利用水泥基材料的自振頻率檢測其凝結(jié)時(shí)間的裝置制造方法
【專利摘要】一種利用水泥基材料的自振頻率檢測其凝結(jié)時(shí)間的裝置，包括試模，試模內(nèi)裝有待測的初凝基體試件，初凝基體試件的頂部中心設(shè)有振動傳感器，振動傳感器的尾錐固定到初凝基體試件內(nèi)，振動傳感器連接到振動數(shù)據(jù)采集裝置，初凝基體試件的邊緣上方設(shè)有激振器，激振器與用于控制其定時(shí)激振的FPGA模塊連接，振動數(shù)據(jù)采集裝置和FPGA模塊分別連接到工控機(jī)。本實(shí)用新型將自振頻率引入到凝結(jié)時(shí)間的測試中，通過自振頻率檢測凝結(jié)時(shí)間，原理更科學(xué)合理；而且裝置的操作合理，減少了人為因素的影響，省時(shí)省力，可以提高檢測效率。
【專利說明】利用水泥基材料的自振頻率檢測其凝結(jié)時(shí)間的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及建筑材料性能檢測，具體為一種利用水泥基材料的自振頻率檢測其凝結(jié)時(shí)間的方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]測試新拌混凝土、砂漿和水泥漿等水泥基材料的凝結(jié)時(shí)間通常采用將測針壓入材料一定深度的方法進(jìn)行。比如混凝土凝結(jié)時(shí)間測定時(shí)使用的貫入阻力法，就是在混凝土凝結(jié)過程中多次將規(guī)定形狀的測針壓入試樣25mm深，從而測得貫入阻力，至貫入阻力測值為
3.5MPa，即認(rèn)為到達(dá)初凝時(shí)間，至貫入阻力測值為28MPa，即認(rèn)為到達(dá)終凝時(shí)間。這種方法受人為因素影響大，測量精度不高；測試過程中需要人工多次搬動初凝基體試件，按壓測針，讀取和記錄數(shù)據(jù)，且需要測試人員長時(shí)間值班守候，有時(shí)凝結(jié)時(shí)間長，值守時(shí)間達(dá)40多個(gè)小時(shí)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是針對以上問題，提供一種利用水泥基材料的自振頻率檢測其凝結(jié)時(shí)間的裝置，可以提高水泥基材料凝結(jié)時(shí)間的測試精度，實(shí)現(xiàn)自動化測試，減少人為因素干擾，減輕測試人員的體力勞動，避免長時(shí)間值班守候。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，本實(shí)用新型提供了一種利用上述方法進(jìn)行測試的裝置，包括試模，試模內(nèi)裝有待測的初凝基體試件，初凝基體試件的頂部中心設(shè)有振動傳感器，振動傳感器的尾錐固定到初凝基體試件內(nèi)，振動傳感器連接到振動數(shù)據(jù)采集裝置，初凝基體試件的邊緣上方設(shè)有激振器，激振器與用于控制其定時(shí)激振的FPGA模塊連接，振動數(shù)據(jù)采集裝置和FPGA模塊分別連接到工控機(jī)。
[0005]所述試模為長方體狀，其尺寸為長300mm,寬150mm,高150mm,試模頂部敞開。
[0006]所述振動傳感器為振動速度傳感器、振動加速度傳感器或振動位移傳感器。振動數(shù)據(jù)采集裝置的采樣頻率應(yīng)設(shè)置為大于初凝基體試件終凝自振頻率的2.5倍，通常可設(shè)置為5到10倍。這樣的采樣頻率符合采樣定理，能保證從采集到的波形中分析出正確的初凝自振頻率和終凝自振頻率。
[0007]所述激振器為電磁激振器。其筒形外殼的底板直徑為50mm至80mm。
[0008]所述激振器與初凝基體試件之間設(shè)有紙片層或薄膜層，防止激振器與初凝基體試件表面的粘結(jié)。
[0009]所述初凝基體試件采用新拌混凝土、砂漿、水泥漿制成的基體試件。采用水泥基材料制作成的長方體初凝基體試件，其自振頻率與其尺寸、彈性模量和自重有關(guān)，在這些影響參數(shù)中，尺寸固定不變，自重相對穩(wěn)定，影響最明顯的參數(shù)是彈性模量，并且彈性模量隨材料的凝結(jié)時(shí)間的增加而逐漸變大，所以從理論上說，自振頻率可以作為材料凝結(jié)狀態(tài)的一種反映，用自振頻率測試凝結(jié)時(shí)間具有可行性。而水泥基材料可以分為三類，混凝土、砂漿和水泥漿，這三類材料的凝結(jié)狀態(tài)的特征在其各自的原有測試方法中都有明確規(guī)定，比如混凝土:初凝狀態(tài)的判斷特征規(guī)定為貫入阻力達(dá)到3.5MPa，終凝狀態(tài)為貫入阻力達(dá)到28MPa ;砂漿:凝結(jié)狀態(tài)規(guī)定為貫入阻力達(dá)到0.5MPa ;水泥漿:初凝狀態(tài)的判斷特征規(guī)定為300g質(zhì)量的測針沉入材料中距底板4± Imm,終凝狀態(tài)的判斷特征規(guī)定為300g質(zhì)量的測針沉入材料中距底板0.5mm。
