钢管混凝土柱密实度检测工装的制作方法

本发明涉及混凝土检测技术领域，尤其涉及钢管混凝土柱密实度检测工装。

背景技术：

目前，检测钢管混凝土柱密实度的常用方法一般有三种：

第一种为：钻芯法，即在已成形的钢管混凝土柱上钻孔抽芯，通过钻取的芯样的质量状况判断柱芯内混凝土的质量，钻芯法不能综合判断整个混凝土柱的质量情况，局限性较大，存在着破坏混凝土柱整体性的风险，严重时会削弱混凝土柱的受力；再有就是钻芯法存在周期较长、费用较高、在钢管混凝土柱上不易架设钻芯设备等弊端。

第二种为：超声法，在钢管外径的一端利用发射换能器辐射高频振动，经钢管圆心传向钢管外径另一端的接收换能器，超声波能量就会在缺陷处被衰减，造成超声波到达接收换能器时的声时、声幅、频率的相对变化。该方法成本高，受施工环境影响严重，因此理论性较强但在实际施工过程中可行性不高。

第三种为：敲击法，其适用于普查柱芯混凝土质量,完全凭技术人员的技术及经验，受主观因素影响大；而且敲击法缺乏理论依据和可供存档的资料，不便于施工技术管理及质量检测技术管理；另外，对于壁厚较大的钢管混凝土柱，敲击法很难进行准确判断。

经检索，申请号为cn201510430064.x的授权专利公开了一种钢管混凝土柱密实度检测工装，利用敲击锤的结构特点，当敲击锤被拉至高处与钢管接触，松手后可实现自由落体运动，且由于每次自由落体运动的起点相同，敲击锤重量不变，从而确保每次敲击的能量一致，因此得到的声波反馈具有同条件性。该专利所述的方案在实施过程中，需要手动控制敲击锤运动至高处并使其下落，现有技术中的钢管混凝土柱一般较高，若需手动控制敲击锤下落，则需工作人员持续进行登高作业，不仅工作强度大，也具有一定的危险性。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中检测钢管混凝土柱密实度需人工持续登高作业的问题，而提出的钢管混凝土柱密实度检测工装。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：钢管混凝土柱密实度检测工装，包括套设在混凝土柱上的固定环，所述固定环上固定有一个张紧架以及一个u型的固定架，所述张紧架上设置有张紧组件，所述固定架上设置有定高组件；所述固定架上设置有两个异极相对且平行的永磁板，所述固定架内使用销轴转动连接有一个试音锤；

所述张紧组件包括贯穿滑动连接在张紧架上的滑杆，所述滑杆靠近混凝土柱的一端固定有一个抵块，所述滑杆上套设有一个金属弹簧；

所述定高组件包括嵌设在固定架的u型槽侧壁的软囊柱，所述软囊柱为橡胶材质的空心囊状结构，所述软囊柱的两端均设置有一个电极，所述软囊柱内灌满有电流变液；

所述试音锤内嵌设有一个直线型的电磁线圈，所述电磁线圈的两端与两个电极电性连接，所述电极与串联有一个第一二极管；

所述固定环上固定有多个声音传感器。

在上述的钢管混凝土柱密实度检测工装中，其中一个所述永磁板上固定有一个电机，所述电机位于固定架下方靠近混凝土柱处，所述电机的输出轴与水平面平行且焊接有一个斜板，所述斜板上偏心焊接有一个与电机输出轴平行的拨杆，所述斜板为一块圆形板材且不与水平面垂直。

在上述的钢管混凝土柱密实度检测工装中，所述电磁线圈与其中一个电极之间串联有一个电感线圈。

在上述的钢管混凝土柱密实度检测工装中，所述金属弹簧的两端与电磁线圈串联，所述金属弹簧与软囊柱并联，所述金属弹簧所在支路中串联有一个第二二极管，所述第一二极管与第二二极管并联且二者电流导通方向相反。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明中设置有软囊柱，试音锤每次向下摆动时均会与其相撞使其短暂静止，使得试音锤每次均从软囊柱部分结构向下摆动并与混凝土柱产生撞击，即自动实现软囊柱每次撞击混凝土柱的力度相等，保证测量结果准确；

