一种混凝土表面粗糙度测量装置及其测量方法与流程

本发明材料测试技术领域，具体涉及一种混凝土表面粗糙度测量装置及其测量方法。

背景技术：

在实际工程中，新、老混凝土粘接是混凝土工程中经常遇到的问题，如新建混凝土结构中施工缝，旧建筑维修加固工程中的新、老混凝土结合面等，新老混凝土粘接界面是混凝土结构薄弱区域，为了增强新、老的粘接性能，对结合面进行凿毛是常用的方法，但是对于凿毛粗糙程度的测量与评价缺少定量的分析方法。

混凝土灌砂法是测量混凝土表面粗糙度的常用方法。它是用塑料板(或木板)将待测混凝土表面(表面横截面面积为S)围起来，使塑料板的最高平面和表面的最高点平齐，在表面上灌入标准砂且与塑料板顶面抹平，然后将处理面上的砂全部倒入量筒中，测得其体积V，则粗糙度H(灌砂法深度)为：

H＝V/S

灌砂法需要准备标准砂，携带不方便，测试后粘接面上残余砂不易彻底清除，测量步骤繁琐，且无法用于非水平面构件和非规则构件的粗糙度测试，不利于工程实际的应用，仅能用于试验研究。

技术实现要素：

基于现有技术的不足，本发明提供了一种混凝土表面粗糙度测量装置及其测量方法。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种混凝土表面粗糙度测量装置，包括沿横向设置的刻度尺，刻度尺的左、右两端均沿纵向设有固定针，固定针的上部设有螺纹，并通过螺纹与刻度尺螺纹连接；两个固定针之间沿纵向设有连接杆，连接杆的上端与刻度尺滑动连接，连接杆的下端设置有百分表，所述百分表包括表盘及测量杆，所述测量杆位于表盘的下方且测量杆沿纵向延伸；刻度尺的一端设置有带指针的量角器，指针上沿指针方向固定有第一水准管。

优选地，刻度尺上沿横向固定有第二水准管，刻度尺的一端、两个固定针及连接杆上均沿纵向设有第三水准管。

优选地，所述量角器为360°量角器。

利用上述混凝土表面粗糙度测量装置进行粗糙度测量的方法，包括以下步骤：

步骤一，调整固定针，使混凝土待测表面的凸起及凹坑均在百分表的测量范围内，校准固定针与刻度尺的垂直度以及百分表与刻度尺的垂直度；

步骤二，将待测混凝土表面按照相同的间距划定m条相互平行的测线，测线的长度不大于刻度尺的量程；根据混凝土待测表面与水平面的夹角角度调节量角器指针角度，通过固定针将混凝土表面粗糙度测量装置固定在测线的一侧，且第一水准管内气泡居中；

步骤三，对于每条测线，选定测线的一端为测量基准点，将百分表沿测线按照相同的步距测量至测线的另一端，得到n个测值；

第j条测线的粗糙度H_j的计算公式如下：

$H_j=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}(h_{max}^j-h_i^j)=h_{max}^j-\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{h}_i^j=h_{max}^j-\stackrel{-}{h^j}$

其中，第j条测线为m条测线中的任意一条测线，为第j条测线的第i个测值，第i个测值为n个测值中的任意一个测值，为第j条测线n个测值中最大的测值，为第j条测线n个测值的均值；

则m条测线的平均粗糙度为：

${\stackrel{\‾}{H}}_j=\frac{1}{m}\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}{H}_j$

步骤四，根据计算得到混凝土待测表面的粗糙度H；

其中，A为系数，A的数值仅与m条测线的间距和每条测线的测量步距有关；A的数值首次获得可通过对混凝土待测表面采用灌砂法测得粗糙度H₀，再利用上述方法步骤一至三得到然后根据计算得到A，一个A值只对应一种测线间距及每条测线的测量步距。

