CN116087478A - 一种可视化混凝土坍塌度检测设备及方法 - Google Patents

一种可视化混凝土坍塌度检测设备及方法 Download PDF

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陈祖刚
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Abstract

本发明提供了一种可视化混凝土坍塌度检测设备及方法，包括分层设置的坍塌度筒，分三次逐层添加混凝土，使得每次添加的混凝土含量一致，避免了混凝土添加过程带来的误差。插捣部件按阿基米德线运动，使得混凝土从外到内都插捣均匀混。插捣部件在轨道的运动时间和插捣频率相匹配，每次插捣的位置、力度和深度保持一致，避免了混凝度添加过程带来的误差。还使用摄像头获取三维坐标点数据，准确的测量坍塌度和粘聚性，避免了人工操作造成的误差。

Description

一种可视化混凝土坍塌度检测设备及方法
技术领域
本申请涉及混凝土坍塌度检测技术领域，具体涉及一种可视化混凝土坍塌度检测设备及方法。
背景技术
坍落度是混凝土和易性的测定方法与指标，工地与实验室中，通常是做坍落度试验测定拌合物的流动性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性。坍落度是用一个量化指标来衡量其程度的高低，用于判断施工能否正常进行。
坍落度的测试方法：用一个上口100mm、下口200mm、高300mm喇叭状的坍落度桶,灌入混凝土分三次填装，每次填装后用捣锤沿桶壁均匀由外向内击25下，捣实后,抹平。然后拔起桶,混凝土因自重产生坍落现象，用桶高(300mm)减去坍落后混凝土最高点的高度，称为坍落度，如果差值为10 mm,则坍落度为10。
在上述测试过程中，在使用人工分三次对坍塌筒中的混凝土进行填充，每次添加的混凝土的量并不一致；在使用捣锤沿筒壁由外向内均匀捣25下，现有技术中，每次捣锤的路径和位置也并不相同；此外，在后续的测量过程中，也存在人为因素造成的误差。
发明内容
本发明的目的在于解决坍塌度检测过程中由于人为因素在混凝土添加过程中，以及后续的测定过程中造成的误差。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可视化混凝土坍塌度检测设备，具体包括底座1上设置有第一支撑柱2，并对称设置有第一摄像头9和第二摄像头11，第一连接杆21通过可转动的固定装置3与第一支撑柱2连接，使得第一连接杆21可以围绕第一支撑柱2转动；第二支撑柱4和第三支撑柱22通过旋转固定装置20连接，使得第二支撑柱4和第三支撑柱22可以围绕旋转固定装置20旋转运；第二支撑柱4下方与第一支撑块5连接，第一支撑块5中设置有电机运动轨道16；电机6固定在第二支撑块7上，电机6的动力输出端在电机运动轨道16中活动；第二支撑块7下方固定安装有插捣部件8；第三支撑柱22下方，固定有第三摄像头23，坍塌度筒17。
进一步地，坍塌度筒17由坍塌度筒第一部分12、坍塌度筒第二部分13、坍塌度筒第三部分14组合而成。
进一步地，坍塌度筒17中，坍塌度筒第一部分12嵌套设置在坍塌度筒第二部分13，坍塌度筒第二部分13嵌套设置在坍塌度筒第三部分14，嵌套后使用限位固定装置18进行固定；嵌套后的坍塌度筒第一部分12和坍塌度筒第二部分13可容纳的混凝土与坍塌度筒第三部分14相同。
进一步地，将插捣部件8沿阿基米德线运动。
进一步地，倒杆24上设置有超声波发生器15。
进一步地，使用摄像头获取三维坐标点数据，从而测量坍塌度和粘聚性。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明将坍塌度筒分三层设置，分三次逐层添加混凝土，使得每次添加的混凝土含量一致，避免了混凝土添加过程带来的误差。
2、本发明使用插捣部件，并使插捣部件按阿基米德线运动，使得混凝土从外到内都插捣均匀混。插捣部件在轨道的运动时间和插捣频率相匹配，每次插捣的位置、力度和深度保持一致，避免了混凝度添加过程带来的误差。插捣部件的头部还有超声波发生器，排除掉混凝土装填过程中的产生的气泡，避免气泡产生干扰。
3、本发明使用摄像头获取三维坐标点数据，准确的测量坍塌度和粘聚性，避免了人工操作造成的误差。
附图说明
图1为本申请中用于可视化混凝土坍塌度检测设备的整体结构示意图；
图2为本申请中用于可视化混凝土坍塌度检测设备的坍塌筒的具体结构；
图3为本申请中用于可视化混凝土坍塌度检测设备的第一连接杆的连接示意图；
图4为本申请中用于可视化混凝土坍塌度检测设备的插捣部件的结构示意图；
图5为本申请中用于可视化混凝土坍塌度检测设备的第一支撑块中轨道结构示意图。
