一种用于早龄期混凝土强度的检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及强度检测设备技术领域，尤其涉及一种用于早龄期混凝土强度的检测装置。


背景技术：

2.桥隧施工中混凝土强度是衡量施工质量、保证施工安全的一个重要指标。早龄期混凝土强度对隧道围岩稳定性、变形控制、围岩压力的增长特征均具有显著的影响，同时也影响安全进入时间，过早进入隧道内具有安全风险，过晚进入则影响施工效率。
3.现有技术中对混凝土的强度的测量，将测针伸入至混凝土内，测量测针伸入至混凝土内的阻力，根据阻力值与混凝土强度值的关系，计算出混凝土的强度。但测针伸入至混凝土时，测针与混凝土间有摩擦，现有技术中只通过阻力值计算混凝土强度值，其计算结果不准确。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型提供一种用于早龄期混凝土强度的检测装置，其解决了现有技术中没有考虑测针与混凝土间侧摩擦，而导致测量结果不准确的技术问题。
6.(二)技术方案
7.为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：
8.一种用于早龄期混凝土强度的检测装置，包括：
9.用于检测早龄期混凝土强度的测针，所述测针能够沿其轴向移动，并能够绕其轴向转动；
10.用于测量所述测针沿轴向的推力的推力传感器和用于测量所述测针绕轴向转动而产生的扭矩的扭矩传感器。
11.优选地，还包括固定壳和用于驱动所述测针绕轴向旋转的传动轴；
12.所述测针的一端伸入至所述固定壳内；
13.所述传动轴转动连接于所述固定壳内，所述传动轴的一端与所述测针的后端传动连接，另一端与所述扭矩传感器相连接，所述推力传感器套设于所述传动轴上。
14.优选地，还包括用于驱动所述测针绕轴向转动的旋转驱动器，所述旋转驱动器的输出端与所述扭矩传感器连接。
15.优选地，还包括用于带动所述测针沿轴向移动的推进装置，所述推进装置置于所述固定壳的底部。
16.优选地，所述推进装置包括壳体、丝杠和滑块；
17.所述壳体的两侧均开设有滑槽，所述丝杠转动安装于所述壳体内；
18.所述滑块与丝杠螺纹连接，所述滑块的两端分别伸出所述滑槽并与所述固定壳连
接。
19.优选地，还包括用于支撑所述推进装置的支撑装置，且所述支撑装置能够带动所述推进装置上下移动，以对同一测量面内早龄期混凝土的多个点进行测量。
20.优选地，所述支撑装置包括用于支撑所述推进装置的支撑板及用于支撑支撑板的第一支撑杆和第二支撑杆；
21.所述第一支撑杆和所述第二支撑杆分别安装于所述支撑板的两端，所述第一支撑杆和所述第二支撑杆均能够伸缩，以调节所述支撑板的高度和倾斜角度。
22.优选地，所述支撑装置还包括至少三个支撑腿，所述至少三个支撑腿的长度可调，所述至少三个支撑腿的底部能够固定于地面上，所述至少三个支撑腿的顶端铰接有连接座；
23.所述第一支撑杆的底端与其中一个所述支撑腿的上端铰接，顶端与所述支撑板的底部铰接，所述第二支撑杆的上端与连接座连接，顶端与所述支撑板的底部铰接。
24.优选地，还包括用于显示所述推力传感器检测的推力值和所述扭矩传感器所测的扭矩值的显示屏，所述推力传感器和所述扭矩传感器与所述显示屏电连接。
25.(三)有益效果
26.本实用新型的有益效果是：
27.(1)本实用新型使测针旋转着伸入至处于早龄期的混凝土内，并通过扭矩传感器检测测针的扭矩值，通过推力传感器检测测针的推力值，对扭矩值和推力值进行拟合以计算所测点的早龄期混凝土的强度，使测量结果更准确。
28.(2)本实用新型通过推进装置移动测针，以使测针能够伸入或移出处于早龄期的混凝土。