优选地，步骤一中固定针与刻度尺的垂直度以及百分表与刻度尺的垂直度的校准方法包括以下步骤：

(1)将刻度尺沿横向放置，将量角器的指针拨至0°，第一水准管及第二水准管均气泡居中，4个第三水准管中的气泡均居于顶端；

(2)将刻度尺沿纵向放置，将量角器的指针拨至90°，第一水准管及刻度尺一端的第三水准管均气泡居中，调整两个固定针及连接杆，以使两个固定针及连接杆上的第三水准管气泡居中。

本发明测量准确，便于携带，利用本发明进行混凝土表面粗糙度测量时，操作简便，结果可靠，适应于非水平面和非规则构件的粗糙度测量，具有较大的实施价值与经济效益。

附图说明

图1是本发明所述混凝土表面粗糙度测量装置的结构示意图；

图2是本发明测量混凝土水平表面粗糙度的示意图；

图3是本发明测量混凝土竖直表面粗糙度的示意图

图4是本发明测量混凝土倾斜表面粗糙度的示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种混凝土表面粗糙度测量装置，包括沿横向设置的刻度尺1，刻度尺1的左、右两端均沿纵向设有固定针2，固定针2的上部设有螺纹，并通过螺纹与刻度尺1螺纹连接；两个固定针2之间的刻度尺上设有连接杆5，且连接杆5沿纵向延伸，连接杆5的上端套装于刻度尺1上，以使连接杆5可沿刻度尺1滑动，连接杆5的下端固定有百分表6，所述百分表6包括表盘及测量杆，所述测量杆位于表盘的下方且测量杆的轴向中心线与连接杆5的轴向中心线重合；刻度尺1的左端设置有带指针4的量角器3，所述量角器3为360°量角器，所述指针4绕量角器3的圆心转动，且指针4上沿指针4方向镶嵌有第一水准管8。刻度尺1上沿横向镶嵌有第二水准管7，刻度尺1的左端、两个固定针2及连接杆5上均沿纵向镶嵌有第三水准管9。

其中，刻度尺1的量程为0～150mm，最小刻度为1mm；百分表6的量程为0～50mm。

如图2～4所示，利用上述混凝土表面粗糙度测量装置进行粗糙度测量的方法如下：

步骤一，调整固定针2，使混凝土待测表面10的凸起及凹坑均在百分表6的测量范围内，校准固定针2与刻度尺1的垂直度以及百分表6与刻度尺1的垂直度；

步骤二，将混凝土待测表面10上按照相同的间距划定m条相互平行的测线，测线的长度不大于刻度尺1的量程；根据混凝土待测表面10与水平面的夹角角度调节量角器3指针4角度，通过固定针2将混凝土表面粗糙度测量装置固定在测线的一侧，且第一水准管8内气泡居中；

步骤三，对于每条测线，选定测线的一端为测量基准点，将百分表6沿测线按照相同的步距测量至测线的另一端，记录百分表6的读数，得到n个测值；

第j条测线的粗糙度H_j的计算公式如下：

$H_j=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}(h_{max}^j-h_i^j)=h_{max}^j-\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{h}_i^j=h_{max}^j-\stackrel{-}{h^j}---\left(1\right)$

其中，第j条测线为m条测线中的任意一条测线，为第j条测线的第i个测值，第i个测值为n个测值中的任意一个测值，为第j条测线n个测值中最大的测值，为第j条测线n个测值的均值；

则m条测线的平均粗糙度为：

${\stackrel{\‾}{H}}_j=\frac{1}{m}\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}{H}_j---\left(2\right)$

步骤四，根据计算得到混凝土待测表面10的粗糙度H；其中，A为系数，A的数值仅与m条测线的间距和每条测线的测量步距有关。

步骤一中固定针2与刻度尺1的垂直度以及百分表6与刻度尺1的垂直度的校准方法包括以下步骤：

(1)将刻度尺1沿横向放置，将量角器3的指针4拨至0°，第一水准管8及第二水准管7均气泡居中，4个第三水准管9中的气泡均居于顶端；

(2)将刻度尺1沿纵向放置，将量角器3的指针4拨至90°，第一水准管8及刻度尺1一端的第三水准管9均气泡居中，调整两个固定针2及连接杆5，以使两个固定针2及连接杆5上的第三水准管9气泡居中。

