一种非接触法混凝土收缩变形测定仪及其使用方法与流程

1.本发明属于仪器设备技术领域，具体涉及一种非接触法混凝土收缩变形测定仪及其使用方法。


背景技术：

2.混凝土的收缩变形会严重影响其强度和耐久性。为测定混凝土收缩变形值，《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》gb/t50082提出了非接触法：在铺有塑料薄膜或装有四氟乙烯片的模具中固定反射靶，随后装入新拌混凝土，待混凝土初凝时，在相对湿度为(60
±
5)％，温度为(20
±
2)℃恒温恒湿环境下，开始测量试件两侧的变形数据。该方法适用于测定早龄期混凝土的自由收缩变形，也可以测定无约束混凝土的自收缩。
3.现有的非接触法混凝土收缩变形测定仪存在以下问题：首先，在浇筑混凝土过程中，铺设的两层塑料薄膜容易起皱，增加混凝土与模具的摩擦力，业内以摩擦力小的四氟乙烯片替代塑料薄膜，但是四氟乙烯片与模具存在间隙，在装入混凝土时，浆体容易进入缝隙，模具对混凝土有约束；其次反射靶不易固定，在现有技术中，反射靶被直接放置于模具中，无任何固定措施，在混凝土浇筑成型时，反射靶容易移位。
4.此外，混凝土收缩受环境温湿度影响较大，所以相对湿度为(60
±
5)％，温度为(20
±
2)℃恒温恒湿环境检测的收缩值与工程实际混凝土收缩值相比有一定的误差，不具有参考意义。
5.因此，本发明提供了一种非接触法混凝土收缩变形测定仪及其使用方法，以至少解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是：提供一种非接触法混凝土收缩变形测定仪及其使用方法，以至少解决上述部分技术问题。
7.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
8.一种非接触法混凝土收缩变形测定仪，包括用于混凝土收缩变形测定的测定箱，测定箱包括相隔离的实验箱和控制箱，控制箱内部设有微处理器、与微处理器相连的rs232接口，控制箱外部设有与微处理器相连的触摸液晶屏，实验箱内部设有若3个等距分布且用于混凝土浇筑的模具、以及分别与rs232接口相连用于内部实验参数监测的传感器和用于内部实验参数调节的调节装置，模具内设有两个特型反射靶，模具上设有浇筑套膜、以及用于固定特型反射靶的压板条。
9.进一步地，模具内开设有用于混凝土浇筑的浇筑槽，浇筑槽底面和内侧壁均铺装有聚四氟乙烯片；
10.模具两端分别设有一组铸铁块组，铸铁块组包括分布于模具端部两侧的两个铸铁块，铸铁块上开设有螺纹孔。
11.进一步地，特型反射靶包括设于浇筑槽内的反射靶底座、以及设于反射靶底座上
的反射靶凸面，反射靶底座顶面焊有一块反射靶垫条。
12.进一步地，反射靶底座截面为m型，反射靶底座上均布有若干个孔洞。
13.进一步地，压板条中部开设有与反射靶凸面相适配的让位孔，压板条两端分别开设有与螺纹孔相适配的通孔，压板条通过让位孔套装于反射靶凸面上，通孔和螺纹孔内装配有六角螺栓，压板条通过六角螺栓固定于模具上。
14.进一步地，浇筑套膜包括用于遮挡模具和聚四氟乙烯片之间缝隙的压板、以及垂直向下设于压板底面内侧并与聚四氟乙烯片内壁相贴合的嵌装板，压板上开设有与铸铁块相适配的槽口，浇筑套膜通过嵌装板嵌装于模具内、并通过槽口与铸铁块定位固定；嵌装板内壁设有与模具顶部相齐平且用于混凝土浇筑高度标记的浇注线。
15.进一步地，传感器包括设于实验箱内用于内部温度监测的温度传感器、用于内部湿度监测的湿度传感器、以及用于混凝土收缩变形量测定的若干组位移传感器，每组位移传感器有两个，位移传感器与特型反射靶一一对应；温度传感器、湿度传感器和位移传感器分别与rs232接口相连接。