29.(3)本实用新型通过支撑装置对推进装置和测针进行支撑，并能够对测针的高度和角度进行调整，以使测针能够垂直伸入至处于早龄期的混凝土内，并能够对不同点进行测量。
附图说明
30.图1为本实用新型的用于早龄期混凝土强度的检测装置的整体结构示意图；
31.图2为本实用新型的测针和固定壳的组合结构示意图；
32.图3为本实用新型的固定壳的内部结构示意图；
33.图4为本实用新型的支撑装置的结构示意图；
34.图5为本实用新型的推进装置的整体结构示意图；
35.图6为本实用新型的第一支撑杆的整体结构示意图；
36.图7为本实用新型的第二支撑杆的整体结构示意图。
37.【附图标记说明】
38.1：钻进装置；3：支撑装置；11：测针；12：连接头；13：固定壳；15：传动轴；16：推力传感器；21：壳体；22：手动转轮；23：滑块；31：支撑板；32：第二支撑杆；33：第一支撑腿；34：第二支撑腿；35：第一支撑杆；38：固定座；111：扭矩传感器；112：联轴器；113：旋转驱动器；115：显示屏；116：电池；117：连接板；118：连接块；351：第一外管；352：第一内管；353：第一抱箍；354：固定螺栓；321：第二外管；322：第二内管；323：紧定螺栓；324：手柄；325：螺纹杆。
具体实施方式
39.为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。以图1为参照，测针11的轴向为“前后方向”，其中，靠近测针11端定义为“前”，靠近手动转轮22端端定义为“后”。
40.实施例1
41.如图1和2所示，一种用于早龄期混凝土强度的检测装置，包括：钻进装置1，钻进装置1包括用于检测早龄期混凝土强度的测针11，测针11能够沿其轴向移动，并能够绕其轴向转动；用于测量测针11沿轴向的推力的推力传感器16和用于测量测针11绕轴向转动而产生的扭矩的扭矩传感器111。
42.测针11检测早龄期混凝土的强度时，测针11所受到的阻力包括测针11的检测端所受到的沿测针11轴向的推力和测针11的侧面与处于早期的混凝土间的摩擦力，端面推力与早龄期混凝土强度正相关，但摩擦力与处于早期的混凝土的型号有关，不同型号的混凝土的摩擦系数不同，则测针11与处于早期的混凝土间的摩擦力不同，因此，现有技术中心只根据端面推力计算早龄期混凝土的强度存在一定的误差，没有考虑到测针11的侧面与早龄期混凝土间的摩擦力。而本实用新型使测针11旋转着伸入至早龄期混凝土内，并通过扭矩传感器111检测测针11的扭矩值，通过推力传感器16检测测针11的推力值，再对扭矩值和推力值进行拟合以计算所测点的早龄期混凝土的强度，使测量结果更准确。
43.如图2和3所示，钻进装置1还包括固定壳13，测针11的一端伸入至固定壳13内。
44.如图3所示，钻进装置1还包括用于驱动测针11绕轴向旋转的传动轴15；传动轴15转动连接于固定壳13内，传动轴15的一端与测针11的后端传动连接，另一端与扭矩传感器111相连接，推力传感器16套设于传动轴15上。通过传动轴15驱动测针11绕轴向旋转，以使测针11能够旋转着伸入至早龄期混凝土内，并通过扭矩传感器111测量测针11的扭矩值，将推力值与扭矩值进行拟合，使得到的早龄期混凝土强度更准确。
45.本实施例中，测针11与传动轴15间连接有连接头12，连接头12的一端伸入至测针11内，另一端套设于传动轴15上。连接头12与推力传感器16间安装有推力轴承，推力轴承的一端与连接头12抵接，另一端与推力传感器16抵接。
46.如图3所示，钻进装置1还包括用于驱动测针11绕轴向转动的旋转驱动器113，旋转驱动器113的输出端与扭矩传感器111相连接。
47.本实施例中，旋转驱动器113可以是电机或马达。旋转驱动器113与扭矩传感器111间通过联轴器112连接。