[0010]用頻率的方法測試凝結(jié)時(shí)間，和原來方法一樣也需要先行規(guī)定凝結(jié)狀態(tài)的特征，即初凝基體試件的自振頻率達(dá)到何值時(shí)判斷為材料凝結(jié)，該自振頻率值為一固定值。為得到材料凝結(jié)狀態(tài)對應(yīng)的自振頻率值，用已有的凝結(jié)時(shí)間測定方法和現(xiàn)在提出的用頻率測定凝結(jié)時(shí)間的方法同時(shí)對同一材料進(jìn)行測試比對即可。從理論上說，對于水泥基材料中的混凝土、砂漿和水泥漿中的任意一種，即使是組成成分的配合比不同，當(dāng)其達(dá)到已有規(guī)范規(guī)定的凝結(jié)狀態(tài)時(shí)，其彈性模量應(yīng)為一相對穩(wěn)定值，再加上同一類材料的密度基本穩(wěn)定，初凝基體試件尺寸固定，所以，其規(guī)定凝結(jié)狀態(tài)下，初凝基體試件的自振頻率應(yīng)該相對穩(wěn)定，變化幅度不大，試驗(yàn)結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，的確如此。這樣，對混凝土、砂漿和水泥漿中的每一類材料，使用不同的配合比，分別進(jìn)行多次比對試驗(yàn)，取其平均值，即可作為每一類水泥基材料各自的初凝自振頻率、終凝自振頻率。這些頻率值可以以試驗(yàn)規(guī)程的方式規(guī)定下來,供業(yè)內(nèi)使用。
[0011]水泥基材料，包括混凝土、砂漿和水泥漿的現(xiàn)有的凝結(jié)時(shí)間測試方法，都要將測針多次壓入初凝基體試件到一定深度，在初凝基體試件表面留下多個(gè)孔洞，這樣，再次壓入測針時(shí)，原有的孔洞會影響到最新測值的準(zhǔn)確性；有些凝結(jié)時(shí)間特別長的初凝基體試件，試驗(yàn)還未結(jié)束，初凝基體試件表面已經(jīng)布滿孔洞，以至于找不到新的測針壓入位置，使試驗(yàn)無法進(jìn)行；由于制作初凝基體試件時(shí)內(nèi)部總會存在不均勻性，所以即使是同一時(shí)間點(diǎn)在同一初凝基體試件上不同的測試位置處的測值也會存在較大不同；受測試方法的制約，原有的方法及裝置更適宜于手工操作，測針壓入速度和壓入深度靠人工控制，穩(wěn)定性差；人工讀取測值，且測力裝置在測針壓入過程中指針抖動，又影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性；測試過程中，需要人工長時(shí)間值守，有的要長達(dá)數(shù)十個(gè)小時(shí)，浪費(fèi)時(shí)間，浪費(fèi)人力；每一次壓入測針，都需要人工搬動初凝基體試件，調(diào)整位置，勞動強(qiáng)度大。
[0012]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0013]該裝置通過測試初凝基體試件的自振頻率，實(shí)現(xiàn)對凝結(jié)時(shí)間的測試，彌補(bǔ)了現(xiàn)有方法的不足。由于該裝置測試的是整個(gè)初凝基體試件的自振頻率，反映整個(gè)初凝基體試件的特性，測值更具有代表性。相比原有的測試裝置及方法減少了對初凝基體試件的擾動，增加了測值的正確性；不必頻繁搬動初凝基體試件，節(jié)省了體力；無須人工讀數(shù)，避免了人工讀數(shù)帶來的誤差；無須人工長時(shí)間值守，省工省時(shí)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型提供的測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型，但本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表述的范圍。
[0016]實(shí)施例1:
[0017]如圖1所示，一種利用水泥基材料的自振頻率檢測其凝結(jié)時(shí)間的裝置，包括試模7，試模7內(nèi)裝有待測的初凝基體試件6，初凝基體試件6的頂部中心設(shè)有振動傳感器1，振動傳感器I的尾錐固定到初凝基體試件6內(nèi)，振動傳感器I連接到振動數(shù)據(jù)采集裝置3 ;激振器2與初凝基體試件6的表面接觸，激振器2與用于控制其定時(shí)激振的FPGA模塊4連接，振動數(shù)據(jù)采集裝置3和FPGA模塊4分別連接到工控機(jī)5。
[0018]所述試模7為長方體狀，其尺寸為長300mm,寬150mm,高150mm,試模7頂部敞開。
[0019]所述振動傳感器I為振動速度傳感器、振動加速度傳感器或振動位移傳感器。振動傳感器的頻帶應(yīng)能包含初凝自振頻率和終凝自振頻率。
[0020]所述激振器2為電磁激振器，其筒形外殼的底板直徑為50mm至80mm ;激振器的打擊力度為0.3kgf至Ikgf0
[0021]所述激振器2與初凝基體試件6之間設(shè)有紙片層或薄膜層，防止兩者粘結(jié)。
[0022]所述初凝基體試件6采用新拌混凝土、砂漿、水泥漿制成的基體試件。
[0023]所述試模7為長方體狀，其尺寸為長300臟，寬150mm，高150mm，試模7頂部敞開。