16.进一步地，调节装置包括设于实验箱内用于温度调节的空气加热管、以及设于实验箱内用于湿度调节的制冷吸湿器和超声波增湿仪，空气加热管、制冷吸湿器和超声波增湿仪分别与rs232接口相连接。
17.进一步地，实验箱上开设有实验箱门，实验箱门上设有实验箱门把手，控制箱上开设有控制箱门，控制箱门上设有控制箱门把手，实验箱内设有与混凝土同配比的砂浆试件；
18.控制箱外部设有分别与微处理器相连的电源按钮、电源指示灯、加湿指示灯、除湿指示灯、加热指示灯和降温指示灯。
19.一种非接触法混凝土收缩变形测定仪的使用方法，包括以下步骤，
20.步骤1、在模具的浇筑槽的底板和内壁四周铺装聚四氟乙烯片；
21.步骤2、将浇筑套膜安装于模具上，并使其压板上的槽口与铸铁块卡嵌贴合，直至浇筑套膜与模具固定；
22.步骤3、将两个特型反射靶放置于浇筑槽内，使每个特型反射靶分别位于一组铸铁块组之间；
23.步骤4、将压条板嵌装于反射靶凸面上，使用六角螺栓将压条板紧固于铸铁块上；
24.步骤5、将混凝土浇筑至模具的浇筑槽内，直至浇筑高度至浇注线，随后采用小型抹刀抹面，得到混凝土试件；
25.步骤6、重复步骤1～步骤5完成三块成型的混凝土试件；
26.步骤7、按照gb/t50080《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》，完成成型用于凝结时间检测的砂浆试件；
27.步骤8、将混凝土试件和砂浆试件分别放置于实验箱内，开启电源按钮，由触摸液晶屏设定实验温度和湿度参数；
28.步骤9、温度传感器和湿度传感器将实验箱内的实际温度和湿度参数反馈至微处理器，微处理器将实际温度和湿度参数分别与设定的实验温度和湿度参数进行对比，根据偏差正负值启动空气加热管、制冷吸湿器、或超声波增湿仪，在0.5小时内使得实验箱内实际温度和湿度参数与设定的实验温度和湿度参数相一致，使混凝土在此条件下进行自由收缩；
29.步骤10、待实验箱内砂浆试件初凝时、混凝土试件内混凝土失去塑性，此时松开六角螺栓，取下压条板使特型反射靶与混凝土紧密接触，手动调整位移传感器至与特型反射靶之间距离适宜，随后温度传感器、湿度传感器和两个位移传感器分别进行数据实时采集，并传输至微处理保存，同时显示于触摸液晶屏上。
30.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
31.本发明结构简单、设计科学合理、使用方便，解决了四氟乙烯片与模具缝隙漏浆问题，可减小模具四周对混凝土的约束，并将反射靶固定使其不发生移位，此外，可以控制实验环境温湿度，使得测量值更接近工程实际。
32.本发明包括测定箱，测定箱内设有相隔离的实验箱和控制箱，其中实验箱用于混凝土收缩凝固、以及混凝土收缩变形的测定，控制箱用于实验箱内环境参数的设置与调控、以及测定参数的分析处理。控制箱设有微处理器、rs232接口和触摸液晶屏，实验箱设有若干个模具、传感器和调节装置，模具通过混凝土浇筑形成混凝土试件，模具内设有特型反射靶、浇筑套膜和压板条，可用于增强实验的稳定性和准确性。
33.本发明采用压板条将特型反射靶固定在模具上，特型反射靶不会因成型和振捣密实而移位。待混凝土初凝后，即可解除反射靶的约束，开始实验测试，保证数据的准确性。反射靶底座截面为m型，反射靶底座上设有孔洞，特型反射靶开孔率高、质量轻，可与混凝土紧密结合。
34.本发明采用浇筑套膜，可在成型混凝土时遮挡聚四氟乙烯片与模具之间的缝隙，防止混凝土灌入，消除聚四氟乙烯片与模具的连接，增加试验数据的准确性。