48.如图1所示，还包括用于带动测针11沿轴向移动的推进装置，推进装置置于固定壳13的底部。通过推进装置带动测针11轴向移动，以使测针11伸入至早龄期混凝土内，对早龄期混凝土进行测量，或移出早龄期混凝土。
49.如图5所示，推进装置包括壳体21、丝杠和滑块23；壳体21的两侧均开设有滑槽，丝杠转动安装于壳体21内；滑块23与丝杠螺纹连接，滑块23的两端分别伸出滑槽并与固定壳13连接。
50.本实施例中，推进装置还包括手动转轮22，丝杠的一端与手动转轮22连接，通过手动转轮22带动丝杠转动。
51.固定壳13底端固定安装有连接块118。
52.如图1和4所示，还包括用于支撑推进装置的支撑装置3，且支撑装置3能够带动推进装置上下移动，以对同一测量面内早龄期混凝土的多个点进行测量。对早龄期混凝土进行测量时，通过测量多个点的早龄期混凝土强度，再计算多个点的平均值作为测量面的早龄期混凝土强度，已保证测量结果更准确。
53.如图4所示，支撑装置3还包括用于支撑推进装置的支撑板31及用于支撑支撑板31的第一支撑杆35和第二支撑杆32；第一支撑杆35和第二支撑杆32分别安装于支撑板31的底部两端，第一支撑杆35和第二支撑杆32均能够伸缩，以调节支撑板31的高度和倾斜角度。
54.如图4所示，支撑装置3包括至少三个支撑腿，至少三个支撑腿的长度可调，至少三个支撑腿的底部能够固定于地面上，至少三个支撑腿的顶端铰接有连接座。
55.第一支撑杆35的底端与其中一个支撑腿的上端铰接，顶端与支撑板31的底部铰接，第二支撑杆32的上端与连接座连接，顶端与支撑板31的底部铰接。第二支撑杆32的顶端能够伸出连接座。通过对第一支撑杆35和第二支撑杆32的长度进行调整，以对安装在支撑板31上的推进装置和测针11的角度和高度进行调节，从而使测针11能够垂直伸入至早龄期混凝土内，且能够对早龄期混凝土的测量面内的多个点进行测量，以保证测量结果的准确性。
56.本实施例中，包括三个支撑腿，分别为第一支撑腿33、第二支撑腿34和第三支撑腿，第一支撑腿33、第二支撑腿34和第三支撑腿均布于连接座的侧部，第一支撑腿33、第二支撑腿34和第三支撑腿的底部均铰接有固定座38，固定座38上开设有多个固定孔，通过螺栓将固定座38固定于地面上，以防止测量过程中用于早龄期混凝土强度的测量装置发生移动，而导致测量结果不准确。
57.为了增加用于早龄期混凝土强度的检测装置的稳定性，第一支撑腿33、第二支撑腿34和第三支撑腿与上下方向倾斜布置。
58.具体地，第一支撑杆35的底端与第一支撑腿33的上端铰接。
59.如图6所示，以图6为参照，第一支撑杆35包括第一外管351、第一内管352和第一抱箍353，第一内管352的的右端嵌设于第一外管351内，左端与第一支撑腿33铰接，第一外管351的右端与支撑板31的底端铰接，第一内管352能够沿第一外管351的轴向移动。第一抱箍353安装于第一外管351的左端，且第一抱箍353能够选择性地通过固定螺栓354固定第一内管352，通过第一支撑杆35的伸长或缩短，对支撑板31的角度进行调整，从而对测针11的角度进行调整。
60.如图7所示，以图7为参照，第二支撑杆32包括第二外管321、第二内管322和第二抱箍，第二外管321的右端与连接座连接，第二内管322的左端能够嵌设于第二外管321内，右端能够伸出连接座并与支撑板31的底部铰接，第二内管322能够沿第二外管321的轴向移动。第二抱箍通过紧定螺栓323使第一抱箍353对第二内管322进行固定。具体地，第二内管322的左端螺纹连接有螺纹杆325，且第二内管322与第二外管321滑动连接，螺纹杆325侧部传动连接有涡轮，通过手柄324带动涡轮转动，涡轮带动螺纹杆325转动，螺纹杆325带动第二内管322沿其轴向移动，以对支撑板31的角度进行调整。
