RS-HTS混凝土收縮測試儀器研制成功

2005年研制的RS-HTS混凝土收縮測試儀，該儀器的研制得到了中交二航院檢測實驗室的大力支持，該單位使用2年至今反映效果很好，近期相繼有清華大學、武漢理工大學、武漢大學、上海建科院等多家單位的實驗室打算購買。

混凝土收縮實驗測試解決方案

（一）目的及適用范圍

     本方法適用于測定混凝土試件在規定的溫濕度條件下，不受外力作用所引起的長度變化（即收縮）。本方法也可以測定在其他條件下混凝土的收縮與膨脹。

（二）實驗設備

 1.混凝土試件的變形測量裝置，采用以下形式

 (1) 用于測量微小變形的磁跡位置編碼式應變傳感器：

HY-65B3000B數碼應變表面傳感器用來測量結構體在靜荷載作用下產生的微應變。它是一種采用磁感位置編碼技術研制而成新型應變傳感器。內致有霍爾芯片、釤鈷合金材料、美國進口16位單片機等當今最前沿電子芯片。HY-65B3000B數碼表面應變傳感器由兩部分組成：HY-65B3000B數碼表面應變傳感器寶石測頭+微動測頭。其微動測頭采用磁性恒力吸附技術，任意姿勢均不受重力影響，無蠕變。它無需接二次儀表，直接以數碼方式將測量值傳送給專門配置的數顯表或計算機顯示。有線/無線傳送距離可達1km或更遠。注：（釤鈷合金材料由稀土金屬釤、鈷組成，充磁后，其磁性特性十分良好。其居里點、磁積能等品質參數優良，廣泛地應用于航空、航天儀表。）

工作原理：應變傳感器的寶石測頭與微動測頭在接受到結構體表面變形時，其變形被傳遞到寶石測頭，寶石測頭帶動內置釤鈷合金材料移動，霍爾芯片在永久磁場中移動產生電壓信號。此電壓信號通過內致16位單片機經過非線性編碼調制成RS485標準數字信號輸出。A/D轉換在傳感器內部完成，從傳感器出來的數字信號通過電腦中的采樣分析軟件自動記錄、顯示和存儲。

產品應用：工程結構，如砼及構件；鋼結構、巖體、及土木程結構中橋梁、板、柱等應變的量測。

技術指標：符合混凝土結構實驗方法標準

      規格①：測微量程范圍    ±400μｍ；（0～800μｍ）               

              測微最小分辨力   0.1μm；

              標距500mm下應變量程為±800με （0～1600με）  應變最小分辨率為0.2με

              標距300mm下應變量程為±1333με（0～2666με）  應變最小分辨率為0.33με

      規格②：測微量程范圍    ±225μｍ；

              測微最小分辨率  0.15μm；

              標距150mm下應變量程為±1500με（0～3000με）  應變最小分辨率為0.1με

 

非線性及準度     ≤1.0﹪F.S.
重復性及滯后     ≤0.5﹪F.S.
零點漂移           ≤2με/4h
溫度漂移           ≤1με/℃
輸出方式          數碼輸出
工作電壓電流    DC+8～12 V  <30mA
抗強磁能力       2000A/m
工作溫度       -20～+60℃  濕度≤85﹪RH
防護等級          IP65

(2)自制的實驗臺：

自收縮實驗測試中（試驗臺正視照）

試驗臺側視照

2.恒溫恒濕室，能保持室溫20±3℃，相對濕度為60±5%。

恒溫恒濕室照片（內有空調和調濕儀以及自動記錄數據的電腦）

（三）試件制備

1.測定混凝土收縮時以100×100×515mm的棱柱體試件為標準試件，它適用于骨料最大粒徑不大于30mm的混凝土?；炷凉橇洗笥?0mm時可采用：截面為150×150（骨料粒徑不大于40mm）；或截面為200×200mm（骨料粒徑不大于60mm）的棱柱體試件。