35.本发明采用密闭的实验箱，并设有传感器和对相应的调节装置，根据实际需要实时调整测试环境的温度和湿度，混凝土试块不受外界干扰，使数据更具有参考性。
附图说明
36.图1为本发明结构图。
37.图2为本发明实验箱内部结构图(模具内浇筑有混凝土)。
38.图3为本发明特型反射靶结构图。
39.图4为本发明特型反射靶与聚四氟乙烯片安装图。
40.图5为图4中a-a剖面图(聚四氟乙烯片未示出)。
41.图6为本发明浇筑套膜结构图。
42.图7为本发明压板条结构图。
43.图8为本发明浇筑套膜和压板条安装图。
44.图9为图8中a
’‑
a’剖面图(聚四氟乙烯片未标记)。
45.图10为本发明电学连接图。
46.其中，附图标记对应的名称为：
47.1-实验箱，2-控制箱，3-微处理器，4-rs232接口，5-触摸液晶屏，6-模具，7-特型反射靶，8-压板条，9-浇筑套膜，10-温度传感器，11-湿度传感器，12-位移传感器，13-空气加热管，14-制冷吸湿器，15-超声波增湿仪，16-实验箱门，17-实验箱门把手，18-控制箱门，19-控制箱门把手，20-电源按钮，21-电源指示灯，22-加湿指示灯，23-除湿指示灯，24-加热指示灯，25-降温指示灯，26-砂浆试件，27-六角螺栓，61-浇筑槽，62-铸铁块，63-螺纹孔，
64-聚四氟乙烯片，71-反射靶底座，72-反射靶凸面，73-反射靶垫条，74-孔洞，81-让位孔，82-通孔，91-压板，92-嵌装板，93-槽口，94-浇注线。
具体实施方式
48.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
49.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此其不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
50.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；当然的，还可以是机械连接，也可以是电连接；另外的，还可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
51.如图1-10所示，本发明提供的一种非接触法混凝土收缩变形测定仪，结构简单、设计科学合理、使用方便，解决了四氟乙烯片与模具缝隙漏浆问题，可减小模具四周对混凝土的约束，并将反射靶固定使其不发生移位，此外，可以控制实验环境温湿度，使得测量值更接近工程实际。
52.本发明包括用于混凝土收缩变形测定的测定箱，测定箱包括相隔离的实验箱1和控制箱2，控制箱2内部设有微处理器3、与微处理器3相连的rs232接口4，控制箱2外部设有与微处理器3相连的触摸液晶屏5，实验箱1内部设有若干个等距分布且用于混凝土浇筑的模具6、以及分别与rs232接口4相连用于内部实验参数监测的传感器和用于内部实验参数调节的调节装置，模具6内设有两个特型反射靶7，模具6上设有浇筑套膜9、以及用于固定特型反射靶7的压板条8。
53.本发明为便携式测定箱，测定箱内分为相隔离的实验箱1和控制箱2，其中实验箱1用于混凝土收缩凝固、以及混凝土收缩变形的测定，控制箱2用于实验箱内环境参数的设置与调控、以及测定参数的分析处理。控制箱2设有微处理器3、rs232接口4和触摸液晶屏5，实验箱1设有若干个模具6、传感器和调节装置，模具6通过混凝土浇筑形成混凝土试件，模具6内设有特型反射靶7、浇筑套膜9和压板条8，可用于增强实验的稳定性和准确性。所述密闭的实验箱1，可根据实际需要实时调整测试环境的温度和湿度，混凝土试块不受外界干扰，使数据更具有参考性。
54.本发明模具6内尺寸优选设置为515mm
