一種高水材料強度快速檢測儀及其使用方法
【專利摘要】本發明公開了一種高水材料強度檢測儀及其使用方法，該檢測儀由支架系統、動力系統、貫入系統和測算系統四部分四部分構成，其使用方法包括：材料整平、安裝準備、檢測、測算四個步驟。該發明的新穎之處在于采用球冠狀測頭貫入，并在測算過程中測量球冠狀測頭在材料上撞出的圓坑直徑。鑒于測量直徑更為直觀便捷，采用球冠狀測頭所測數據更為準確穩定，本發明實現安全便捷快速測量高水材料強度的技術效果。
【專利說明】一種高水材料強度快速檢測儀及其使用方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高水材料強度檢測儀及其使用方法，特別是一種可以便捷快速、全方位多角度測量高水材料強度的強度檢測儀及其使用方法。

【背景技術】
[0002]高水材料，又稱高水速凝固材料，是一種價廉、使用方便，并具有一定力學性能的可泵性支護材料，主要用于采礦工程巷道支護、采空區充填、錨噴支護等工程材料，也可作為地下工程、地下洞室充填、注漿堵漏、地基加固等的使用材料。
[0003]作為一種新型材料，目前，高水材料的強度測試主要通過室內試驗測試，現場即時快速測量并無專門儀器。
[0004]而現有的類似材料施工現場即時快速測量儀器，以貫入式砂漿強度檢測儀(如中國專利ZL94219060.2、ZL96205094.6、ZL01201111.8等)為例，這些儀器均采用測釘作為貫入器。對高水材料而言，這些儀器存在以下不足之處:
1、測釘過細貫入過深，取釘困難。以ZL96205094.6為例，測釘長度在20— 50mm之間，測釘直徑在2.5—6.0mm之間，沖擊力300— 950N，而高水材料一般強度僅有I一 lOMPa，實踐證明，這些貫入式砂漿強度檢測儀測釘過細貫入過深，而且由于貫入過深、高水材料強度相對偏低，測釘在取出過程中容易造成孔壁破損以及高水材料碎屑產生并充填孔壁，導致取釘困難。
[0005]2、貫入深度測量困難。采用測釘貫入法一般需要用專用量具測量測釘貫入深度，然后通過預先建立的測釘貫入深度和砂漿抗壓強度的關系來換算所測砂漿的抗壓強度。這種“專用量具”一般為采用跟測釘一樣規格的釘狀測具重新插入測孔測量，用游標卡尺或更為先進的數顯裝置讀取測孔深度。這樣測量工序繁瑣，在測量之前需要對測孔進行吹凈處理將孔內碎屑清除，而且需要小心謹慎將測具放入測孔中并盡量避免碰撞孔壁以免引起孔壁坍塌，這些都導致了貫入深度測量困難。
[0006]3、測量準確度偏低。由于高水材料強度相對較低，使用測具重新測量時，常常會因為用力不當導致測具不能很好地測量測孔，用力過大會引起測具壓入測孔內高水材料引起測孔加深并導致測量深度變大以及所測強度偏低，用力小會引起測具壓入不足導致所測強度偏低。而且測釘在取出過程中容易造成孔壁破損以及高水材料碎屑產生并充填孔壁，也會影響后續測具測量。另一方面，由于測釘過細，在貫入過程中對外界影響過于敏感，導致所測數據波動過大。
[0007]綜上所述，目前尚無高水材料專用的強度快速測定儀，而由于高水材料的特殊性，目前已有貫入式強度快速測定儀存在諸多不足而不能很好地用于高水材料強度測定。


【發明內容】

[0008]本發明提供一種高水材料強度快速檢測儀。該檢測儀包括支架系統、動力系統、貫入系統和測算系統四部分。
[0009]其中，支架系統是指本發明所涉及檢測儀的主體支架，并預留空間將動力系統和貫入系統固定并連接在一起，同時提供握持以及防護裝置以便安全便攜操作。
[0010]其中動力系統是指為貫入系統提供貫入所需能量的裝置，而且，該系統還應在每次檢測過程中釋放標準能量。具體說來，該動力系統的動力源可以是壓縮彈簧，也可以是電動、氣動等其他形式，每次檢測過程中釋放能量也可根據高水材料的強度以及貫入系統球冠狀測頭的不同而改變，但為具備可比性以及后續制作強度對應表，每次釋放能量必須是標準數量且貫入深度與強度具有標準對應換算關系。
