本发明涉及混凝土浇筑技术领域，尤其涉及一种混凝土收面时间测定仪及测定方法。
背景技术
混凝土是目前世界上用途最广、用量最大的建筑材料。它在建筑、公路、民航、水利水电等工程建设领域中发挥着不可替代的作用。在混凝土结构形成的过程中，在适宜的时间进行相应的施工操作非常重要，目前混凝土的运输、泵送、浇筑、振捣、养护等时间节点普遍控制较好，认真操作不会造成混凝土质量问题，但混凝土表面何时进行収浆、收面没有数量化控制指标与监控方法，极易因收面时间不合理影响混凝土性能和混凝土结构使用功能。如混凝土桥梁桥面铺装层、水泥混凝土路面施工中，收面过早容易导致结构物平整度不足，而收面过晚不仅影响平整度，更容易导致混凝土开裂等问题。
目前对混凝土浇筑后的收面条件控制主要是定性的要求在混凝土终凝前进行，实际中很大程度上收面时间需要结合现场施工技术人员施工经验确定。一方面，由于原材料不同批次间产品性能的波动、原材料之间的适应性问题(特别是外加剂与其他材料之间的适应性问题)、混凝土配合比的不同、新拌混凝土性能的差异等等原因，混凝土凝结时间变化较大，仅定性要求在终凝时间前完成收面，达不到精准性的控制和有效的指导；另一方面，现场施工技术人员因专业知识和施工经验不足、施工现场环境的变化(如雨、雪、大风、高温、干燥)，收面条件的确定容易受到人为因素的影响，导致混凝土外露面收面时间不易准确控制，相应的混凝土外露面平整度问题及裂缝问题也随之产生。
目前国内外工程技术人员对混凝土外露面的收面条件控制主要通过两种方式，即通过混凝土凝结时间控制和施工人员现场经验。混凝土凝结时间控制方法主要是通过对进场水泥进行凝结时间检测，确定水泥的初凝、终凝时间，以及测定混凝土初凝、终凝时间，施工时在混凝土终凝前进行收面，此类收面方式容易受到混凝土材料、配合比、环境条件(诸如雨雪、大风、炎热干燥等)的影响，现场混凝土实际凝结时间与室内试验数据不一致，此外，混凝土初、终凝时间间隔较长，也容易造成过早或过晚收面的情况。通过施工人员现场经验对混凝土结构物外露面进行收面控制的方法主要以现场施工人员进行揉搓、按压等方式开展，收面条件的确定容易受到人员知识水平、施工经验等个人素质的影响，同时无法对收面条件进行量化。
技术实现要素：
鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种混凝土收面时间测定仪及测定方法，用以解决现有混凝土结构物外露面收面条件无法准确测定，进而导致的不平整、裂缝以及收面条件无法量化的技术问题。
一方面，本发明实施例提供了一种混凝土收面时间测定仪，包括检测装置外壳，控制系统和测试系统；所述检测装置外壳包括壳体，在所述壳体上设置用于显示读数的显示部件；所述控制系统包括支撑体，连接体以及弹性体，所述连接体分别与所述支撑体和所述弹性体连接，所述弹性体构造成通过所述支撑体将所述测试系统保持平衡状态；所述测试系统包括检测组件，指示部件以及导向部件，所述指示部件与所述导向部件连接，并指向所述显示部件；所述导向部件与所述检测组件连接，所述导向部件设置在检测装置外壳的内部。
上述技术方案的有益效果如下：利用检测组件沉入混凝土的深度，确定混凝土结构外露面的适宜收面时间，实现了混凝土结构物外露面收面条件确定的机械化操作，同时将收面条件进行量化，解决目前技术方案中存在的受到环境因素、人为因素影响的不足，可极大程度提高混凝土施工效率，同时该混凝土收面时间测定仪具有快速测定、自动测量及不受外界干扰的特点。
基于上述测定仪的另一个实施例中，所述检测装置外壳还包括导向杆，所述导向杆的一端固定在所述壳体上，并可与所述导向部件相对滑动，保证所述检测组件在竖直方向上运动。
上述实施例的有益效果是：通过设置导向部件和导向杆，可以有效避免检测组件在运动过程中的倾斜，同时保证检测组件在自身重力作用下竖直沉入混凝土中，保证测定数据的准确性。
