直拉法检测混凝土抗拉强度的装置与方法

摘要

本发明公开了直拉法检测混凝土抗拉强度的装置与方法；直拉法检测混凝土抗拉强度的装置，包括架体，架体设置有拉压传感器，拉压传感器设置有夹持装置，夹持装置连接有加力装置，夹持装置包括两个卡爪机构，上侧的卡爪机构与拉压传感器之间设置有万向接头，下侧的卡爪机构与加力装置连接；两个卡爪机构的轴线位于同一条直线上，使得两个卡爪机构上下对中，避免了因不对中产生的分力问题，当待测芯样存在外形问题时，万向接头可在拉力作用下自动调节夹持装置以使两个卡爪机构保持上下对中，提高了测量的准确性，本发明采用直拉的方法直接获得混凝土的抗拉强度，不需要换算，且对芯样的要求较低，不需要使用磨具，减轻了劳动强度，提高了测量的精度。

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土强度检测技术领域，尤其涉及一种直拉法检测混凝土抗 拉强度的装置与方法。

背景技术

混凝土强度检测技术，是工程质量控制过程中不可缺少的技术手段，混凝 土抗拉强度与抗压强度是混凝土结构中两项重要的技术指标，是设计、施工、 验收、使用的重要依据。目前检测混凝土抗压强度的技术比较成熟，而作为混 凝土中重要的抗拉强度，由于试验工艺复杂、试模重、劳动强度高，应用不是 很普及，采用劈裂法检测劈裂强度需要通过换算才可以得到真正的混凝土抗拉 强度，十分不方便。因此有必要研发一种不需要换算，可以直接得到混凝土抗 拉强度的装置。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种直拉法检测混凝土抗拉强度的装置，其 采用直拉的方法直接获得混凝土的抗拉强度，不需要数据换算，且对芯样的要 求较低，不需要使用磨具，减轻了劳动强度，同时提高了测量的精度。

本发明的第二个目的在于提供一种直拉法检测混凝土抗拉强度的方法，其 采用直拉的方法直接获得混凝土的抗拉强度，不需要数据换算，且对芯样的要 求较低，不需要使用磨具，减轻了劳动强度，同时提高了测量的精度。

为达第一个目的，本发明采用以下技术方案：

直拉法检测混凝土抗拉强度的装置，包括架体和数据采集装置，架体的上 部设置有拉压传感器，拉压传感器与数据采集装置相连接，拉压传感器的下部 设置有夹持装置，夹持装置连接有用于驱动其沿竖直方向运动的加力装置，夹 持装置包括两个沿竖直方向相对设置的卡爪机构，两个卡爪机构的轴线位于同 一条直线上，上侧的卡爪机构与拉压传感器之间设置有万向接头，下侧的卡爪 机构与加力装置相连接。

其中，加力装置包括与夹持装置相连接的蜗轮、与蜗轮相啮合的蜗杆以及 用于驱动蜗杆运动的驱动装置。

其中，驱动装置为加力手柄，加力手柄的数量为两个，两个加力手柄分别 位于蜗杆的两端。

其中，驱动装置为驱动电机。

其中，加力装置为液压机构。

其中，卡爪机构包括提升块、固定盘、卡爪组件以及连杆机构，提升块、 固定盘和卡爪组件均通过连杆机构相连接，提升块连接有标定快接头，上侧的 卡爪机构的提升块与万向接头固定连接，下侧的卡爪机构的提升块与加力装置 固定连接。

其中，连杆机构和卡爪组件的数量均为三个，三个卡爪组件呈环形设置并 组成圆筒状的夹持组件。

其中，卡爪组件包括夹头套和设置在夹头套内侧的弧形夹头，夹头套包括 弧形夹持部和设置在弧形夹持部的外侧壁的卡爪连接杆，弧形夹持部的内径与 弧形夹头的外径相等，弧形夹头的内侧壁设置有防滑结构。

其中，连杆机构包括导力杆、力臂和平衡杆，导力杆的一端与提升块铰接， 导力杆的另一端与力臂的上部铰接，力臂的中部铰接在固定盘上，力臂的下部 铰接在卡爪连接杆的外端，平衡杆的上端铰接在固定盘上，平衡杆的下端铰接 在卡爪连接杆的内端。