[0024]所述的FPGA模塊可以從市場上直接購置，如ALTERA廠家的Cyclone II系列EP2C5Q208型，F(xiàn)PGA模塊的繼電器的開合通過工控機(jī)控制，工控機(jī)控制振動數(shù)據(jù)采集裝置進(jìn)行測試作業(yè)，并能接收、存儲和分析振動數(shù)據(jù)。
[0025]工作原理:采用工控機(jī)控制激振的時(shí)間間隔，通過FPGA模塊控制激振器定時(shí)對初凝基體試件進(jìn)行激振，同時(shí)，振動數(shù)據(jù)采集裝置通過振動傳感器采集初凝基體試件的振動，將采集到的數(shù)據(jù)傳遞給工控機(jī)，然后通過工控機(jī)對采集的振動數(shù)據(jù)和時(shí)間進(jìn)行處理，可以得到自振頻率與時(shí)間的關(guān)系曲線圖，最后通過初凝自振頻率及終凝自振頻率，得到對應(yīng)的初凝時(shí)間點(diǎn)和終凝時(shí)間點(diǎn)。
[0026]實(shí)施例2:
[0027]本實(shí)用新型提供一種利用水泥基材料的自振頻率檢測其凝結(jié)時(shí)間的裝置，包括試模，所述試模為長方體狀，頂部敞開；試模內(nèi)裝有待測的初凝基體試件，初凝基體試件的頂部中心設(shè)有振動傳感器，振動傳感器的尾錐固定到初凝基體試件內(nèi)，振動傳感器連接到振動數(shù)據(jù)采集裝置，振動數(shù)據(jù)采集裝置連接到工控機(jī)；激振器設(shè)置于初凝基體試件的表面，激振器與初凝基體試件之間還設(shè)有紙片層或薄膜層，防止兩者粘結(jié)，所述初凝基體試件為采用新拌混凝土、砂漿、水泥漿制成的基體試件。
[0028]進(jìn)一步的，所述試模為長方體狀，其尺寸為長300mm,寬150mm,高150mm。這種尺寸與現(xiàn)有方法使用的150mm立方體試模比較接近，選用這種尺寸易于和現(xiàn)有的方法接軌，也適合于激振器和通用的振動傳感器的布置，另外該試模在市場上有現(xiàn)成的產(chǎn)品，不需另外設(shè)計(jì)加工。其它具有這些特點(diǎn)的類似尺寸的試模也可以使用。
[0029]進(jìn)一步的，所述振動傳感器為振動速度傳感器、振動加速度傳感器或振動位移傳感器。振動傳感器的頻帶應(yīng)能包含初凝自振頻率和終凝自振頻率。
[0030]進(jìn)一步的，所述激振器為電磁激振器，其筒形外殼的底板直徑為50mm至80mm ;激振器的打擊力度為0.3kgf至Ikgf。
[0031]另外，本實(shí)用新型也可不采用FPGA模塊及工控機(jī)進(jìn)行控制，直接通過人工控制激振器進(jìn)行定時(shí)激振，并對振動傳感器I采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，最后處理得到自振頻率與時(shí)間的關(guān)系曲線圖，通過初凝自振頻率及終凝自振頻率，得到對應(yīng)的初凝時(shí)間點(diǎn)和終凝時(shí)間點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種利用水泥基材料的自振頻率檢測其凝結(jié)時(shí)間的裝置，其特征在于:包括試模(7),試模(7)內(nèi)裝有待測的初凝基體試件(6)，初凝基體試件(6)的頂部中心設(shè)有振動傳感器(1)，振動傳感器(I)的尾錐固定到初凝基體試件(6)內(nèi)，振動傳感器(I)連接到振動數(shù)據(jù)采集裝置(3 );激振器(2 )與初凝基體試件(6 )的表面接觸，激振器(2 )與用于控制其定時(shí)激振的FPGA模塊(4)連接，振動數(shù)據(jù)采集裝置(3)和FPGA模塊(4)分別連接到工控機(jī)(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述試模(7)為長方體狀，其尺寸為長30Ctam,寬15Ctam,高15Ctam,試模(7)頂部敞開。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述振動傳感器(I)為振動速度傳感器、振動加速度傳感器或振動位移傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述激振器(2)為電磁激振器，其筒形外殼的底板直徑為50mm至80mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的裝置，其特征在于:所述激振器(2)與初凝基體試件(6)之間設(shè)有紙片層或薄膜層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的裝置，其特征在于:所述初凝基體試件(6)采用新拌混凝土、砂漿、水泥漿制成的基體試件。
【文檔編號】G01N29/12GK204008566SQ201420437396
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】陳志遠(yuǎn), 王振振, 李萌, 陳軍琪, 譚愷炎, 吳優(yōu), 張文鋒, 盧龍, 李方杰, 洪水英, 楊靜文, 陳琳 申請人:葛洲壩集團(tuán)試驗(yàn)檢測有限公司