61.如图1所示，钻进装置1还包括用于显示推力传感器16检测的推力值和扭矩传感器111所测的扭矩值的显示屏115，推力传感器16和扭矩传感器111与显示屏115电连接。通过显示屏115显示测量的推力值和扭矩值，以方便记录，从而方便后续对推力值和扭矩值进行
拟合。
62.本实施例中，显示屏115上安装有用于控制电机转动的开关，还包括控制旋转驱动器113转动的控制系统，控制系统与开关电连接。
63.如图2和3所示，还包括存储电能的电池116，推力传感器16、扭矩传感器111、旋转驱动器113和控制系统电连接。
64.如图2所示，还包括连接板117，连接板117与固定块13通过螺栓连接，且连接板117与电池116对应，通过连接板117方便对电池116进行拆装。
65.实施例2
66.如图3所示，本实施例提供一种利用上述任意一项的用于早龄期混凝土强度的检测装置的早龄期混凝土强度的检测方法，包括以下步骤：
67.s1、调整测针11的高度和角度，以使测针11能够垂直伸入至早龄期混凝土内。
68.具体地，在步骤s1前，将第一支撑腿33、第二支撑腿34和第三支撑腿的底部固定于地面上，使测针11的测量端面向早龄期混凝土所在的面，测针11的测量端即为伸出固定壳13的一端。
69.调整第一支撑杆35和第二支撑杆32的长度，以调整测针11的角度和高度，从而能够对多个点进行测量。
70.s2、使测针11绕轴向旋转，并向前移动测针11，以使测针11能够垂直伸入至早龄期混凝土内的预设深度，推力传感器16和扭矩传感器111分别测量测针11的推力和测针11的旋转扭矩。
71.具体地，启动旋转驱动器113，旋转驱动器113带动测针11绕轴向旋转，并通过推进装置向前移动测针11，以使测针11能够垂直伸入至早龄期混凝土内的预设深度，推力传感器16和扭矩传感器111分别测量测针11的推力和测针11的旋转扭矩，并通过显示屏115显示推力值和扭矩值。
72.s3、向后移动测针11，以使测针11移出混凝土，并调整测针11的高度，以多次测量的不同位置的早龄期混凝土强度；
73.具体地，通过推进装置向后移动测针11，以使测针11移出早龄期混凝土，并调整测针11的高度，以多次测量的不同位置的早龄期混凝土强度。
74.s4、将每次所测的推力值和扭矩值输入相同类型和龄期下构建的强度预测模型，以得到每个点的早龄期混凝土强度，计算多个点的早龄期混凝土强度的平均值，以得到最终的早龄期混凝土强度值。
75.其中，强度预测模型为输入推力值和扭矩值，输出早龄期混凝土的强度值的数值计算模型。
76.强度预测模型的构建。预设多组推力值、扭矩值和对应的强度值的信息数据，机器学习多组信息数据，并构建强度预测模型。机器学习并构建强度预测模型的过程为现有技术。由于不同类型的混凝土的各项参数不同，相同混凝土在不同龄期下的各项参数不同，因此，不同类型的混凝土、不同龄期下所对应的强度预测模型不同。测量使用时，推力值和扭矩值输入相同类型的混凝土、相同龄期下构建的强度预测模型。
77.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
78.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
79.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
80.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