为达第二个目的，本发明采用以下技术方案：

采用上述装置检测混凝土抗拉强度的方法，包括以下步骤：

(1)、钻制或预制混凝土芯样；

(2)、将芯样的下部夹持至下侧的卡爪机构中，通过加力装置调整芯样的 位置，以使上侧的卡爪机构夹持住芯样的上部；

(3)、启动加力装置，直至芯样被拉断，拉压传感器测得芯样破坏时的最 大力值，并反馈至数据采集装置，最大力值即为混凝土的抗拉强度；

(4)、加力装置反转回到初始状态。

本发明的有益效果：直拉法检测混凝土抗拉强度的装置，包括架体和数据 采集装置，架体的上部设置有拉压传感器，拉压传感器与数据采集装置相连接， 拉压传感器的下部设置有夹持装置，夹持装置连接有用于驱动其沿竖直方向运 动的加力装置，夹持装置包括两个沿竖直方向相对设置的卡爪机构，两个卡爪 机构的轴线位于同一条直线上，上侧的卡爪机构与拉压传感器之间设置有万向 接头，下侧的卡爪机构与加力装置相连接。两个相对设置的卡爪机构用于夹持 待测芯样，两个卡爪机构的轴线位于同一条直线上，使得两个卡爪机构上下对 中，避免了因不对中产生的分力问题，当待测芯样存在外形问题时，万向接头 可在拉力作用下自动调节夹持装置，使得两个卡爪机构保持上下对中，提高了 测量数据的准确性。本发明的直拉法检测混凝土抗拉强度的装置与方法，采用 直拉的方法直接获得混凝土的抗拉强度，不需要数据换算，且对芯样的要求较 低，不需要使用磨具，减轻了劳动强度，同时提高了测量的精度。

附图说明

图1是本发明的直拉法检测混凝土抗拉强度的装置的主视图。

图2是本发明的直拉法检测混凝土抗拉强度的装置的左视图。

图3是本发明的蜗轮蜗杆传动机构的主视图。

图4是本发明的蜗轮蜗杆传动机构的俯视图。

图5是本发明的卡爪机构的立体结构示意图。

图6是本发明的卡爪机构的结构示意图。

图7是图6中AA剖面的剖视图。

图8是本发明的夹头套的立体结构示意图。

图9是本发明的弧形夹头的立体结构示意图。

附图标记如下：

1-架体；2-拉压传感器；3-卡爪机构；31-提升块；32-标定快接头；33-固 定盘；34-卡爪组件；341-夹头套；3411-弧形夹持部；3412-卡爪连接杆；342- 弧形夹头；3421-防滑结构；35-导力杆；36-力臂；37-平衡杆；4-加力装置； 41-蜗轮；42-蜗杆；43-加力手柄；5-万向接头；10-芯样

具体实施方式

下面结合图1至图9并通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。

如图1和图2所示，直拉法检测混凝土抗拉强度的装置，包括架体1和数 据采集装置，架体1的上部设置有拉压传感器2，拉压传感器2与数据采集装置 相连接，拉压传感器2的下部设置有夹持装置，夹持装置连接有用于驱动其沿 竖直方向运动的加力装置4，夹持装置包括两个沿竖直方向相对设置的卡爪机构 3，两个卡爪机构3的轴线位于同一条直线上，上侧的卡爪机构3与拉压传感器 2之间设置有万向接头5，下侧的卡爪机构3与加力装置4相连接。拉压传感器 2可实时采集拉力数据，并将采集的数据反馈至数据采集装置；两个相对设置的 卡爪机构3用于夹持待测芯样10，两个卡爪机构3的轴线位于同一条直线上， 使得两个卡爪机构3上下对中，避免了因不对中产生的分力问题；当待测芯样 10存在外形问题时，万向接头5可在拉力作用下自动调节夹持装置，使得两个 卡爪机构3保持上下对中，消除了系统误差，提高了测量数据的准确性。本发 明的直拉法检测混凝土抗拉强度的装置，采用直拉的方法直接获得混凝土的抗 拉强度，不需要数据换算，且对芯样10的要求较低，不需要使用磨具，减轻了 劳动强度，同时提高了测量的精度。

本实施例中，加力装置4包括与夹持装置相连接的蜗轮41、与蜗轮41相啮 合的蜗杆42以及用于驱动蜗杆42运动的驱动装置，如图3和图4所示。优选 地，驱动装置为加力手柄43，加力手柄43的数量为两个，两个加力手柄43分 别位于蜗杆42的两端，如图2所示。在其他实施例中，驱动装置也可以采用驱 动电机，加力装置4也可以选择液压机构。