[0011]其中貫入系統是指將動力系統所釋放能量轉化為貫入器動能，并驅動貫入器球冠狀測頭撞擊所測材料并形成與所測材料強度相對應的貫入深度。需要說明的是，本發明所提供的檢測儀為避免【背景技術】所提之弊端而對貫入器進行改進，貫入系統并非采用測釘貫入的形式，而是采用球冠狀測頭撞擊所檢測材料樣品并在材料上撞出不同口徑不同深度的圓坑，圓坑的深度、口徑與所測材料的強度相對應。
[0012]其中測算系統是指通過測量球冠狀測頭撞擊材料所形成的圓坑的深度、口徑換算出所測材料的強度。需要說明的是，為避免【背景技術】所提之測量困難的弊端，考慮到測量球冠狀測頭撞擊材料所形成的圓坑的深度和圓坑表明最大口徑具有相關性，本發明所提供的檢測儀的測量參數不再是深度，而改為測量圓坑的直徑，測量直徑可以采用游標卡尺之類的工具測量即可。顯而易見的是，相比深度而言，測量圓坑的直徑要更為便捷和準確。
[0013]此外，本發明提供了這種高水材料強度快速檢測儀的使用方法。該檢測儀使用方法包括支架系統、動力系統、貫入系統和測算系統四部分的聯合作用。具體來說，該檢測儀使用方法包括以下步驟:
一、材料整平。在開始測量之前要將材料表面整平，制造出一個面積足夠放置檢測儀大小的平面用于強度測試。需要注意的是，在整平過程中，不可太過用力擠壓所測材料以防所測強度偏大。此外，該整平平面可以是水平方向，也可是豎直方向，也可以是別的角度。
[0014]二、安裝準備。根據材料強度選擇合適的動力系統和貫入系統，將動力系統和貫入系統部件安裝固定到支架系統之上，從而將檢測儀組裝成一體。而后操作動力系統，產生并儲存機械貫入所需能量，完成準備工作。
[0015]三、檢測。托住檢測儀使其垂直于整平平面，并將檢測儀緊緊抵住材料整平平面，啟動動力系統，將儲存能量釋放，在釋放能量作用下貫入系統向材料整平平面沖擊并撞出一個圓坑，而后將檢測儀移開。
[0016]四、測算。將貫入系統所撞出的圓坑清理干凈，而后用游標卡尺之類測具測量圓坑直徑，而后根據圓坑的直徑與所測材料的強度對應關系找出所測材料的強度值。需要說明的是，可以在實驗室提前將圓坑的直徑與所測材料的強度對應關系找出并繪制成表以便現場查驗。需要說明的是，檢測儀進行操作時貫入系統測頭放置方向不同，所對應的圓坑的直徑與所測材料的強度對應關系會有所不同，需要根據不同的放置方向選擇不同的對應關系表。
[0017]顯而易見的是，測量直徑要比測量深度更為直觀便捷，而且球冠狀測頭體積較測釘大很多，檢測過程中抗外界影響能力更強，所測數據更為穩定和準確。而且，本發明所涉及的檢測儀簡稱材料強度時只要求檢測儀垂直于整平平面，整平平面的角度并無限制，可以是水平方向也可以是豎直方向，更可以是其他角度。
[0018]綜上所述，本發明可以實現安全便捷快速、全方位多角度測量高水材料強度的技術效果。
[0019]附圖
圖1、本發明所涉及的檢測儀結構示意圖。
[0020]其中，1、支架主體；2、動力盒；3、貫入桿；4、球冠狀測頭；5、墊塊；6、測頭支座；7、動力激發按鈕；8、檢測啟動按鈕；9、把手。
[0021]圖2、本發明貫入系統撞擊所測材料形成的圓坑示意圖。
[0022]其中，4、球冠狀測頭；10、圓坑；11、圓坑直徑；12、檢測對象。

【具體實施方式】
[0023]現在將在下文中詳細介紹一種優選方式，需要說明的是，本發明并非僅僅限制于這一種實施方式，相反，本發明還涵蓋了所涉權利要求范圍內的本發明精神和范圍內的各種替換方式、改型、等效方式和其他實施方式。