81.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种用于早龄期混凝土强度的检测装置，其特征在于，包括：用于检测早龄期混凝土强度的测针(11)，所述测针(11)能够沿其轴向移动，并能够绕其轴向转动；用于测量所述测针(11)沿轴向的推力的推力传感器(16)；用于测量所述测针(11)绕轴向转动而产生的扭矩的扭矩传感器(111)。2.如权利要求1所述的用于早龄期混凝土强度的检测装置，其特征在于，还包括固定壳(13)和用于驱动所述测针(11)绕轴向旋转的传动轴(15)；所述测针(11)的一端伸入至所述固定壳(13)内；所述传动轴(15)转动连接于所述固定壳(13)内，所述传动轴(15)的一端与所述测针(11)的后端传动连接，另一端与所述扭矩传感器(111)相连接，所述推力传感器(16)套设于所述传动轴(15)上。3.如权利要求2所述的用于早龄期混凝土强度的检测装置，其特征在于，还包括用于驱动所述测针(11)绕轴向转动的旋转驱动器(113)，所述旋转驱动器(113)的输出端与所述扭矩传感器(111)连接。4.如权利要求3所述的用于早龄期混凝土强度的检测装置，其特征在于，还包括用于带动所述测针(11)沿轴向移动的推进装置，所述推进装置连接于所述固定壳(13)。5.如权利要求4所述的用于早龄期混凝土强度的检测装置，其特征在于，所述推进装置包括壳体(21)、丝杠和滑块(23)；所述壳体(21)的两侧均开设有滑槽，所述丝杠转动安装于所述壳体(21)内；所述滑块(23)与丝杠螺纹连接，所述滑块(23)的两端分别伸出所述滑槽并与所述固定壳(13)连接。6.如权利要求5所述的用于早龄期混凝土强度的检测装置，其特征在于，还包括用于支撑所述推进装置的支撑装置(3)，且所述支撑装置(3)能够带动所述推进装置上下移动，以对同一测量面内早龄期混凝土的多个点进行测量。7.如权利要求6所述的用于早龄期混凝土强度的检测装置，其特征在于，所述支撑装置(3)包括用于支撑所述推进装置的支撑板(31)及用于支撑支撑板(31)的第一支撑杆(35)和第二支撑杆(32)；所述第一支撑杆(35)和所述第二支撑杆(32)分别安装于所述支撑板(31)的两端，所述第一支撑杆(35)和所述第二支撑杆(32)均能够伸缩，以调节所述支撑板(31)的高度和倾斜角度。8.如权利要求7所述的用于早龄期混凝土强度的检测装置，其特征在于，所述支撑装置(3)还包括至少三个支撑腿，所述至少三个支撑腿的长度可调，所述至少三个支撑腿的底部能够固定于地面上，所述至少三个支撑腿的顶端铰接有连接座；所述第一支撑杆(35)的底端与其中一个所述支撑腿的上端铰接，顶端与所述支撑板(31)的底部铰接，所述第二支撑杆(32)的上端与连接座连接，顶端与所述支撑板(31)的底部铰接。9.如权利要求3～8中任意一项所述的用于早龄期混凝土强度的检测装置，其特征在于，还包括用于显示所述推力传感器(16)检测的推力值和所述扭矩传感器(111)所测的扭矩值的显示屏(115)，所述推力传感器(16)和所述扭矩传感器(111)与所述显示屏(115)电
连接。

技术总结
本实用新型涉及一种用于早龄期混凝土强度的检测装置，包括：用于检测早龄期混凝土强度的测针，测针能够沿其轴向移动，并能够绕其轴向转动；用于测量测针沿轴向的推力的推力传感器和用于测量测针绕轴向转动而产生的扭矩的扭矩传感器。本实用新型使测针旋转着伸入至早龄期混凝土内，并通过扭矩传感器检测测针的扭矩值，通过推力传感器检测测针的推力值，对扭矩值和推力值进行拟合以计算所测点的早龄期混凝土的强度，使测量结果更准确。使测量结果更准确。使测量结果更准确。


技术研发人员：伍容 廖金军 张凯文 蒋海华 易达云 祝爽 许爱凤
受保护的技术使用者：中国铁建重工集团股份有限公司
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/8/13