基于上述测定仪的另一个实施例中，所述壳体包括外壳上顶面，外壳下底面和外壳侧表面；所述外壳上顶面设置容所述弹性体上下移动的开口，所述外壳下底面设置容所述检测组件上下移动的开口。
基于上述测定仪的另一个实施例中，所述显示部件为刻度标尺，所述刻度标尺固定在所述外壳侧表面上。通过读取刻度标尺上的示数，即能确定检测组件深入到混凝土中的距离，操作简单方便。
基于上述测定仪的另一个实施例中，在所述外壳下底面的开口上设置圆环。圆环的设置能够有效避免在检测过程中，结构物混凝土进入该混凝土测定仪进而影响检测结果。
基于上述测定仪的另一个实施例中，所述弹性体包括按钮和弹簧，所述按钮为中空结构，所述弹簧内置于所述按钮的中空结构中；所述连接体包括连接杆，所述支撑体包括限制盘，所述连接杆的一端与所述按钮连接，另一端与所述限制盘连接。
基于上述测定仪的另一个实施例中，所述连接杆可为多个。
基于上述测定仪的另一个实施例中，所述指示部件为指针，所述导向部件为导向管；所述指针的一端与所述导向管连接，另一端指向所述显示部件；所述导向管底部与所述检测组件连接，且所述导向管的径向尺寸略大于所述导向杆的径向尺寸。
另一方面，本发明提供了一种混凝土收面时间测定方法，包括上述混凝土收面时间测定仪，包括以下步骤：
a)将混凝土收面时间测定仪置于选定的至少一个测点处；
b)按下弹性体至指示部件指示在显示部件的零位处，所述检测组件与支撑体分离；
c)继续按下弹性体，检测组件依靠自重向混凝土下沉一定位移；
d)保持弹性体在按下状态，待指示部件稳定在显示部件的某个位置，读取显示部件上的读数，作为该测点本次的检测深度；
f)重复步骤a)～d)，获得所有测点的检测深度，并将所有测点的检测深度的平均值作为本次的检测深度。
采用上述实施例的有益效果是：可对不同条件下的混凝土收面时间及收面条件进行量化，能够在混凝土浇筑后快速、准确测定收面条件，进而指导混凝土收面施工，最大限度的解决了由于水泥品质波动而造成的水泥凝结时间不稳定的问题，同时避免了混凝土结构受到外界环境影响所造成的凝结时间不易确定的影响，并避免了现场施工技术人员经验差异性所造成的收面条件不一致的情况，这将大大改善混凝土结构物外露面平整度不足和由于混凝土收面造成的裂缝问题，可以有效提高施工质量。
基于上述测定方法当所述检测深度在0.5～1.5mm时，可对混凝土结构物外露面进行收面。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1是根据本发明一个实施例的工艺流程图；
图2是根据本发明一个实施例的混凝土收面时间测定仪的爆炸图；
图3是根据本发明一个实施例的检测装置外壳结构示意图；
图4是根据本发明一个实施例的控制系统结构示意图；
图5是根据本发明一个实施例的测试系统结构示意图。
附图标记：
1-提手柄；2-外壳上顶面；3-外壳下底面；4-导向杆；5-外壳侧表面；6-刻度标尺；7-按钮；8-弹簧；9-连接杆；10-限制盘；11导向管；12-检测探头；13-指针；14-外壳上顶面中心点。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
本发明的一个具体实施例，公开了一种混凝土收面时间测定仪，包括检测装置外壳，控制系统及测试系统；其中检测装置外壳包括提手柄1，外壳上顶面2，外壳下底面3，导向杆4，外壳侧表面5以及刻度标尺6；控制系统包括按钮7，弹簧8，连接杆9以及限制盘10；测试系统包括导向管11，检测探头12以及指针13。
如图3所示，检测装置外壳包括提手柄1，外壳上顶面2，外壳下底面3，导向杆4，外壳侧表面5以及刻度标尺6。提手柄1可由不锈钢、铝合金、铜合金等金属材料，优选的，本实施例选用φ4mm的不锈钢钢丝弯曲制成，值得注意的是，提手柄1还可以选用φ2～10mm的不锈钢钢丝或其他合金材料弯制制成。考虑到携带的舒适性，可以在提手柄1上套接塑料外套，其弯曲半径的优选范围为140～180mm。提手柄1可以通过焊接、粘接等方式与该测定仪的外壳固定连接，还可以通过铰接、螺接等方式与该测定仪的外壳固定连接，具体到本实施例，提手柄1通过铰链与外壳上顶面2的两端部铰接固定。
