Измеритель прочности бетона
Полезная модель относится к измерительной технике и предназначена для определения прочности бетонных и железобетонных конструкций. Она может быть использована в производственных и лабораторных условиях, на объектах строительства, при обследовании зданий, сооружений, конструкций. Перед авторами стояла задача создать измеритель прочности бетона с расширенной областью применения - с креплением за один угол объекта испытания, с уменьшенными массой и габаритами, компактный. Кроме того, устройство должно иметь высокую точность измерения, хорошие эргономические показатели, быть удобным в эксплуатации и недорогим. Указанная задача и технический результат достигаются тем, что измеритель прочности бетона, содержащий силовозбудитель, расположенный на несущей конструкции, и выполненный в виде двух гидроцилиндров - приводного и силового, с которым соединен скалывающий элемент, а также датчик силы, соединенный с электронным блоком, согласно полезной модели, снабжен дополнительным каналом, параллельным приводному, и перпендикулярным силовому гидроцилиндрам, при этом два гидроцилиндра, дополнительный канал, датчик силы и электронный блок расположены в едином корпусе, а несущая конструкция выполнена в виде угловой рамы, закрепляемой на одном из углов объекта испытания. Кроме того, соединение силового гидроцилиндра со скалывающим элементом жесткое, а датчик силы связан с дополнительным каналом.
Заявляемая полезная модель относится к измерительной технике и предназначена для определения прочности бетонных и железобетонных конструкций. Она может быть использована в производственных и лабораторных условиях, на объектах строительства, при обследовании зданий, сооружений, конструкций.
Известно устройство для определения прочности бетона методом скалывания ребра (см. ГОСТ «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля». Введен 01.01.91). Оно содержит силовозбудитель, установленный на несущей конструкции, скалывающий элемент и силоизмеритель. Скалывающий элемент (крюк) через рычажную передачу соединен с силовозбудителем. Несущая кострукция обхватывает объект испытания за два противоположных угла. Силоизмеритель представляет собой манометр со стрелочным индикатором, показания которого считываются визуально и по градуировочной зависимости переводятся в усилие. Прочность определяют по градуировочным зависимостям, связывающим усилие скола и прочность конкретных видов бетона.
К недостаткам этого устройства следует отнести невысокую точность измерения вследствие применения стрелочного силоизмерителя, громоздкость конструкции, большие массогабаритные показатели, неудобство работы, особенно, в труднодоступных местах, невозможность автоматизации процесса измерения.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели и выбранным в качестве прототипа является измеритель прочности бетона ПОС-50 МГ4 «Скол» (см. проспект «Специальное конструкторское бюро СКБ Стройприбор. Приборы неразрушающего контроля», г.Челябинск, 2007 г., с.8). Данное устройство содержит силовозбудитель, расположенный на несущей конструкции, и выполненный в виде двух гидроцилиндров (приводного и силового), находящихся на одной оси. Силовой гидроцилиндр через рычажную передачу соединен со скалывающим элементом (крюком). Несущая конструкция обхватывает объект испытания за два противоположных угла. Силоизмеритель - преобразователь, имеющий электрический выход, электронный сигнал которого преобразуется в цифровой код.
К достоинствам устройства следует отнести более высокую точность измерения вследствие применения такого рода силоизмерителя, и возможность автоматизации процесса измерения.
Недостатками устройства являются ограниченная область применения из-за необходимости его крепления за два угла объекта испытания, значительные массогабаритные показатели, дополнительные неудобства из-за наличия подвижных частей несущей конструкции. Размер несущей конструкции должен превышать максимально возможный размер обхватываемой стороны конструкции.
Задачей создания заявляемой полезной модели является разработка измерителя прочности бетона с расширенной областью применения - с креплением за один угол объекта испытания, компактного, с уменьшенными массой и габаритами. Кроме того, устройство должно иметь высокую точность измерения, быть удобным в эксплуатации, эргономичным и недорогим.
Техническим результатом является расширение области применения, компактность, небольшая масса и габариты устройства, удобство в эксплуатации.
Указанная задача и технический результат достигаются тем, что измеритель прочности бетона, содержащий силовозбудитель, расположенный на несущей конструкции, и выполненный в виде двух гидроцилиндров - приводного и силового, с которым соединен скалывающий элемент, а также датчик силы, соединенный с электронным блоком, согласно полезной модели, снабжен дополнительным каналом, параллельным приводному, и перпендикулярным силовому гидроцилиндрам, при этом два гидроцилиндра, дополнительный канал, датчик силы и электронный блок расположены в едином корпусе, а несущая конструкция выполнена в виде угловой рамы, закрепляемой на одном из углов объекта испытания.
Кроме того, соединение силового гидроцилиндра со скалывающим элементом жесткое, а датчик силы связан с дополнительным каналом.
Заявляемая полезная модель соответствует критерию «новизна», т.к. совокупность ее существенных признаков не известна из существующего уровня техники.
Она соответствует также критерию «промышленная применимость», т.к. возможно ее использование в экономике или любой другой сфере деятельности человека.
Введение дополнительного канала, параллельного приводному, и перепендикулярного силовому гидроцилиндрам, оптимально улучшает рабочие характеристики устройства, значительно
уменьшает массу и габариты силовозбудителя, создает легкое, компактное, эргономичное устройство, применимое для работы в труднодоступных местах.
Расположение двух гидроцилиндров, дополнительного канала, датчика силы и электронного блока в едином корпусе позволяет выполнить устройство наиболее компактным, эргономичным, удобным в эксплуатации, с уменьшенными массой и габаритами.
