CN109900192A - 一种装配式混凝土预制构件结合面粗糙度检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式混凝土预制构件结合面粗糙度检测装置，包括支撑框架和滑动板，支撑框架底部设置有多个可调支脚；滑动板相对的两个端部与支撑框架之间设置有第一移动机构，滑动板通过第一移动机构能够沿X轴方向移动，滑动板上设置有测深尺，滑动板与测深尺之间设置有第二移动机构，测深尺通过第二移动机构能够沿Y轴方向移动，测深尺上设置有沿Z轴方向移动的探针；支撑框架上设置有水准器；还提供一种采用上述装置检测粗糙度的方法，包括装置安放、调平、凹凸深度测量、粗糙度计算等步骤。本发明克服现有方法评定指标与验收规范不一致或基准面设置不正确、测量深度不准确等明显缺陷。

Description

一种装配式混凝土预制构件结合面粗糙度检测装置和方法

技术领域

本发明涉及装配式建筑技术领域，具体涉及一种装配式混凝土预制构件结合面粗糙度检测装置和方法。

背景技术

预制装配式混凝土结构作为一种符合工业化生产方式的结构形式，具有施工速度快、劳动强度低、噪音污染与湿作业少和产品质量易控制等优势，已成为国内外建筑业发展的主流方向。预制装配式混凝土结构中叠合楼板、叠合梁、叠合墙板等叠合构件的受力性能很大程度上取决于结合面质量，已有的研究表明结合面的粗糙度是影响结合面质量重要因素。相关行业标准规定，预制构件结合面制作时应按设计要求进行粗糙面处理,设计无具体要求时，可用化学处理、拉毛或凿毛等方法制作粗糙面并且规定“粗糙面的面积不宜小于结合面的80％，预制板的粗糙面凹凸深度不应小于4mm，预制混凝土梁端、柱端、墙端的粗糙面凹凸深度不应小于6mm。”

国内外学者就该问题开展了比较深入的研究，也取得了一定的进展。公布号为CN103630093B的中国专利文献提出了“用于混凝土表面粗糙度检测的图像分析方法”通过灰度分析计算粗糙面积占比，从而度量表面粗糙程度，有效解决了粗糙面积是否达标的问题，但是并未对粗糙深度进行研究。对于检测混凝土结合面的粗糙深度，主流的方法是“填充法”，包括灌砂法、木屑测量法、铁珠填充、橡皮泥填充法等。“填充法”用来现场检测构件粗糙深度，除了存在理清费力、易受场地因素制约等问题，还存在一个致命的缺陷。因为“填充法”是通过体积换算得到平均高度h来表征表面粗糙深度，而h对应的是轮廓平均偏差R_a,m，而验收规范所述的“粗糙面凹凸深度”指代的是平均轮廓最大高度R_z,m，两者虽然都可以表征表面粗糙深度但并不是一个概念且R_a,m<R_z,m，因此根据“填充法”的计算结果直接与验收规范要求对比，判定其粗糙深度是否合格，是不合理的。

公布号为CN107063058A的中国专利文献提出了“一种预制混凝土构件结合面粗糙度的测评方法”，该方法通过采用深度尺和多孔基准板配合较为便捷地实现了粗糙深度的测量，也与验收规范要求的粗糙度指标“粗糙面凹凸深度”相符。但是，该方法存在明显的缺陷：(1)测量前，在粗糙面上安放基准板时，需要将测区内明显突出的棱角磨平，将粗糙面局部多处存在的明显凸起磨平，改变了粗糙面的本质特征；(2)实际情况，在打磨凸出棱角时，很难保证磨平后高度相同，导致多孔基准板安放不平且不稳，直接导致所有深度测量值不准确；(3)由于多孔基准板安放位置取决于磨平后的诸个最高凸出点，而其他波峰均未触碰多孔基准板，因此将诸个最高凸出点形成的水平面作为基准面，会使所有深度值均偏大；(4)由于多孔基准板上孔洞的数量有限，导致无法保证足够数量的波谷恰好落在孔洞的正下方，使测点深度测量结果偏小。