2、本发明中设置了两个永磁板以及电磁线圈，试音锤向下摆动过程中电磁线圈产生电流使软囊柱变为硬质状态并阻挡试音锤下摆，且在试音锤完全静止后软化使试音锤继续下摆，实现对试音锤摆动位置的自动控制，避免每次均需要手动控制那样费时费力，无需人工操作的同时也避免工作人员在登高作业产生的安全隐患；

3、本发明中设置了电机以及斜板，当试音锤运动至最底端之后，电机带动斜板转动使试音锤上摆至初始位置，此过程中二极管作用使得软囊柱不通电，避免软囊柱对试音锤产生限位效果；

4、本发明中设置有金属弹簧以及抵块，在二极管的协同作用下，试音锤向下运动过程中，抵块与混凝土柱紧密相抵保证固定环相对于混凝土柱的位置固定，反之试音锤向上摆动过程中，金属弹簧收缩使抵块与混凝土柱的相抵力度减小，固定环即会在其重力作用向下运动一段距离，实现对固定环位置的自动调整，无需人工调整固定环的位置便实现对混凝土柱各处进行检验密实度的操作，彻底解放在检验过程中的人工操作。

附图说明

图1为本发明提出的钢管混凝土柱密实度检测工装的结构示意图；

图2为本发明提出的钢管混凝土柱密实度检测工装的俯视图；

图3为本发明提出的钢管混凝土柱密实度检测工装的电路示意图；

图4为本发明中固定架部分的剖视图；

图5为本发明中斜板以及拨杆部分的放大示意图。

图中：1固定环、2张紧架、3固定架、4滑杆、5抵块、6金属弹簧、7试音锤、8电磁线圈、9永磁板、10软囊柱、11电机、12斜板、13拨杆、14电感线圈、15电极。

具体实施方式

以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。

实施例

参照图1～5，钢管混凝土柱密实度检测工装，套设在混凝土柱上的固定环1，固定环1上固定有一个张紧架2以及一个u型的固定架3，张紧架2上设置有张紧组件，固定架3上设置有定高组件；固定架3上设置有两个异极相对且平行的永磁板9，固定架3内使用销轴转动连接有一个试音锤7；

张紧组件包括贯穿滑动连接在张紧架2上的滑杆4，滑杆4靠近混凝土柱的一端固定有一个抵块5，滑杆4上套设有一个金属弹簧6；

定高组件包括嵌设在固定架3的u型槽侧壁的软囊柱10，软囊柱10为橡胶材质的空心囊状结构，软囊柱10的两端均设置有一个电极15，软囊柱10内灌满有电流变液；

试音锤7内嵌设有一个直线型的电磁线圈8，电磁线圈8的两端与两个电极15电性连接，电极15与串联有一个第一二极管；

固定环1上固定有多个声音传感器。

其中一个永磁板9上固定有一个电机11，电机11位于固定架3下方靠近混凝土柱处，电机11的输出轴与水平面平行且焊接有一个斜板12，斜板12上偏心焊接有一个与电机11输出轴平行的拨杆13，斜板12为一块圆形板材且不与水平面垂直，保证斜板12转动过程中仅当拨杆13转动至最低点的一段时间时，拨杆才可与试音锤7接触，从而实现电机11拨动试音锤7上摆至初始位置；