图中标号说明：1、底座；2、第一支撑柱；3、可转动的固定装置；4、第二支撑柱；5、第一支撑块；6、电机；7、第二支撑块；8、插捣部件；9、第一摄像头；10、底座定位标记；11、第二摄像头；12、坍塌度筒第一部分；13、坍塌度筒第二部分；14、坍塌度筒第三部分；15、超声波发生器；16、电机运动轨道；17、坍塌度筒；18、限位固定装置；19、提手；20、旋转固定装置；21、第一连接杆；22、第三支撑柱；23、第三摄像头；24、倒杆。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参照图1至图5，本发明提供一种可视化混凝土坍塌度检测设备，包括底座1、第一支撑柱2、可转动的固定装置3、第一连接杆21、旋转固定装置20、第二支撑柱4、第三支撑柱22、第一支撑块5、电机6、第二支撑块7、插捣部件8、第一摄像头9、第二摄像头11、第三摄像头23、底座定位标记10、坍塌度筒17。
底座1上设置有第一支撑柱2，第一连接杆21通过可转动的固定装置3与第一支撑柱2连接，使得第一连接杆21可以围绕第一支撑柱2转动。第二支撑柱4和第三支撑柱22通过旋转固定装置20连接，使得第二支撑柱4和第三支撑柱22可以围绕旋转固定装置20旋转运动。
第二支撑柱4下方与第一支撑块5连接，第一支撑块5中设置有电机运动轨道16。电机6固定在第二支撑块7上，电机6的动力输出端在电机运动轨道16中活动。第二支撑块7下方固定安装有插捣部件8。通过控制电机6的转动方向，可以带动第二支撑块7以及固定在第二支撑块7上的插捣部件8做阿基米德螺旋线运动。插捣部件8具有捣杆24，插捣部件8内部有空腔，可容纳电机等设备使得倒杆24做往复运动。插捣部件8对混凝土做捣插，替代人工进行操作。
控制插捣部件8的捣插频率和电机6在电机运动轨道16中的运动时间相匹配，具体地，使得插捣部件8插捣25次时使用的时间刚好等于电机6在电机运动轨道16中同一方向运动的时间。这样每次插捣的位置、深度和力度都能做到统一，避免了人工插捣带来的误差。
第三支撑柱22下方，也就是朝向底座方向，固定有第三摄像头23。在检测时，先旋转第二支撑柱4旋转至坍塌度筒正上方，进行混凝土填充，插捣等工序。再进行检测时，旋转第三支撑柱22至坍塌度筒正上方，进行测量。底座1上具有底座定位标记10，其中底座定位标记10是以等距离间隔的同心圆，如同心圆，方便操作人员定位。每次旋转后，第二支撑柱4上插捣部件8以及第三支撑柱22上的第三摄像头23均正对底座定位标记10的正中心。使用时，坍塌度筒也放置在底座定位标记10的中心。进一步地，可以根据底座定位标记10上设置相应的定位标记点，使得当坍塌度筒17底部的圆周落在相应的定位标记点时，坍塌度筒17处于定位标记10的中心。
进一步地，插捣部件8在捣杆24头部还设置有超声波发生器15。在对混凝土进行捣插时，启动超声波发生器，在超声波的作用下，排除混凝土添加过程中产生的气泡，避免混凝土中的气泡对坍塌度的测量造成影响，提高检测的准确度。
坍塌度筒17由第一部分12、第二部分13和第三部分14组成，坍塌度筒中通过合理设置上一层底部的直径，使其可以嵌套在下层上面。同时合理设置坍塌度筒第一部分和第二部分的高度，使得第一部分和第二部分经过嵌套后能容纳的混凝土高度与第三部分能容纳的混凝土高度相同，也就是每层的高度为100 mm。然后通过限位固定装置18固定嵌套后的上下两层。进一步地，限位固定装置18可以采用现有技术中存在的方式，如卡合连接固定、螺纹连接固定等。在使用时先将坍塌度筒第三部分14中填充水泥，经插捣后，连接坍塌度筒第二部分13并使用限位固定装置18进行固定连接，添加混凝土至坍塌度筒第二部分13填满，经插捣后，以同样的步骤连接坍塌度筒第一部分12，添加混凝土并插捣。进一步地，每层的限位固定装置18可以为两个或多个。
实施例2
参照图1-图5，一种用于混凝土坍落度检测设备的使用方法，包括以下步骤：
S1、当对混凝土坍塌度进行测试时，首先将坍塌度筒第三部分14放置于底座1上，使用底座定位标记10实现对坍塌度筒的定位；
S2、在坍塌度筒第三部分14中填充混凝土后，使用插捣部件对混凝土进行25次插捣；
S3、在坍塌度筒第三部分14中混凝土插捣完毕后，将坍塌度筒第二部分13嵌套在坍塌度筒第三部分14上并使用限位固定装置18进行固定，使用插捣部件对混凝土进行25次插捣；
S4、在坍塌度筒第二部分13中混凝土插捣完毕后，将坍塌度筒第一部分12嵌套在坍塌度筒第二部分13上并使用限位固定装置18进行固定，使用插捣部件对混凝土进行25次插捣；
S5、对坍塌度筒第一部分12上多余的混凝土进行抹平，使用提手19提升混凝土坍塌度筒17。
S6、对坍落的混凝土进行测量，从而得到混凝土的坍塌度。