鉴于此，有必要提供一种符合验收规范粗糙度指标“粗糙面凹凸深度”、快速高效、测量准确的粗糙度的检测装置和方法，用于检测装配式混凝土结构中预制构件结合面的粗糙度，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种检测装配式混凝土预制构件结合面粗糙度的检测装置和方法，克服现有方法评定指标与验收规范不一致或基准面设置不正确、测量深度不准确等缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种装配式混凝土预制构件结合面粗糙度检测装置，包括支撑框架和滑动板，所述支撑框架底部设置有多个可调支脚；

所述滑动板相对的两个端部与支撑框架之间设置有第一移动机构，所述滑动板通过第一移动机构能够沿X轴方向移动，所述滑动板上设置有测深尺，所述滑动板与测深尺之间设置有第二移动机构，所述测深尺通过第二移动机构能够沿Y轴方向移动，所述测深尺上设置有沿Z轴方向移动的探针；

所述支撑框架上设置有水准器；

所述测深尺上设置有放大镜。

进一步的，所述第一移动机构包括设置在支撑框架上的导向凹槽以及设置在滑动板上的滑动部，所述滑动部设置在导向凹槽内。

进一步的，所述第二移动机构包括设置在滑动板表面的滑槽，所述滑槽内设置有滑动块，所述测深尺安装在滑动块上。

进一步的，所述测深尺上设置有电子显示器。

进一步的，所述放大镜与球笼联轴器连接，所述球笼联轴器与测深尺固定连接。

进一步的，所述支撑框架和滑动板上均设置有加强件。

一种装配式混凝土预制构件结合面粗糙度检测方法，包括上述任意一项所述的装置，并具有如下步骤：

步骤一、在预制构件粗糙面上随机选择N个测区，对测区进行编号，记为测区j，j为1～N的自然数，并在测区j内圈选9个具有代表性的测点范围并画圈标记，得到测点范围圈，记为i,i为1～9的自然数；

步骤二、将粗糙深度测量的装置安放在测区j内，使滑动板表面的滑槽方向(Y轴)与粗糙面轮廓线方向基本一致，并在其可调支脚下方通过垫砂使其安放稳固；

步骤三、调节可调支脚的高度微调螺母，使水准器的气泡位于中心；

步骤四、沿X轴方向移动滑动板，使测点范围圈i位于滑动板表面的滑槽正下方，沿Y轴方向移动测深尺，当测深尺的探针位于该测点范围圈内粗糙面波峰附近时，将探针沿Z方向落下，轻微移动测深尺并通过放大镜观察，使探针的头部抵触波峰最高点，读取深度值f_j,i，随后沿Z方向收起探针；沿Y轴方向移动测深尺，当测深尺探针位于该测点范围圈内粗糙面已测波峰相邻的波谷附近时，将探针沿Z方向落下，轻微移动测深尺并通过放大镜观察，使探针的头部抵触波谷最低点，读取深度值g_j,i，随后沿Z方向收起探针；计算测区j内该点粗糙面凹凸深度值h_j,i＝g_j,i-f_j,i；

步骤五、重复步骤四，完成测区j内其余测点范围圈内粗糙面凹凸深度值，的测量，共计9个，即h_j,i，i为1～9的自然数；

步骤六、重复步骤五，获得所有N个测区的粗糙面凹凸深度值；

步骤七、粗糙面凹凸深度的计算，包含以下步骤：

(1)将每个测区j的9个粗糙面凹凸深度值剔除2个较小值和2个较大值，剩余5个值的平均值u_j作为该测区的粗糙面平均凹凸深度值，即

(2)利用公式：计算得到所有N个测区的粗糙面平均凹凸深度u，即为该预制构件的粗糙面凹凸深度。

本发明的有益效果：

1、巧妙采用抬高基准面的方式，克服了现有方法需要对粗糙面打磨、破坏粗糙面原本特征且安放不平的缺陷，保证了测量的准确性。

2、通过巧妙的三轴移动和放大观察镜设计，使测深尺可以自由移动和微调至指定位置，实现了波峰最高点和波谷最低点的深度测量，克服了现有方法无法实现波峰和波谷准确测量的缺陷。

3、提出了同时对粗糙面相邻波峰和波谷的深度测量，克服了现有方法仅测量波谷的局限，使粗糙面凹凸深度的计算更为精准。

4、本装置和方法操作可以直接测算预制构件粗糙面的凹凸深度，与验收规范要求的指标一致，装置简易、操作便捷，克服了“填充法”检测粗糙度指标与验收规范不符、无法评定且理清费力、易受场地因素制约等问题。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的测深尺结构示意图；