步骤二中，将两根固定针2固定在混凝土表面时，如混凝土待测表面10长度不足，也可在混凝土两侧设置牢靠的垫块，将两根固定针2固定在垫块上。若混凝土待测表面10为水平的(如图2所示)，也可观察第二水准管7，通过调整固定针2(固定针2相对于刻度尺1旋进或旋出)，使第二水准管7内的气泡居中；若混凝土待测表面10为竖直的(如图3所示)，也可观察刻度尺1上的第三水准管9，通过调整固定针2，使刻度尺1上的第三水准管9内的气泡居中；若混凝土待测表面10为倾斜的(如图4所示)，只能观察第一水准管8，通过调整固定针2，使第一水准管8内的气泡居中。

步骤四中，A的数值首次获得可通过上述方法得到再用灌砂法测得H₀，通过得到，具体步骤如下：

将6块边长为150mm的立方体形混凝土试件劈开，每块混凝土试件形成2个劈裂面，分别记为A和B，然后对6块混凝土试件所形成的12个劈裂面进行粗糙度测试。将劈裂面水平朝上放置，选择劈裂面的一条边为基准线，平行于基准线依次划定5条测线，相邻两条测线之间的间距为30mm，最靠近基准线的一条测线与基准线之间的间距为15mm；对于每一条测线，选定测线的一端为测量基准点，按10mm步距等距离测值，将百分表6沿测线按照相同的步距测量至测线的另一端，记录百分表6的读数，得到15个测值。

根据公式(1)计算得到H_j，再根据公式(2)算出再采用灌砂法测得H₀。根据计算出A，测试结果如表1所示。

表1粗糙度测试结果

由表1可见，A在[1.50，2.73]区间内，均值为2.05，A值浮动不大、分布较均匀。

重新对6块混凝土试件所形成的12个劈裂面进行粗糙度测试。将劈裂面水平朝上放置，选择劈裂面的一条边为基准线，平行于基准线依次划定5条测线，相邻两条测线之间的间距为30mm，最靠近基准线的一条测线与基准线之间的间距为15mm；对于每一条测线，选定测线的一端为测量基准点，按15mm步距等距离测值，将百分表6沿测线按照相同的步距测量至测线的另一端，记录百分表6的读数，得到10个测值。

根据公式(1)计算得到H_j，再根据公式(2)算出再采用灌砂法测得H₀。根据计算出A，测试结果如表2所示。

表2粗糙度测试结果

由表2可见，A在[1.58，3.10]区间内，均值为2.17，A值浮动不大、分布较均匀，测试时采用A值计算可减少误差。

再次对6块混凝土试件所形成的12个劈裂面进行粗糙度测试。将劈裂面水平朝上放置，选择劈裂面的一条边为基准线，平行于基准线依次划定5条测线，相邻两条测线之间的间距为30mm，最靠近基准线的一条测线与基准线之间的间距为15mm；对于每一条测线，选定测线的一端为测量基准点，按5mm步距等距离测值，将百分表6沿测线按照相同的步距测量至测线的另一端，记录百分表6的读数，得到30个测值。

根据公式(1)计算得到H_j，再根据公式(2)算出再采用灌砂法测得H₀。根据计算出A，测试结果如表3所示。

表3粗糙度测试结果

由表3可见，A在[1.43，2.53]区间内，均值为1.94，A值浮动不大、分布较均匀。

故测量粗糙度时，当采用测线间距为30mm，每条测线的测量步距为10mm时，A值取2.05；当采用测线间距为30mm，每条测线的测量步距为15mm时，A值取2.17；当采用测线间距为30mm，每条测线的测量步距为5mm时，A值取1.94。

使用上述混凝土表面粗糙度测量装置进行粗糙度测试时，可选择上述三种已知A值中任意一种所对应的测线间距及每条测线的测量步距，也可根据上述A值的获得方法，重新设定新的测线间距以及新的每条测线的测量步距，从而获得所对应的新的A值。根据测得的数据算出H_j及再根据公式算出H。

本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。