2.用本實驗裝置應采用外形為100×100×515mm的棱柱體試件。試件兩端應預埋測頭或留有埋設測頭的凹槽。測頭應由不銹鋼或其它不易繡的材料制成，（可以和磁鐵吸住的），測頭的規格見實驗書本上的規格（測頭埋進去混凝土7.5mm）。

               埋入測頭后的混凝土試件

3.試件應采用帶有能固定測頭或預留凹槽的端板的試模制作。如無特殊規定，試件帶模養護1～2d（視當時混凝土實際強度而定）。拆模后應立即粘、埋好測頭或測釘。送至溫度為20±3℃，濕度為90%以上的標準養護室內養護。

4.需要測定混凝土自收縮值的試件，在3d齡期時從標準養護室取出后立即加以密封處理。密封處理可采用金屬套或蠟封，采用金屬套時試件裝入后應蓋嚴焊死，不得留有任何能使內外濕度交換的縫隙，外露測頭的周圍也應用石蠟反復封堵嚴實。采用蠟封至少應涂蠟三次，每次涂蠟前應用浸蠟紗布或蠟紙包纏嚴實。蠟封完畢后應套以塑料袋加以保護。也可以采用有機玻璃制成的模子。用于做自收縮實驗的有機玻璃模具的內空尺寸為100×100×500mm。

有機玻璃模具和蠟封紙

混凝土密封后的照片

 

 

（四）實驗步驟

1.測定代表某一混凝土收縮性能的特征值時，試件應在3d齡期時（從攪拌混凝土加水算起）從標準養護室取出并立即移入恒溫恒濕間測定其初始長度，此后至少按以下規定的時間間隔測量其變形讀數：1、3、7、14、28、45、60、90、120、150、180d（從移入恒溫恒濕間內算起）。測量混凝土在某一具體條件下的相對收縮值時（包括在徐變試驗條件下混凝土的收縮變形測定）應按要求的條件安排實驗，對非標準養護試件如需移入恒溫恒濕間進行試驗，應先在該室內預置4h，再測其初始值，以使它們具有同樣的溫度基準。測量時并應記下試件的初始干濕狀態。自收縮試驗期間，試件應無重量變化，如在180d試驗間隔期內重量變化超過10g該試件的實驗結果無效。

（五）結果計算

混凝土的收縮值按下式計算：

                       

式中      —試驗期為t時的混凝土收縮值，t從測定初始長度算起；

          —試件的測量標距，用混凝土收縮儀測定時應等于兩測頭的距離，即等于混凝土試件的長度（不計測頭凸出部分）減去二倍測頭埋入深度（mm）;

          —試件長度的初始讀數（mm）；

          —試件在試驗期為t時測得的長度讀數（mm）。

          作為相互比較的混凝土收縮值為不密封試件于3d齡期自標準養護室移入恒溫恒濕室中放置180d所測得的收縮值。實驗結果取一組三個試件的算術平均值，計算精確到1×。

（六）本裝置的傳感器安裝說明

傳感器安裝步驟很簡單：

1）將傳感器的吸盤（帶磁鐵）吸在鐵架臺上，用手大致移動傳感器使傳感器的測頭和埋入混凝土的測釘吸住。

2）連接傳感器電纜線到集線盒（白色盒子），然后給集線盒通電，此時，所有連接到集線盒的傳感器的電源指示燈亮（綠燈）。

3）傳感器上面還有一個零位指示燈（用來指示傳感器的行程區間的，綠燈亮表示在傳感器行程區間大致中間的一段區間，紅燈和橙色燈亮表示在行程的兩端區間）。傳感器只有在進入它的行程區間后才會有讀數。用戶需要用手微調傳感器的吸盤左右移動，是傳感器的零位燈變綠，此時，傳感器測頭處在它的整個行程的中間區域。（當需要朝某個方向有較大的行程區間，可以將零位燈調紅或橙色）

4）打開數據采集軟件并設置操作，觀察數據采集軟件中的傳感器讀數是否正常顯示。

測試系統有線連接連線示意圖：

測試系統有線+無線連接連線示意圖：

測試系統無線連接連線示意圖：

自動記錄中的軟件界面

可以實時曲線顯示，也可以將數據導出到文本顯示。

導出的文本顯示如下圖：

 