图3是本发明测量粗糙面波峰时的示意图；

图4是本发明测量粗糙面波谷时的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1和图2所示，本发明的装配式混凝土预制构件结合面粗糙度检测装置的一实施例，包括支撑框架1和滑动板2，支撑框架底部设置有多个可调支脚3；在支撑框架上设置有水准器8；摆放时，可以通过调节多个可调支脚并观察水准器达到调节水平的效果；在支撑框架和滑动板上均设置有加强件16，提高两者的刚度。

在上述滑动板相对的两个端部与支撑框架之间设置有第一移动机构4，滑动板通过第一移动机构能够沿X轴方向移动，滑动板上设置有测深尺5，滑动板与测深尺之间设置有第二移动机构6，测深尺通过第二移动机构能够沿Y轴方向移动，测深尺上设置有沿Z轴方向移动的探针7；通过多个机构的设置，配合形成X、Y、Z三轴移动机构，当调节水平后，即形成测量的基准，在有效的移动范围内，探针可以任意位置移动和测量，以达到快速、精确选点测量的目的。

由于探针与测量位置区域体积较小，对于观测受到较大阻碍，因此在测深尺上设置放大镜9，通过放大镜观察测量位置，使测深尺自由移动的位置可以进行更精准的微调，直至合适的位置，实现了波峰最高点和波谷最低点的深度精准测量。

具体的，上述的第一移动机构包括设置在支撑框架上的导向凹槽10以及设置在滑动板上的滑动部11，滑动部设置在导向凹槽内，滑动部能偶在导向凹槽内滑动，两个滑动部配合两个导向凹槽实现有效限位和移动，成本低，移动效果稳定。

上述的第二移动机构包括设置在滑动板表面的滑槽12，滑槽内设置有滑动块，测深尺安装在滑动块13上，滑槽导向配合滑动块实现移动效果的同时，满足小体积的效果。

其中，测深尺上设置有电子显示器14，便于实时显示数值，方便读取深度值。并且将放大镜与球笼联轴器15连接，球笼联轴器与测深尺固定连接，球笼联轴器能够使得放大镜可以在空间内自由变换位置并任意位置停留固定，从而方便检测人员在合适的角度位置下观测测点。

参照图3和图4所示，在一实施例中，还提供一种采用上述粗糙深度测量的装置来检测装配式混凝土预制构件结合面粗糙度的方法，装配式混凝土预制构件结合面的粗糙部分一般是由爪型工具在表面沿一方向拉动形成，相邻凹凸部分具有相似度，由工艺决定，具体的检测方法具有如下步骤：

首先进行测区的选定：在预制构件粗糙面上随机选择N个测区，对测区进行编号，记为测区j，j为1～N的自然数，并在测区j内圈选9个具有代表性的测点范围并画圈标记，得到测点范围圈，记为i,i为1～9的自然数；此处圈选的9个测点范围圈数量是通过大量的实测数据统计后发现，在一个测区内粗糙面凹凸深度的测点数不小于9时，计算结果趋于稳定；为了保证检测精度并降低检测工作量，因此选择圈选9测点范围进行测量。

然后再选定位置摆放装置：将粗糙深度测量的装置安放在测区j内，使滑动板表面的滑槽方向(Y轴)与粗糙面轮廓线方向基本一致，并在其可调支脚下方通过垫砂17使其安放稳固；通过摆放位置的前期限定，提高操作便捷度。

随后调节装置：调节可调支脚的高度微调螺母，使水准器的气泡位于中心，使得支撑框架表面与水平面平行，即滑动板也与水平面平行，便于后续检测数据的准确性；

采用装置测量：沿X轴方向移动滑动板，使测点范围i圈位于滑动板表面的滑槽正下方，沿Y轴方向移动测深尺，当测深尺的探针位于该测点范围圈内粗糙面波峰附近时，将探针沿Z方向落下，轻微移动测深尺并通过放大镜观察，使探针的头部抵触波峰最高点，读取深度值f_j,i，参照图3所示，随后沿Z方向收起探针；沿Y轴方向移动测深尺，当测深尺的探针位于该测点范围圈内粗糙面已测波峰相邻的波谷附近时，将探针沿Z方向落下，轻微移动测深尺并通过放大镜观察，使探针的头部抵触波谷最低点，读取深度值g_j,i，参照图4所示，随后沿Z方向收起探针；计算测区j内该点粗糙面凹凸深度值h_j,i＝g_j,i-f_j,i；