×
100mm
×
100mm，模具6内开设有浇筑槽61，用于混凝土填充浇筑为混凝土试件，浇筑槽61底面和内侧壁均铺装有聚四氟乙烯片64，以防止混凝土凝结时不与浇筑槽61内部发生粘连。但浇筑槽61和聚四氟乙烯片64连接处存在间隙，在装入混凝土时，混凝土容易进入缝隙，致使模具6对混凝土存在约束，为此本发明设
有浇筑套膜9，用以消除聚四氟乙烯片64与模具6的连接。浇筑套膜9包括压板91、以及垂直向下设于压板91底面内侧的嵌装板92。压板91优选钢材制成、长
×
宽
×
深度尺寸为511mm
×
96mm
×
1mm；嵌装板92优选铸铁制成、厚度5mm。模具61两端分别设有两组铸铁块组，铸铁块组包括关于模具6长度方向轴心线为对称轴对称分布的两个铸铁块62，铸铁块62上开设有螺纹孔63，铸铁块62优选设置为20mm
×
15mm
×
5mm。压板91上开设有与铸铁块62相适配的槽口93。嵌装板92则嵌装于浇筑槽61内并与浇筑槽61内壁相贴合，压板91则压盖于浇筑槽61边框和聚四氟乙烯片64上，并通过槽口93与铸铁块62紧固，由此将浇筑套膜9固定。嵌装板92内壁设有与模具6顶部相齐平的浇注线94，用于混凝土浇筑高度标记。
55.本发明两个特型反射靶7分别对称分布于模具6两端，特型反射靶7包括设于浇筑槽61内的反射靶底座71、以及设于反射靶底座71上的反射靶凸面72，反射靶底座71顶面焊有一块反射靶垫条73，反射靶底座71优选设置为高105mm、宽70mm。所述反射靶凸面72与位移传感器12相适配，用于混凝土收缩变形量的测定。反射靶凸面72的材料和大小根据所采用的位移传感器12类型而定，位移传感器12可选用非接触式的涡流位移传感器、电容式位移传感器或光电位移传感器的任意一种。反射靶底座71截面为m型，反射靶底座71上均布设有若干个孔洞74，m型可降低反射靶底座71的质量，而孔洞74可灌装混凝土，并增大与混凝土的紧密结合度。
56.本发明为保证实验的稳定性和准确性，特型反射靶7可通过压板条8固定于模具6内，以至于特型反射靶7在混凝土浇筑时不会发生移位。压板条8中部开设有与反射靶凸面72相适配的让位孔81，压板条8两侧分别开设有与铸铁块62上螺纹孔63相适配的通孔82。压板条8优选铸铁制成、长
×
宽
×
厚度尺寸为140mm
×
20mm
×
1mm。将特型反射靶7分别放置于浇筑槽61两端并与铸铁块62相对齐后，将压板条8嵌装于反射靶凸面72和铸铁块62上，并通过六角螺栓27与铸铁块62的螺纹孔63连接，将特型反射靶7固定于模具6上。
57.本发明传感器包括设于实验箱1内的温度传感器10和湿度传感器11，分别用于内部温度和湿度的监测，还包括设于实验箱1内的若干组位移传感器12，用于混凝土收缩变形量测定。每个模具6设有一组位移传感器12，每组位移传感器12有两个并与特型反射靶7一一对应；温度传感器10、湿度传感器11和位移传感器12分别与rs232接口4相连接，rs232接口4兼具温度值、湿度值和收缩变形量值信号的输入功能，用于将上述测量值传输至微处理器3，微处理器3优选stm32f105vct6。
58.本发明调节装置包括设于实验箱1内空气加热管13、制冷吸湿器14和超声波增湿仪15，分别用于内部温度和湿度的调节。空气加热管13、制冷吸湿器14分别与rs232接口4相连接，rs232接口4兼具控制信号的输出功能，用于将微处理器3的信号反馈并输出至空气加热管13、制冷吸湿器14或超声波增湿仪15，控制其运行。
