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技术文章

一种高水材料强度快速检测仪

本实用新型涉及一种高水材料强度检测仪,特别是一种可以便捷快速、全方位多角度测量高水材料强度的强度检测仪。


背景技术

高水材料,又称高水速凝固材料,是一种价廉、使用方便,并具有一定力学性能的可泵性支护材料,主要用于采矿工程巷道支护、采空区充填、锚喷支护等工程材料,也可作为地下工程、地下洞室充填、注浆堵漏、地基加固等的使用材料。

作为一种新型材料,目前,高水材料的强度测试主要通过室内试验测试,现场即时快速测量并无专门仪器。

而现有的类似材料施工现场即时快速测量仪器,以贯入式砂浆强度检测仪(如中国专利ZL94219060.2、ZL96205094.6、ZL01201111.8等)为例,这些仪器均采用测钉作为贯入器。对高水材料而言,这些仪器存在以下不足之处:

1、测钉过细贯入过深,取钉困难。以ZL96205094.6为例,测钉长度在20—50mm之间,测钉直径在2.5—6.0mm之间,冲击力300—950N,而高水材料一般强度仅有I一 lOMPa,实践证明,这些贯入式砂浆强度检测仪测钉过细贯入过深,而且由于贯入过深、高水材料强度相对偏低,测钉在取出过程中容易造成孔壁破损以及高水材料碎肩产生并充填孔壁,导致取钉困难。

2、贯入深度测量困难。采用测钉贯入法一般需要用专用量具测量测钉贯入深度,然后通过预先建立的测钉贯入深度和砂浆抗压强度的关系来换算所测砂浆的抗压强度。这种“专用量具”一般为采用跟测钉一样规格的钉状测具重新插入测孔测量,用游标卡尺或更为先进的数显装置读取测孔深度。这样测量工序繁琐,在测量之前需要对测孔进行吹净处理将孔内碎肩清除,而且需要小心谨慎将测具放入测孔中并尽量避免碰撞孔壁以免引起孔壁坍塌,这些都导致了贯入深度测量困难。

3、测量准确度偏低。由于高水材料强度相对较低,使用测具重新测量时,常常会因为用力不当导致测具不能很好地测量测孔,用力过大会引起测具压入测孔内高水材料引起测孔加深并导致测量深度变大以及所测强度偏低,用力小会引起测具压入不足导致所测强度偏低。而且测钉在取出过程中容易造成孔壁破损以及高水材料碎肩产生并充填孔壁,也会影响后续测具测量。另一方面,由于测钉过细,在贯入过程中对外界影响过于敏感,导致所测数据波动过大。

综上所述,目前尚无高水材料专用的强度快速测定仪,而由于高水材料的特殊性,目前已有贯入式强度快速测定仪存在诸多不足而不能很好地用于高水材料强度测定。


实用新型内容

本实用新型提供一种高水材料强度快速检测仪。该检测仪包括支架系统、动力系统、贯入系统和测算系统四部分。

其中,支架系统是指本实用新型所涉及检测仪的主体支架,并预留空间将动力系统和贯入系统固定并连接在一起,同时提供握持以及防护装置以便安全便携操作;优选的,支架系统具体包括支架主体、垫块以及把手。

其中动力系统是指为贯入系统提供贯入所需能量的装置,而且,该系统还应在每次检测过程中释放标准能量。具体说来,该动力系统的动力源可以是压缩弹簧,也可以是电动、气动等其他形式,每次检测过程中释放能量也可根据高水材料的强度以及贯入系统球冠状测头的不同而改变,但为具备可比性以及后续制作强度对应表,每次释放能量必须是标准数量且贯入深度与强度具有标准对应换算关系;优选的,动力系统包括动力盒、动力激发按钮、检测启动按钮,其中,动力盒产生并储存标准能量。

其中贯入系统是指将动力系统所释放能量转化为贯入器动能,并驱动贯入器球冠状测头撞击所测材料并形成与所测材料强度相对应的贯入深度。需要说明的是,本实用新型所提供的检测仪为避免背景技术所提之弊端而对贯入器进行改进,贯入系统并非采用测钉贯入的形式,而是采用球冠状测头撞击所检测材料样品并在材料上撞出不同口径不同深度的圆坑,圆坑的深度、口径与所测材料的强度相对应;优选的,贯入系统包括贯入杆、球冠状测头和测头支座。

其中测算系统是指通过测量球冠状测头撞击材料所形成的圆坑的深度、口径换算出所测材料的强度。需要说明的是,为避免背景技术所提之测量困难的弊端,考虑到测量球冠状测头撞击材料所形成的圆坑的深度和圆坑表明最大口径具有相关性,本实用新型所提供的检测仪的测量参数不再是深度,而改为测量圆坑的直径,测量直径可以采用游标卡尺之类的工具测量即可。显而易见的是,相比深度而言,测量圆坑的直径要更为便捷和准确。