重复测量步骤：完成测区j内其余测点范围圈内粗糙面凹凸深度值的测量，共计9个，即h_j,i，i为1～9的自然数；

接着采用相同方式继续测量其余测区，获得所有N个测区的粗糙面凹凸深度值；

根据测量的数据进行整合计算：粗糙面凹凸深度的计算，包含以下步骤：

(1)将每个测区j的9个粗糙面凹凸深度值剔除2个较小值和2个较大值，剩余5个值的平均值u_j作为该测区的粗糙面平均凹凸深度值，即

(2)利用公式：计算得到所有N个测区的粗糙面平均凹凸深度u，即为该预制构件的粗糙面凹凸深度。

该方法测量得到的数据是具有随机性的，有效避免了位置限制导致选择的测点存在限制，更能够反应整体粗糙度情况，从而可以提高最终计算粗糙面凹凸深度的精度，计算结果与实际粗糙度吻合，克服了“填充法”检测粗糙度指标与验收规范不符、无法评定且理清费力、易受场地因素制约等问题，因此易于推广使用。

此处以一实际案例进行检测操作：

由某预制构件厂生产的某一预制叠合楼板(3445mm×2880mm×60mm)，采用拉毛方法制作粗糙面，将预制叠合楼板置于水平地面上，现对该预制构件粗糙面凹凸深度进行检测并合格判定。粗糙面凹凸深度检测具体按如下步骤进行：

首先进行测区的选定：在预制构件粗糙面上随机选择了3个测区，对测区进行编号，分别记为测区1～测区3，共三个；并在每个测区内圈选9个具有代表性的测点范围并画圈标记，得到测点范围圈1～测点范围圈9，共9个；

然后再选定位置摆放装置：将装置安放在测区1内，使滑动板表面的滑槽方向(Y轴)与粗糙面轮廓线方向基本一致，并在其可调支脚下方通过垫砂使其安放稳固；

随后装置调平：调节可调支脚的高度微调螺母，使水准器的气泡位于中心，使得支撑框架表面与水平面平行，同时滑动板也与水平面平行，便于后续检测数据的准确性；

深度测量：沿X轴方向移动滑动板，使测点范围圈1位于滑动板表面的滑槽正下方，沿Y轴方向移动测深尺，当测深尺的探针位于测点范围圈1内粗糙面波峰附近时，将探针沿Z方向落下，轻微移动测深尺并通过放大镜观察，使探针的头部抵触波峰最高点，读取深度值f_1,1，参照图3所示，随后沿Z方向收起探针；沿Y轴方向移动测深尺，当测深尺的探针位于测点范围圈1内粗糙面已测波峰相邻的波谷附近时，将探针沿Z方向落下，轻微移动测深尺并通过放大镜观察，使探针的头部抵触波谷最低点，读取深度值g_1,1，参照图4所示，随后沿Z方向收起探针；计算测区1内该点粗糙面凹凸深度值h_1,1＝g_1,1-f_1,1；

重复测量步骤：完成测区1内其余测点范围圈内粗糙面凹凸深度值的测量，即得到{h_1,i,i为1～9的自然数}，共计9个凹凸深度值；

接着采用相同方式继续测量其余测区(测区2、测区3)，获得所有3个测区的粗糙面凹凸深度值{h_j,i,j为1～3的自然数，i为1～9的自然数}，结果如下表：

测区编号	粗糙面凹凸深度h<sub>j,i</sub>	实测结果(mm)
			1	{h<sub>1,i</sub>,i为1～9的自然数}	{4.30,5.32,4.47,3.65,4.11,2.56,6.45,3.27,4.86}
2	{h<sub>2,i</sub>,i为1～9的自然数}	{5.81,5.02,4.22,3.85,4.06,3.34,2.76,4.32,4.91}
			3	{h<sub>3,i</sub>,i为1～9的自然数}	{3.31,4.44,4.59,4.63,4.88,3.76,4.62,5.07,4.55}

根据测量的数据进行整合计算：

(1)将每个测区的9个粗糙面凹凸深度值剔除2个较小值和2个较大值，剩余5个值的平均值u_j作为该测区的粗糙面平均凹凸深度值，利用公式计算得到:

测区1的粗糙面凹凸深度值，u₁＝4.28mm

测区2的粗糙面凹凸深度值，u₂＝4.27mm

测区3的粗糙面凹凸深度值，u₃＝4.57mm

(2)利用公式计算得到所有3个测区的粗糙面平均凹凸深度u，即即为该预制构件的粗糙面凹凸深度为4.37mm>4.0mm，判定该预制构件粗糙面凹凸深度合格。

以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种装配式混凝土预制构件结合面粗糙度检测装置，其特征在于，包括支撑框架和滑动板，所述支撑框架底部设置有多个可调支脚；

所述滑动板相对的两个端部与支撑框架之间设置有第一移动机构，所述滑动板通过第一移动机构能够沿X轴方向移动，所述滑动板上设置有测深尺，所述滑动板与测深尺之间设置有第二移动机构，所述测深尺通过第二移动机构能够沿Y轴方向移动，所述测深尺上设置有沿Z轴方向移动的探针；

所述支撑框架上设置有水准器；

所述测深尺上设置有放大镜。

2.如权利要求1所述的装配式混凝土预制构件结合面粗糙度检测装置，其特征在于，所述第一移动机构包括设置在支撑框架上的导向凹槽以及设置在滑动板上的滑动部，所述滑动部设置在导向凹槽内。

3.如权利要求1所述的装配式混凝土预制构件结合面粗糙度检测装置，其特征在于，所述第二移动机构包括设置在滑动板表面的滑槽，所述滑槽内设置有滑动块，所述测深尺安装在滑动块上。

4.如权利要求1所述的装配式混凝土预制构件结合面粗糙度检测装置，其特征在于，所述测深尺上设置有电子显示器。

5.如权利要求1所述的装配式混凝土预制构件结合面粗糙度检测装置，其特征在于，所述放大镜与球笼联轴器连接，所述球笼联轴器与测深尺固定连接。

6.如权利要求1所述的装配式混凝土预制构件结合面粗糙度检测装置，其特征在于，所述支撑框架和滑动板上均设置有加强件。

7.一种检测装配式混凝土预制构件结合面粗糙度方法，其特征在于，包括权利要求1～6任意一项所述的装置，并具有如下步骤：

步骤一、在预制构件粗糙面上随机选择N个测区，对测区进行编号，记为测区j，j为1～N的自然数，并在测区j内圈选9个具有代表性的测点范围并画圈标记，得到测点范围圈，记为i,i为1～9的自然数；

步骤二、将粗糙深度测量装置安放在测区j内，使滑动板表面的滑槽方向(Y轴)与粗糙面轮廓线方向基本一致，并在其可调支脚下方通过垫砂使其安放稳固；

步骤三、调节可调支脚的高度微调螺母，使水准器的气泡位于中心；

步骤四、沿X轴方向移动滑动板，使测点范围圈i位于滑动板表面的滑槽正下方，沿Y轴方向移动测深尺，当测深尺的探针位于该测点范围圈内粗糙面波峰附近时，将探针沿Z方向落下，轻微移动测深尺并通过放大镜观察，使探针的头部抵触波峰最高点，读取深度值f_j,i，随后沿Z方向收起探针；沿Y轴方向移动测深尺，当测深尺探针位于该测点范围圈内粗糙面已测波峰相邻的波谷附近时，将探针沿Z方向落下，轻微移动测深尺并通过放大镜观察，使探针的头部抵触波谷最低点，读取深度值g_j,i，随后沿Z方向收起探针；计算测区j内该点粗糙面凹凸深度值h_j,i＝g_j,i-f_j,i；

步骤五、重复步骤四，完成测区j内其余测点范围圈内粗糙面凹凸深度值，的测量，共计9个，即{h_j,i，i为1～9的自然数}；

步骤六、重复步骤五，获得所有N个测区的粗糙面凹凸深度值；

步骤七、粗糙面凹凸深度的计算，包含以下步骤：

(1)将每个测区j的9个粗糙面凹凸深度值剔除2个较小值和2个较大值，剩余5个值的平均值u_j作为该测区的粗糙面平均凹凸深度值，即

(2)利用公式：计算得到所有N个测区的粗糙面平均凹凸深度u，即为该预制构件的粗糙面凹凸深度。