Выполнение несущей конструкции в виде угловой рамы, закрепляемой на одном из углов объекта испытания, значительно расширяет область применения устройства, позволяет работать в труднодоступных и стесненных местах, облегчает работу оператора, создает удобство в эксплуатации.
Жесткое соединение силового гидроцилиндра со скалывающим элементом позволяет непосредственно передавать усилие от гидроцилиндра на скалывающий элемент без применения промежуточных конструктивных элементов. Это позволяет максимально снизить массогабаритные показатели устройства, уменьшить его металлоемкость, выполнить легким, компактным, удобным в эксплуатации.
Непосредственная связь датчика силы с дополнительным каналом позволяет оперативно и точно отслеживать изменения давления в силовозбудителе и, связанные с этим изменения усилия, которые затем передаются на электронный блок, где преобразуются в цифровой код, определяющий значение прочности конкретного вида бетона. Этим обеспечиваются высокая точность измерения и автоматизация процесса измерения.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображен общий вид измерителя прочности бетона.
Измеритель прочности бетона содержит корпус 1, который с помощью регулировочных винтов 2 крепится к угловой раме 3, обладающей высокой жесткостью на изгиб и выполненной из стали. К раме 3 жестко прикреплена (сваркой) зубчатая пластина 4 с отверстием 5 в ней. Отверстие 5 имеет овальную форму. Рама 3 крепится на одном из углов объекта 6 испытания с помощью самореза 7 по бетону и зубчатой шайбы 8.
В корпусе 1 расположен силовозбудитель, который выполнен в виде приводного гидроцилиндра 9 и силового гидроцилиндра 10. Гидроцилиндры 9 и 10 выполняются из металла, например, алюминиевого сплава. Внутри приводного гидроцилиндра 9 расположен латунный приводной поршень 11. Приводной поршень 11 соединен с рукояткой 12. В силовом гидроцилиндре 10 расположен силовой поршень 12 с рабочим ходом 7 мм. К силовому поршню 12 с помощью винта 13 прикреплен
скалывающий элемент 14. Скалывающий элемент 14 выполнен из металла с высокой твердостью и его размеры соответствуют ГОСТ 22690-80.
Параллельно приводному гидроцилиндру 9 и перпендикулярно силовому гидроцилиндру 10 расположен дополнительный канал 15. В дополнительном канале 15 находится отверстие (на чертеже не показано), соединяющее его с силовым гидроцилиндром 10. Дополнительный канал 15 соединен с датчиком 16 силы, связанным, в свою очередь, с электронным блоком 17, В корпусе 1 расположен также блок питания 18. Датчик 16 силы может быть выполнен в виде датчика типа Д-16. Рабочей жидкостью является машинное масло.
Работа измерителя прочности бетона осуществляется следующим образом. Испытания проводит согласно ГОСТ 22690-88 методом определения прочности бетона на сжатие путем скалывания ребра.
Перед началом испытания оператор с помощью специального прибора обследует объект 6 испытания, и определяет место, где нет стальной арматуры, а затем сверлит отверстие (шпур) в объекте 6 испытания на расстоянии 80-120 мм от края ребра конструкции.
С помощью регулировочного винта 2 оператор прижимает корпус 1 к раме 3 для надежной фиксации всего устройства на объекте 6 испытания, и предварительного прижатия скалывающего элемента 14 к ребру объекта 6 испытания. Угловая рама 3 через крепежное отверстие 5 в пластине 4 с помощью самореза 7 по бетону и шайбы 8 крепится к объекту 6 испытания. Затем оператор вращает рукоятку 12 по часовой стрелке. При этом приводной поршень 11 перемещается по каналу приводного гидроцилиндра 9, вытесняя масло в дополнительный канал 15, откуда оно через отверстие в дополнительном канале 15 (на чертеже не показано) перетекает в силовой гидроцилиндр 10. Силовой поршень 12 выдвигается из силового гидроцилиндра 10 вместе со скалывающим элементом 14, В устройстве конструктивно обеспечен контакт скалывающего элемента 14 с объектом 6 испытания на глубине (20±2) мм от поверхности закрепления (согласно ГОСТ 22690-88). Нагружение продолжают от 15 до 30 секунд, при этом нагрузка возрастает от нуля до критического (скалывающего) усилия. Устройство рассчитано на нагрузку до 3 тонн. В момент скалывания ребра бетона в силовом гидроцилиндре 10 резко падает давление из-за отсутствия сопротивления материала.
Датчик 16 силы постоянно передает информацию о текущей нагрузке на электронный блок 17. В момент скалывания электронный блок 17 фиксирует разрушающее усилие, которое
затем в электронном блоке 17 преобразуется в значение прочности. Устройство предназначено для измерения прочности от 5 до 100 МПа.
Предлагаемая конструкция измерителя прочности бетона позволяет создать компактное, малогабаритное, легкое, недорогое, эргономичное и удобное в эксплуатации устройство и использовать его в большинстве практических случаев испытания на железобетонных конструкциях и изделиях.
1. Измеритель прочности бетона, содержащий силовозбудитель, расположенный на несущей конструкции и выполненный в виде двух гидроцилиндров - приводного и силового, с которым соединен скалывающий элемент, а также датчик силы, соединенный с электронным блоком, отличающийся тем, что снабжен дополнительным каналом, параллельным приводному и перпендикулярным силовому гидроцилиндрам, при этом два гидроцилиндра, дополнительный канал, датчик силы и электронный блок расположены в едином корпусе, а несущая конструкция выполнена в виде угловой рамы, закрепляемой на одном из углов объекта испытания.
2. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что соединение силового гидроцилиндра со скалывающим элементом жесткое.
3. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что датчик силы связан с дополнительным каналом.