电磁线圈8与其中一个电极15之间串联有一个电感线圈14，试音锤7从最高点向下摆动产生电流通过电感线圈14时，此时的电流为变化电流，可使电感线圈14产生磁场并存储一定的电能，当试音锤7与软囊柱10撞击时，电磁线圈8所产生的电流瞬间消失，但此状态下的试音锤7并未完全静止，此时电感线圈14会将其内部储存的电流放出并使两个电极15之间继续通电一段时间，避免未完全静止的试音锤7向下摆动造成每次与混凝土柱撞击的力度不一，待电感线圈14内的电能完全消失后，试音锤7完全静止，此时软囊柱19内的电流变液恢复为液态使试音锤7继续下摆；

金属弹簧6的两端与电磁线圈8串联，金属弹簧6与软囊柱10并联，金属弹簧6所在支路中串联有一个第二二极管，第一二极管与第二二极管并联且二者电流导通方向相反，保证试音锤7向下摆动产生的电流仅通过两个电极15，试音锤7向上运动产生的电流仅通过金属弹簧6。

本发明中，固定环1上设置有蓄电池(图中未示出)为电机11以及多个传感器进行供电，检测工作时将固定环1套设在混凝土柱的顶端，将试音锤7提起使其位于软囊柱10的上端，此为初始状态，此状态下，金属弹簧6推动抵块5与混凝土柱相抵，使得固定环1不会向下运动；两个异极相对的永磁板9之间存在磁场，试音锤7静止时，电磁线圈8不切割磁感线，此时两个电极15之间不存在电流；

松手使试音锤7自由下落带动电磁线圈8切割磁感线而产生电流，试音锤7向下运动时，电流方向与第一二极管的导通方向相同，此时两个电极15之间存在电流即使电流变液通电变为固态而无法形变(电流变液在通常条件下是一种悬浮液，它在电场的作用下可发生液体—固体的转变，当外加电场强度大大低于某个临界值时，电流变液呈液态；当电场强度大大高于这个临界值时，它就变成固态)；试音锤7会与软囊柱10撞击而无法继续运动，试音锤7短时间与软囊柱10接触静止后，两个电极15之间的电流消失，此时试音锤7的重力便会挤压软囊柱10使其变形，直至试音锤7越过软囊柱10而向下运动最终与混凝土柱撞击，撞击产生的声音传导至声音传感器并被记录。

声音传感器接收到声音后将信号传导至固定环的控制器(图中未示出)内，控制器控制电机11的输出轴转动一圈，斜板12随电机11的输出轴同步转动，且由于斜板12倾斜设置，可使得拨杆13位于高点时不会与试音锤7接触，但拨杆13转动至低点可与试音锤7接触，并驱动试音锤7反向运动至软囊柱10上方，试音锤7复位至初始状态。

试音锤7在拨杆13的作用下向上运动过程中，电磁线圈8切割磁感线产生反向电流，此时电流与第二二极管的导通电流方向相反使金属弹簧6通电，此时金属弹簧6的每匝金属均会产生同向的磁场，各匝金属相互吸引靠近使金属弹簧6缩短，金属弹簧6缩短时，抵块5与混凝土柱的相抵压力减小而不足以使固定环1维持原位置而下滑，即整个装置相对于混凝土柱向下位移一段距离，实现整个装置的自动下移，且每次下移的位置大致相等；

试音锤7上摆至最高点后重新向下摆动，电磁线圈8所产生电流与第二二极管导通电流方向相反，此时金属弹簧6重新伸长使抵块5重新与混凝土柱相抵而对固定环产生限位，至此整个装置恢复至初始状态并自动重复上述动作，直至装置运动至混凝土柱的最底端。

值得说明的是：本装置可在固定环1上设置位移传感器，用于记录固定环1从下降的高度，便于测算声音传感器所记录声音对应的敲击位置，后期处理声音信息时可轻易的将声音信号对应至混凝土柱的对应位置。

尽管本文较多地使用了固定环1、张紧架2、固定架3、滑杆4、抵块5、金属弹簧6、试音锤7、电磁线圈8、永磁板9、软囊柱10、电机11、斜板12、拨杆13、电感线圈14、电极15等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。