59.本发明实验箱1上开设有实验箱门16，实验箱门16上设有实验箱门把手17，控制箱2上开设有控制箱门18，控制箱门18上设有控制箱门把手19，实验箱1内设有砂浆试件26；控制箱2外部设有分别与微处理器3相连的电源按钮20、电源指示灯21、加湿指示灯22、除湿指示灯23、加热指示灯24和降温指示灯25，各指示灯便于外界掌握各电学设备的运行情况。
60.本发明所用rs232接口4、触摸液晶屏5、温度传感器10、湿度传感器11、位移传感器12、空气加热管13、制冷吸湿器14、超声波增湿仪15、电源按钮20、电源指示灯21、加湿指示灯22、除湿指示灯23、加热指示灯24和降温指示灯25均为现有已知电气设备，并且均可在市
场上直接购买使用，其结构、电路、以及控制原理均为现有已知技术，因此，关于rs232接口4、触摸液晶屏5、温度传感器10、湿度传感器11、位移传感器12、空气加热管13、制冷吸湿器14、超声波增湿仪15、电源按钮20、电源指示灯21、加湿指示灯22、除湿指示灯23、加热指示灯24和降温指示灯25的结构、电路、以及控制原理在此不赘述。
61.一种非接触法混凝土收缩变形测定仪的使用方法，包括以下步骤，
62.步骤1、在模具的浇筑槽的底板和内壁四周铺装聚四氟乙烯片；
63.步骤2、将浇筑套膜安装于模具上，并使其压板上的槽口与铸铁块卡嵌贴合，直至浇筑套膜与模具固定；
64.步骤3、将两个特型反射靶放置于浇筑槽内，使每个特型反射靶分别位于一组铸铁块组之间；
65.步骤4、将压条板嵌装于反射靶凸面上，使用六角螺栓将压条板紧固于铸铁块上；
66.步骤5、将混凝土浇筑至模具的浇筑槽内，直至浇筑高度至浇注线，随后采用小型抹刀抹面，得到混凝土试件；
67.步骤6、重复步骤1～步骤5完成三块成型的混凝土试件；
68.步骤7、按照gb/t50080《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》，完成成型用于凝结时间检测的砂浆试件；
69.步骤8、将混凝土试件和砂浆试件分别放置于实验箱内，开启电源按钮，由触摸液晶屏设定实验温度和湿度参数；
70.步骤9、温度传感器和湿度传感器将实验箱内的实际温度和湿度参数反馈至微处理器，微处理器将实际温度和湿度参数分别与设定的实验温度和湿度参数进行对比，根据偏差正负值启动空气加热管、制冷吸湿器、或超声波增湿仪，在0.5小时内使得实验箱内实际温度和湿度参数与设定的实验温度和湿度参数相一致，使混凝土在此条件下进行自由收缩；
71.步骤10、待实验箱内砂浆试件初凝时、混凝土试件内混凝土失去塑性，此时松开六角螺栓，取下压条板使特型反射靶与混凝土紧密接触，手动调整位移传感器至与特型反射靶之间距离适宜，随后温度传感器、湿度传感器和两个位移传感器分别进行数据实时采集，并传输至微处理保存，同时显示于触摸液晶屏上。
72.本发明位移传感器12成对手动安装在模具6上部并使其与特型反射靶7之间距离适宜，同一模具6上位移传感器12之间的距离≥400mm，每个混凝土试件设有一组位移传感器12。混凝土试件两端的位移传感器12通过感应混凝土收缩变形所致使两端特型反射靶7的移动来测量混凝土试件的收缩变形量，并由微处理器3自动连续采集和处理数据，以此得到具有参考价值的变形量。
73.最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，当然更不是限制本发明的专利范围；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；也就是说，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内；另外，将本发明的技术方案
直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。