本实施例中，卡爪机构3包括提升块31、固定盘33、卡爪组件34以及连 杆机构，提升块31、固定盘33和卡爪组件34均通过连杆机构相连接，提升块 31连接有标定快接头32，上侧的卡爪机构3的提升块31与万向接头5固定连 接，下侧的卡爪机构3的提升块31与加力装置4固定连接，如图2和图6所示。 优选地，连杆机构和卡爪组件34的数量均为三个，三个卡爪组件34呈环形设 置并组成圆筒状的夹持组件；进一步优选地，标定快接头32为T型接头，提升 块31与标定快接头32通过螺纹连接。标定快接头32可进行本装置的校准，将 自校仪的快接头与本装置的标定快接头32锁紧，转动自校仪的手柄产生拉力， 当拉力值达到常用最大数值范围时，读取自校仪的拉力数值作为标定砝码数值， 并将此数值按照标定菜单的要求置入到本装置中完成自校。

本实施例中，如图7至图9所示，卡爪组件34包括夹头套341和设置在夹 头套341内侧的弧形夹头342，夹头套341包括弧形夹持部3411和设置在弧形 夹持部3411的外侧壁的卡爪连接杆3412，弧形夹持部3411的内径与弧形夹头 342的外径相等，弧形夹头342的内侧壁设置有防滑结构3421，防滑结构3421 可以增大摩擦力，避免发生滑移，提高夹持的可靠度。优选地，防滑结构3421 设置在弧形夹头342的内侧壁的下部；进一步优选地，弧形夹持部3411与弧形 夹头342通过螺栓固定连接，以方便更换不同内径的弧形夹头342，弧形夹头 342的内径可以根据需要选择，以夹持不同直径的芯样10。

本实施例中，如图5至图8所示，连杆机构包括导力杆35、力臂36和平衡 杆37，导力杆35的一端与提升块31铰接，导力杆35的另一端与力臂36的上 部铰接，力臂36的中部铰接在固定盘33上，力臂36的下部铰接在卡爪连接杆 3412的外端，平衡杆37的上端铰接在固定盘33上，平衡杆37的下端铰接在卡 爪连接杆3412的内端。卡爪机构3具有自动调节径向夹紧力的功能，在加力装 置4的作用力下，两个卡爪机构3产生运动相反的拉力，提升块31通过连杆机 构将拉力转化成卡爪组件34的径向作用力，以夹持待测芯样10，当拉力逐渐变 大时，卡爪组件34对芯样10的夹紧力也随之增大，直至将芯样10拉断。

采用上述装置检测混凝土抗拉强度的方法，包括以下步骤：

(1)、钻制或预制混凝土芯样10；

(2)、将芯样10的下部夹持至下侧的卡爪机构3中，通过加力装置4调整 芯样10的位置，以使上侧的卡爪机构3夹持住芯样10的上部；

(3)、启动加力装置4，直至芯样10被拉断，拉压传感器2测得芯样10破 坏时的最大力值，并反馈至数据采集装置，最大力值即为混凝土的抗拉强度；

(4)、加力装置4反转回到初始状态。

采用直拉法检测混凝土的抗拉强度，需要预制待测芯样10，根据试验要求， 芯样10的直径可以为Φ100mm、Φ70mm、Φ44mm等，也可以在结构现场采用空 心钻钻制一定规格的芯样10试件，切出标准长度(120mm-150mm)，再将芯样10 安装至卡爪机构3中夹持，通过加力装置4加力，卡爪机构3具有自动调节径 向夹紧力的功能，越拉越紧，最后将芯样10拉断，与夹持装置连接的拉压传感 器2采集芯样10被拉断时的最大力值，并将最大力值反馈至数据采集装置，可 精确到1N。

本发明的可检测芯样10的最大直径为100mm，高度为150mm，其最大体积 为1177500mm²，对比现有技术中的150mm×150mm×150mm的立方体试块，其体 积为3375000mm²，即采用本发明的装置完成一个混凝土抗拉试验仅需要混凝土 标准试块体积的35％左右，具有显著的节能减排效果，同时改变了混凝土抗拉试 验中芯样10需要设计成两头大中间小的模式，使得受拉面均为成型模。

本发明的直拉法检测混凝土抗拉强度的装置与方法，采用直拉的方法直接 获得混凝土的抗拉强度，不需要数据换算，且对芯样10的要求较低，不需要使 用磨具，减轻了劳动强度，同时消除了系统误差，提高了测量的精度。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本 发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不 应理解为对本发明的限制。