[0024]根據本發明的優選實施方式，如附圖1所示，本發明所涉及的檢測儀包括以下幾個主要部分:1、支架主體；2、動力盒；3、貫入桿；4、球冠狀測頭；5、墊塊；6、測頭支座；7、動力激發按鈕；8、檢測啟動按鈕；9、把手。其中，支架主體1、墊塊5以及把手9構成支架系統，動力盒2、動力激發按鈕7、檢測啟動按鈕8構成動力系統，貫入桿3、球冠狀測頭4和測頭支座6共同構成貫入系統。動力盒2可為機械動力，也可為氣動或電動等多種形式優選壓縮彈簧。測算系統由測具和換算關系表構成，測具可為游標卡尺，換算關系表需要在進行理論推導以及實驗室測試來確定。
[0025]本發明的一種優選使用方法可為:
一、材料整平。在開始測量之前要將檢測對象材料12表面整平，制造出一個面積足夠放置檢測儀大小的平面用于強度測試。
[0026]二、安裝準備。根據材料強度選擇合適的動力盒2和貫入系統球冠狀測頭4，將2和4安裝固定到支架系統支架主體I之上，從而將檢測儀組裝成一體。而后摁一下動力激發按鈕7，使動力盒2產生并儲存機械貫入所需能量，取下加力器即完成準備工作。
[0027]三、檢測。握住把手9托住檢測儀使其垂直于整平平面，將檢測儀墊塊5緊緊抵住檢測對象材料12整平平面，摁一下檢測啟動按鈕8，將動力盒2儲存的能量釋放，在釋放能量作用下貫入系統貫入桿3和球冠狀測頭4向檢測對象材料11整平平面沖擊并撞出一個圓坑10，而后將檢測儀移開。
[0028]四、測算。用游標卡尺之類測具測量圓坑10直徑，而后根據圓坑的直徑13與所測材料的強度對應關系找出所測材料的強度值。此外，需要在實驗室提前將圓坑的直徑與所測材料的強度對應關系找出并繪制成表以便現場查驗。需要說明的是，檢測儀進行操作時貫入系統測頭放置方向不同，所對應的圓坑的直徑與所測材料的強度對應關系會有所不同，需要根據不同的放置方向選擇不同的對應關系表。
[0029]鑒于測量直徑要比測量深度更為直觀便捷，而且球冠狀測頭體積較測釘大很多，檢測過程中抗外界影響能力更強，所測數據更為穩定和準確；再一方面，整平平面可以是多角度的，檢測儀體積小，由此可實現全方位多角度檢測。
[0030]可見本發明所涉及檢測儀可以實現安全便捷快速、全方位多角度測量高水材料強度的技術效果。
【權利要求】
1.一種高水材料強度檢測儀，該檢測儀由支架系統、動力系統、貫入系統和測算系統四部分構成。
2.如權利要求1所述,支架系統的特征在于構成檢測儀的主體支架,并預留空間將動力系統和貫入系統固定并連接在一起，同時提供握持以及防護裝置以便安全便攜操作；動力系統的特征在于為貫入系統提供機械貫入所需的標準能量；貫入系統的特征在于在標準能量作用下采用球冠狀測頭撞擊所檢測材料樣品并在材料上撞出不同口徑不同深度的圓坑，且圓坑的直徑與所測材料的強度相對應；測算系統的特征在于通過測量球冠狀測頭撞擊所檢測材料樣品所形成的圓坑的直徑來換算出所測材料的強度。
3.一種高水材料強度檢測儀的使用方法，包括:材料整平、安裝準備、檢測、測算四個步驟。
4.如權利要求3所述，材料整平步驟的特征在于在開始測量之前要將材料表面整平，制造出一個面積足夠放置檢測儀大小的平面用于強度測試；安裝準備步驟的特征在于根據材料強度選擇合適的動力系統和貫入系統并組裝一體，而后操作動力系統，產生并儲存機械貫入所需能量；檢測步驟的特征在于在釋放能量作用下貫入系統向材料整平平面沖擊并撞出一個圓坑；測算步驟的特征在于用游標卡尺之類測具測量圓坑直徑，而后根據圓坑的直徑與所測材料的強度對應關系換算出所測材料的強度值。
【文檔編號】G01N3/30GK104390869SQ201410715783
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月2日 優先權日:2014年12月2日
【發明者】盧邦穩, 劉長武, 蔣源, 黃常玲, 高云瑞, 謝輝, 何濤 申請人:四川大學