外壳上顶面2由金属材料制成，优选由1mm厚的钢板制成，需要说明的是，根据使用环境不同，外壳上顶面2的厚度可设计为1～5mm，外径可设计为280～360mm。外壳上顶面2上设置容按钮7穿过的开口，示例性的，以外壳上顶面中心点14为圆心，在直径100mm的圆周上开设3处长80mm，宽2mm的圆弧槽。值得注意的是，在外壳上顶面2开设容按钮7穿过的开口，可依据按钮7的结构和尺寸作出适应性的调整，例如按钮7设置成方形，则在外壳上顶面2上开设与按钮7尺寸相配合的方形开口。
外壳下底面3由金属材料制成，优选的，由1mm厚的钢板制成，需要说明的是，根据使用环境不同，外壳下底面3的厚度可设计为1～5mm，外径可设计为280～360mm。如图3所示，外壳下底面3的中心还开设有可容检测探头12上下运动的开口，该开口的形状可与检测探头的形状相匹配，尺寸可略大于检测探头12的尺寸，具体到本实施例，该开口为直径120mm的圆口。为了避免在检测过程中，结构物混凝土进入该混凝土测定仪，可在上述圆口上设置圆环，该圆环可由厚度为0.4～0.8mm的热镀锌薄钢板制成，其直径可与该圆口的直径一致或大于该圆口直径，高度可设计为20～40mm，即沿圆口边或稍距离圆口边一点向上折起20～40mm高的立板，进而防止底面下的混凝土流入壳体内部。
外壳侧表面5由金属材料制成，优选由1mm厚的钢板制成，需要说明的是，根据使用环境不同，外壳侧表面5的厚度可设计为1～5mm，其高度可设计为200～300mm。外壳上顶面2，外壳下底面3以及外壳侧表面5构成该混凝土测定仪的外壳结构，需要说明的是，该外壳结构可通过将外壳上顶面2，外壳下底面3以及外壳侧表面5焊接成一个整体，还可以通过压铸工艺，将外壳上顶面2，外壳下底面3以及外壳侧表面5压制成一体结构。外壳侧表面5上还设置有显示测定数据的刻度表尺6，可通过焊接或者粘接等连接方式将其固定在外壳侧表面5上。
检测装置外壳还包括导向杆4，如图3所示，该导向杆4设置在外壳上顶面2和外壳下底面3之间，该导向杆4的一端通过焊接、粘接等连接方式固定在外壳上顶面2，另一端可插入至导向管11中，导向杆4和导向管11可相对滑动，通过设置导向杆4和导向管11，可以有效避免检测探头12倾斜，还能够保证检测探头12在重力作用下竖直沉入混凝土中，保证测定数据的准确性。具体到本实施例中，导向杆可由φ16mm钢管制成，长度为160mm。检测装置外壳通过外壳上顶面2，外壳下底面3，外壳侧表面5以及设置在外壳下底面3圆口上的圆环，构成一密封环境，有效避免外界环境对检测工作的扰动，比如能够有效避免雨雪、大风、炎热等天气对检测工作的影响，又比如能够有效避免混凝土进入测定仪内干扰测定工作。
控制系统包括按钮7，弹簧8，连接杆9以及限制盘10。按钮7为中空结构，中空部分可用于容纳弹簧8，按钮7的底部可与连接杆9连接，且按钮7的外径尺寸与外壳上顶面2上的开口的外径尺寸大约一致，具体到本实施例，按钮的外径设置为100mm，长度为150mm。结合本实施例，具体来说按钮7可由金属材料制成，优选的由0.4mm的热镀锌薄钢板制成，需要说明的是，按钮7可由侧板与顶板通过焊接、铆接、粘接等方式制成，还可以通过压铸技术将侧板与顶板压制成一体结构。在距离按钮7顶端30～60mm以下进行切割开口，切割后使剩余的热镀锌薄钢板可自由穿过外壳上顶面所开设的开口，示例性的，切割后使每段薄钢板的弧长为80mm，可自由穿过设置在外壳上顶面的圆弧槽，如图4中的1-1剖面图所示。
弹簧8设置在按钮7的内部，优选的，将弹簧8置于按钮顶板和外壳上顶面2之间即可，可选的，弹簧8的一端焊接在按钮7的顶端，通过弹簧，可以将检测探头12拉起。具体到本实施例，弹簧可由直径为2mm左右的钢丝制成，直径为95mm，高度为80mm，弹簧劲度系数k为2n/mm，需要说明的是，弹簧的材质、尺寸、弹簧劲度系数均不仅限于具体到本实施例给出的示例，可以根据具体实际情况作出适应调整。