針對本實驗的數據說明

傳感器測應變的原理是通過測微小的位移變化值，然后除以混凝土標距得到的混凝土應變值。

因此在軟件中給出的傳感器讀數可以有兩種：1.微小的位移值（單位為μｍ）

                                        2.應變值（實際上就是微小的位移值除以了一個混凝土的標距，如：本實驗應該是微小位移值除以標距500mm）。

 

用戶想以哪種數據形式顯示傳感器的讀數可以給我們提出要求，然后我們在軟件中有所修改。默認的是傳感器測應變值。

 

本實驗測混凝土試件應變，在混凝土試件左右兩邊各裝了一個傳感器。因此混凝土試件的變形值應該是2個傳感器測得的變形值相加得到。

用戶以2個傳感器為一組來測試，導出傳感器測試數據到EXCEL表格中處理，利用EXCEL軟件強大的數據表格和圖形處理功能，讓2組數據相加得到混凝土的應變值，最后也可以在EXCEL中以圖形曲線的方式顯示整個實驗變化過程。

OFFICE軟件中帶的access數據庫軟件也有同樣的處理功能。用戶可以都試用一下。

 

 

公司傳感器的價格：

類別	備注	單價（元）	訂貨號
靜態應變傳感器		1650	01
傳感器標定架	用于傳感器的比對準確度	300	08
RS485/USB轉換盒		650	10
RS485集線盒（帶電源）		600	11
傳感器線、總線電纜		8元/米	12
靜態數據采集軟件

 

測試系統需要配置RS485/USB轉換盒一個，以及集線盒（一個集線盒可以接16傳感器）。

 

 

本實驗裝置一組需要2個應變傳感器，一個實驗臺，以及一個試件模具。（整套我們提供解決的價格為6800元，帶實驗臺的機械制圖，機械加工，模具的制圖和模具的加工，以及整個裝置的調節整合），可為用戶提供上門培訓，用戶可以直接使用。

 

用戶也可以自己加工實驗臺和實驗用模具，只購買傳感器。

 

用戶可以根據自己的需要靈活選擇。

 

 

本實驗裝置與傳統的混凝土收縮儀器的對比：

傳統的混凝土收縮儀的價格大約在2800元左右。采用的是百分表人工讀數，人工在讀數記錄上會帶來一定的誤差，而且需要多次不同時間來讀數，費時費力。試件可能需要搬動，這樣也會引入誤差。百分表的最小分辨率是0.01mm，對于500mm長的試件，相當于要混凝土要變化20με，百分表才能感測到。而且，混凝土的微小變形緩慢，百分表是的測頭是靠彈簧工作的，彈簧帶動百分表的測桿和埋入混凝土的測釘不是很自由的接觸，變化需要克服一個力，時間長了彈簧會疲勞。這次又會帶來誤差。

 

現在市面上有帶電子千分表的混凝土收縮儀器，也需要分時人工讀數。和百分表的混凝土收縮儀是一個原理。價格很高，最小分辨率也只有0.001mm。

 

本裝置采用磁力吸附技術，傳感器測頭和埋入混凝土的測釘是自由接觸。（和彈簧式百分表有所區別），最小位移分辨率是0.1μｍ，最小能感應到0.2με的變化（標距為500mm）。無需人工讀數和記錄，在軟件中設置好記錄后，可以無人值守自動全程記錄混凝土的變化過程。電腦屏幕上會實時顯示數據，和變化的曲線。

本裝置無論在測試的合理性和準確性上都有很大的優勢，而且省去了人工讀數，提高了工作效率，因此本裝置具有很好的技術推廣價值和研究改進的價值。本裝置還可利用無線數傳技術，將測試數據實時全程傳到遠端的實驗室共享數據。

 

 

 

本實驗裝置為第一代產品，后續將會聽取用戶的建議加以改進，開發出更加適合檢測工作人員的產品，希望密切關注我們公司的后續產品。

歡迎選用本公司產品，用戶至上，值得信賴！