10mm。
[0026]实施例中，取样器本体I的下端面厚度d为2mm。
[0027]实施例中，取样器本体I的高度H为100mm。
[0028]一种非贯穿混凝土圆柱体芯样取样器的操作方法，包括以下步骤:
步骤一:用电钻配合套管在混凝土试块2上垂直钻进，停止钻进后，取出套管留下圆环形的缝隙3 ;
步骤二:将取样器本体I的圆柱面11朝向待取的混凝土样芯4，用力插入缝隙3中；步骤三:用工具慢慢敲击取样器本体I的上端使其慢慢地插入混凝土试块2与混凝土样芯4之间，使混凝土样芯4的底部断裂；
步骤四:取下取样器本体I后，将混凝土样芯4取出。
[0029]实施例中，工具为铁锤、榔头。
[0030]实施例中，电钻钻进深度为10mm至150mm。电钻钻进深度一般按高径比I控制，如直径为10mm的芯样，钻进深度约100mm，但本发明适用于更大的高径比。
[0031]工作原理:如图3和图4所示的使用状态图，图4中箭头方向表示力的方向。在取样时，用铁锤、榔头等工具向下敲击取样器本体I的上端，取样器本体I的圆锥面12对混凝土试块2(混凝土实体结构)的边沿产生压力，同时以两者的接触面为支点撬动混凝土样芯4，混凝土样芯4的上部形成如箭头符号所示的应力分布(箭头方向表示力的方向，箭头长短表示力的大小)；随着取样器本体I不断的深入，混凝土试块2、混凝土芯样4以及取样器本体I三者之间就会产生挤压，这样混凝土芯块4的就会产生位移，使混凝土芯块4的底部发生断裂形成断裂处L，混凝土样芯4的底部断裂后，就能很方便地将混凝土样芯4取出了。
[0032]用本发明的取样器取非贯穿的混凝土样芯4，不仅操作方便，取样效率高，而且对混凝土试块2和混凝土样芯4都不会造成损坏。
[0033]有限元模拟计算结果表明，本发明取样器取样使，混凝土局部挤压应力比现有方法降低3倍以上:
【权利要求】
1.一种非贯穿混凝土圆柱体芯样取样器，包括由不锈钢制成的取样器本体(1)，其特征是:所述的取样器本体(1)为圆心角(α)小于120°的圆弧形结构，所述的取样器本体(I)的内侧为一圆柱面(11)，该取样器本体⑴的外侧为一圆锥面(12)，所述的圆锥面(12)的上端与所述圆柱面(11)的上端为同心圆结构，所述的圆锥面(12)的下端与所述圆柱面(11)的下端也为同心圆结构。
2.根据权利要求1所述的一种非贯穿混凝土圆柱体芯样取样器，其特征是:所述的圆心角U)的度数为90°至120°。
3.根据权利要求2所述的一种非贯穿混凝土圆柱体芯样取样器，其特征是:所述的圆柱面(11)的半径(R)为50mm。
4.根据权利要求3所述的一种非贯穿混凝土圆柱体芯样取样器，其特征是:所述的取样器本体(1)的上端面厚度(D)为10mm。
5.根据权利要求4所述的一种非贯穿混凝土圆柱体芯样取样器，其特征是:所述的取样器本体(1)的下端面厚度(d)为2_。
6.根据权利要求5所述的一种非贯穿混凝土圆柱体芯样取样器，其特征是:所述的取样器本体(1)的高度⑶为100mm。
7.—种如权利要求1所述的一种非贯穿混凝土圆柱体芯样取样器的操作方法，其特征是:包括以下步骤: 步骤一:用电钻配合套管在混凝土试块(2)上垂直钻进，停止钻进后，取出套管留下圆环形的缝隙⑶； 步骤二:将取样器本体(1)的圆柱面(11)朝向待取的混凝土样芯(4)，用力插入缝隙(3)中； 步骤三:用工具慢慢敲击取样器本体(1)的上端使其慢慢地插入混凝土试块(2)与混凝土样芯(4)之间，使混凝土样芯(4)的底部断裂； 步骤四:取下取样器本体(1)后，将混凝土样芯(4)取出。
8.根据权利要求7所述的一种非贯穿混凝土圆柱体芯样取样器的操作方法，其特征是:所述的工具为铁锤、榔头。
9.根据权利要求8所述的一种非贯穿混凝土圆柱体芯样取样器的操作方法，其特征是:所述的电钻钻进深度为IOOmm至150mm。
【文档编号】G01N1/04GK104020013SQ201410262686
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】干伟忠, 舒佳明, 陈琦, 胡少卿, 方小爱, 高鹤森 申请人:宁波工程学院