连接杆9的上端与按钮7的底部焊接固定，下端与限制盘10焊接固定。值得注意的是，连接杆9还可以通过粘接、铆接或螺接等方式将其与按钮7和限制盘10连接。连接杆9可为多根，具体到本实施例，连接杆9共3根，长度为150mm，由φ4mm不锈钢钢丝弯折制成，且均匀分布在按钮底部上。
限制盘10设置在外壳上顶面2和外壳下底面3之间，且其外径略小于外壳上顶面2的外径，限制盘10的中心设有供检测探头12上下移动的开口，其开口的尺寸略大于检测探头底部尺寸。具体到本实施例，限制盘10可由约1mm的钢板制成，外径为278mm，内径为82mm。限制盘10在弹簧8和连接杆9的作用下可将检测探头12拉起，同时还可以限制由按钮7、弹簧8、连接杆9和检测检测探头12引起的侧向位移。
测试系统包括导向管11，检测探头12和指针13。如图5所示，导向管11的底端与检测探头12焊接固定，需要注意的是，导向管底端还可通过粘接等其他方式与检测探头固定连接。为了使导向管11与导向杆4能够相对运动，导向管11的内径尺寸略大于导向杆4的外径尺寸，具体来说，导向管的外径为19mm，内径为17mm，由不锈钢管制成，长度为100mm。导向管约中间位置处焊接指针13，检测探头在上下运动时，在导向管11的作用下带动指针13相应运动。指针13一端焊接导向管，另一端伸出外壳侧表面5，指向刻度标尺，指针用于指示检测探头12在自重作用下的位移量。具体到本实施例，检测探头12由顶部和底部两部分组成，且呈阶梯状结构，由不锈钢加工制成，高为100mm，顶部直径100mm，高10mm，底部直径80mm，高90mm。对于整个测试系统的总质量，为4200±100g。
混凝土收面时间测定仪未工作时，指针13指示在刻度尺零位以上某个位置，检测探头12在弹簧8的作用下被按钮拉起；现场检测时，首先将混凝土收面时间测定仪放置于选定测点处，向下按压按钮7，此时限制盘10与检测探头12同时向下移动，当检测探头12与混凝土面接触时，指针13指示在零位处，继续向下按按钮7，混凝土面会对检测探头12向下的位移产生阻碍，限制盘10则与检测探头分离，检测探头12将在自重的作用下下沉一定位移，指针13向下移动，待指针示数稳定后读取指针示数，即作为本次的检测深度。在读取指针示数过程中，保持按钮7按下，读完指针示数后，松开按钮，在弹簧回复力的作用下，通过限制盘10带动检测探头12复位。检测过程中，依靠检测探头自身重力的作用下沉入混凝土内，检测结束后检测探头可以自动返回原位，方便进行多次测量，且单次测量对检测结果互不干扰，实现了检测过程的自动性与重复性，且检测操作方便简单。在混凝土浇筑完成后2h内每隔0.5h测试一次，混凝土浇筑2h后每隔15min测试一次，每次测试测定至少1个测点，例如：5个、6个等，每测点相距不少于50cm，以5个测点检测深度平均值作为单次测试深度代表值，当检测深度代表值在0.5mm～1.5mm时，即为适合的混凝土收面时间，可对混凝土结构物外露面进行收面。
综上所述，本申请提供一种混凝土收面时间测定仪及测定方法，可对不同条件下的混凝土收面时间及收面条件进行量化，能够在混凝土浇筑后快速、准确测定收面条件，进而指导混凝土收面施工，最大限度的解决了由于水泥品质波动而造成的水泥凝结时间不稳定的问题，同时避免了混凝土结构受到外界环境影响所造成的凝结时间不易确定的影响，并避免了现场施工技术人员经验差异性所造成的收面条件不一致的情况，这将大大改善混凝土结构物外露面平整度不足和由于混凝土收面造成的裂缝问题，可以有效提高施工质量。此外，本发明简单操作、容易携带的特点，在降低了人工费成本的同时也提升了施工效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。