此外,本实用新型提供了这种高水材料强度快速检测仪的使用方法。该检测仪使用方法包括支架系统、动力系统、贯入系统和测算系统四部分的联合作用。具体来说,该检测仪使用方法包括以下步骤:

一、材料整平。在开始测量之前要将材料表面整平,制造出一个面积足够放置检测仪大小的平面用于强度测试。需要注意的是,在整平过程中,不可太过用力挤压所测材料以防所测强度偏大。此外,该整平平面可以是水平方向,也可是竖直方向,也可以是别的角度。

二、安装准备。根据材料强度选择合适的动力系统和贯入系统,将动力系统和贯入系统部件安装固定到支架系统之上,从而将检测仪组装成一体。而后操作动力系统,产生并储存机械贯入所需能量,完成准备工作。

三、检测。托住检测仪使其垂直于整平平面,并将检测仪紧紧抵住材料整平平面,启动动力系统,将储存能量释放,在释放能量作用下贯入系统向材料整平平面冲击并撞出一个圆坑,而后将检测仪移开。

四、测算。将贯入系统所撞出的圆坑清理干净,而后用游标卡尺之类测具测量圆坑直径,而后根据圆坑的直径与所测材料的强度对应关系找出所测材料的强度值。需要说明的是,可以在实验室提前将圆坑的直径与所测材料的强度对应关系找出并绘制成表以便现场查验。需要说明的是,检测仪进行操作时贯入系统测头放置方向不同,所对应的圆坑的直径与所测材料的强度对应关系会有所不同,需要根据不同的放置方向选择不同的对应关系表。

显而易见的是,测量直径要比测量深度更为直观便捷,而且球冠状测头体积较测钉大很多,检测过程中抗外界影响能力更强,所测数据更为稳定和准确。而且,本实用新型所涉及的检测仪简称材料强度时只要求检测仪垂直于整平平面,整平平面的角度并无限制,可以是水平方向也可以是竖直方向,更可以是其他角度。

综上所述,本实用新型可以实现安全便捷快速、全方位多角度测量高水材料强度的技术效果。


具体实施方式

现在将在下文中详细介绍一种优选方式,需要说明的是,本实用新型并非仅仅限制于这一种实施方式,相反,本实用新型还涵盖了所涉权利要求范围内的本实用新型精神和范围内的各种替换方式、改型、等效方式和其他实施方式。

根据本实用新型的优选实施方式,如附图1所示,本实用新型所涉及的检测仪包括以下几个主要部分:支架主体I ;动力盒2 ;贯入杆3 ;球冠状测头4 ;垫块5 ;测头支座6 ;动力激发按钮7 ;检测启动按钮8 ;把手9。其中,支架主体1、垫块5以及把手9构成机架系统,动力盒2、动力激发按钮7、检测启动按钮8构成动力系统,贯入杆3、球冠状测头4和测头支座6共同构成贯入系统。动力盒2可为机械动力,也可为气动或电动等多种形式,优选压缩弹簧。测算系统由测具和换算关系表构成,测具可为游标卡尺,换算关系表需要在进行理论推导以及实验室测试来确定。


本实用新型的一种优选使用方法可为:

一、材料整平。在开始测量之前要将检测对象材料12表面整平,制造出一个面积足够放置检测仪大小的平面用于强度测试。

二、安装准备。根据材料强度选择合适的动力盒2和贯入系统球冠状测头4,将2和4安装固定到支架系统支架主体I之上,从而将检测仪组装成一体。而后摁一下动力激发按钮7,使动力盒2产生并储存机械贯入所需能量,取下加力器即完成准备工作。

三、检测。握住把手9托住检测仪使其垂直于整平平面,将检测仪垫块5紧紧抵住检测对象材料12整平平面,摁一下检测启动按钮8,将动力盒2储存的能量释放,在释放能量作用下贯入系统贯入杆3和球冠状测头4向检测对象材料11整平平面冲击并撞出一个圆坑10,而后将检测仪移开。

四、测算。用游标卡尺之类测具测量圆坑10直径,而后根据圆坑的直径13与所测材料的强度对应关系找出所测材料的强度值。此外,需要在实验室提前将圆坑的直径与所测材料的强度对应关系找出并绘制成表以便现场查验。需要说明的是,检测仪进行操作时贯入系统测头放置方向不同,所对应的圆坑的直径与所测材料的强度对应关系会有所不同,需要根据不同的放置方向选择不同的对应关系表。


鉴于测量直径要比测量深度更为直观便捷,而且球冠状测头体积较测钉大很多,检测过程中抗外界影响能力更强,所测数据更为稳定和准确;再一方面,整平平面可以是多角度的,检测仪体积小,由此可实现全方位多角度检测。


可见本实用新型所涉及检测仪可以实现安全便捷快速、全方位多角度测量高水材料强度的技术效果。



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