使用第一摄像头9、第二摄像头11和第三摄像头23对混凝土进行测定，获得混凝土三维坐标点数据，其中最高点的高度和最低点的高度之间的距离差值则为混凝土坍落图，H=Hmax-Hmin。其中，H为混凝土坍落度，Hmax为坍落前混凝土的高度，Hmin为坍落后混凝土的高度。通过本方法可以避免人为检测时造成的误差，也可以避免使用激光进行检测时，需要激光对最高点进行对准时才能准确测量高度。
此外，所获得的混凝土三维坐标点数据还可以对混凝土粘聚性进行检测。具体地，在人工轻敲混凝土侧面之前，先使用三维坐标点数据对未敲打的混凝土的轮廓数据进行记录。然后人工敲打后，记录了对应的混凝土轮廓区域，根据前后轮廓区域面积的变化计算出敲打后混凝土体积的变化值。根据体积的变化值确定混凝土的粘聚性。
此外，所获得的混凝土三维坐标点数据还可以对人工抹面时，对于混凝土表面蜂窝进行自动检测侧。具体地，获取混凝土抹面部分的三维坐标点数据，通过对获取的高度数据进行离散度分析，由于平整的抹面对应的高度数据离散度较小，而表面蜂窝较多的抹面，高度数据离散度较大。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可视化混凝土坍塌度检测设备，包括底座（1）和坍塌度筒（17），其特征在于：底座（1）上设置有第一支撑柱（2），并对称设置有第一摄像头（9）和第二摄像头（11），第一连接杆(21)通过可转动的固定装置(3)与第一支撑柱(2)连接，使得第一连接杆(21)可以围绕第一支撑柱（2）转动；第一连接杆（21）上设置有第二支撑柱（4）和第三支撑柱(22)，第二支撑柱（4）和第三支撑柱(22)的一端通过旋转固定装置(20)连接在第一连接杆（21）上并可围绕旋转固定装置（20）旋转；第二支撑柱（4）下方与第一支撑块（5）连接，第一支撑块（5）中设置有电机运动轨道（16）；电机（6）固定在第二支撑块（7）上，电机（6）的动力输出端在电机运动轨道（16）中活动；第二支撑块（7）下方固定安装有插捣部件（8）；第三支撑柱（22）下方，固定有第三摄像头（23）；所述坍塌度筒（17）由坍塌度筒第一部分（12）、坍塌度筒第二部分（13）、坍塌度筒第三部分（14）组合而成。
2.如权利要求1所述的可视化混凝土坍塌度检测设备，其特征在于，所述坍塌度筒（17）中，坍塌度筒第一部分（12）嵌套设置在坍塌度筒第二部分（13），坍塌度筒第二部分（13）嵌套设置在坍塌度筒第三部分（14），嵌套后使用限位固定装置（18）进行固定；嵌套后的坍塌度筒第一部分（12）和坍塌度筒第二部分（13）可容纳的混凝土与坍塌度筒第三部分（14）相同。
3.如权利要求2所述的可视化混凝土坍塌度检测设备，其特征在于，每层连接用的限位固定装置（18）为两个或多个。
4.如权利要求1所述的可视化混凝土坍塌度检测设备，其特征在于，所述电机运动轨道（16）轨迹为阿基米德螺旋线，插捣部件（8）插捣25次时使用的时间刚好等于电机(6)在电机运动轨道(16)中同一方向运动的时间。
5.如权利要求3所述的可视化混凝土坍塌度检测设备，其特征在于，插捣部件（8）的倒杆（24）上设置有超声波发生器（15）。
6.一种基于权利要求1中设备的检测方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、当对混凝土坍塌度进行测试时，首先将坍塌度筒第三部分（14）放置于底座（1）上，使用底座定位标记实现对坍塌度筒的定位；
S2、在坍塌度筒第三部分（14）中填充混凝土后，使用插捣部件对混凝土进行25次插捣；
S3、在坍塌度筒第三部分（14）中混凝土插捣完毕后，将坍塌度筒第二部分（13）嵌套在坍塌度筒第三部分（14）上并使用限位固定装置（18）进行固定，使用插捣部件对混凝土进行25次插捣；
S4、在坍塌度筒第二部分（13）中混凝土插捣完毕后，将坍塌度筒第一部分（12）嵌套在坍塌度筒第二部分（13）上并使用限位固定装置（18）进行固定，使用插捣部件对混凝土进行25次插捣；
S5、对塌度筒第一部分（12）上多余的混凝土进行抹平，使用提手（19）提升混凝土坍塌度筒（17）；
S6、对坍落的混凝土进行测量，从而得到混凝土的坍塌度。
7.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，步骤S6中的测量方法为使用第一摄像头（9）、第二摄像头（11）和第三摄像头（23）对混凝土进行测定，获得混凝土三维坐标点数据，其中最高点和最低点之间的距离差值则为坍塌后的混凝土的高度，H=Hmax-Hmin，其中H为混凝土坍落度，Hmax为坍落前混凝土的高度，Hmin为坍落后混凝土的高度。
8.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，步骤S6为获得的混凝土三维坐标点数据，计算敲打前后混凝土体积变化值确定混凝土的粘聚性。
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