一种混凝土表面特征测量仪及其测试方法.pdf

本发明涉及一种用于混凝土表面特征测量仪及其使用方法，属于工程精确测量和质量评估领域。用于混凝土表面特征测量仪，由支架、X向行走体系、Y向行走体系、位移计及固定装置组成；其中，所述支架的底部设置有四个可升降支座，支架侧面上固定有沿X向设置的可旋转带角刻度圆盘水准管，支架顶面固定有沿Y向设置的水平水准管；所述位移计通过固定装置固定连接在所述Y向行走体系上。以表面基线倾斜角和表面凹凸为参数，实现了对混凝土表面特征的精确连续的测量和双参数评价。该测量仪采用手动控制和自动读数相结合，操作简单，适用范围广，精度高，成本低。适用于各种构件表面加工质量评价。

1.  一种用于混凝土表面特征测量仪，其特征在于：包括支架， X向行走体系、Y向行走体系、位移计及固定装置；其中，所述支架上设置有所述X向行走体系、Y向行走体系，支架侧面上固定有沿X向设置的可旋转带角刻度圆盘水准管，支架顶面上固定有沿Y向设置的水平水准管；所述位移计通过固定装置固定连接在所述Y向行走体系上；所述支架的底部设置有四个可升降支座。

2.  如权利要求1所述的用于混凝土表面特征测量仪，其特征在于：所述X向行走体系和Y向行走体系均是由带刻度轨道、移动齿轮滚动装置组成。

3.  如权利要求2所述的用于混凝土表面特征测量仪，其特征在于：所述固定装置包括位移计固定挡板、固定螺母，通过所述固定螺母和位移计固定挡板将位移计固定在Y向行走体系上的刻度轨道上。

4.  如权利要求1所述的用于混凝土表面特征测量仪，其特征在于：所述位移计为百分表。

5.  如权利要求1所述的用于混凝土表面特征测量仪，其特征在于：所述位移计为千分表或电子位移计。

6.  一种基于权利要求1~5中任一权利要求所述的用于混凝土表面特征测量仪的测试方法，其特征在于包括以下几个步骤：
步骤一、基线倾角测量：在标准水平面上标定并使四个可升降支座等高后，将测量仪四个可升降支座支撑在测区表面，保持水平水准管水平，旋转可旋转带角刻度盘水准管使其水平，刻度盘读数即为基线倾斜角；
步骤二、粗糙度测量：确定最小测量精度，逐行逐列移动齿轮，使位移计在X、Y向行走，读出凹凸深度值。

7.  如权利要求6所述的用于混凝土表面特征测量仪的测试方法，其特征在于：通过调整可升降支座来实现不同凹凸深度的表面特征测量；通过调整X、Y方向移动步长和位移计精度，提高测试精度。

8.  如权利要求6所述的用于混凝土表面特征测量仪的测试方法，其特征在于：支架与待测混凝土界面之间的距离比最大凹凸值大25mm。

一种混凝土表面特征测量仪及其测试方法
技术领域
本发明专利涉及一种用于混凝土表面特征测量仪及其使用方法，属于工程精确测量和质量评估领域。
背景技术
钢筋混凝土结构是国内外应用最广泛的结构形式之一，由于设计、施工缺陷，自然界各种物理、化学及生物作用的损伤或提升使用要求等原因，大量的工程结构需要进行加固改造，而加固改造就必然会涉及到新旧混凝土的粘结。由于新老混凝土粘结面的性能决定了修补补强后结构能否共同工作和承载能力，而界面的粗糙度是新老混凝土粘结面性能的主要影响参数，所以，高精度测量混凝土表面的粗糙度，对新旧混凝土界面的性能研究和工程质量评价都具有十分重要的意义。
目前通用的界面粗糙度评估采用平均深度作为评价指标。测量方法有灌砂法和测量仪法。
灌（铺）沙法是在测量区四周设挡板，内部灌沙，通过灌沙的体积求平均深度。灌砂平均深度法在现场应用不便，不适用于倾斜界面。目前路面局部凹凸仍采用铺沙法。
目前市场上存在高精度电子粗糙度测量仪，这些仪器主要用于机械加工领域，精度为微小（微米级）凹凸，在土木工程领域不适用。且其测试方法为在表面滑动，适用于划痕类测试，得到1维表面特征曲线和凹凸值，对于毫米级随机分布粗糙表面不适用。
已有科研单位设计了混凝土粗糙度测量仪，该仪器测试前，首先需要根据测量的精度，对混凝土表面进行单元划分。测试为逐点一维测量，测量装置需要不断的反复安装拆卸。这使得测量工作较为繁琐，效率很低。
以平均深度法作为表面特征评价指标完全不能反映局部的凹凸分布特征，因此很难建立表面特征与新旧混凝土粘结性能的定量关系。
 发明内容
为了解决上述技术问题，本发明开发一种操作方便、适用范围广、可测量混凝土界面基线夹角和相对于基线的局部凹凸分布的高精度二维测量仪器和方法，实现以表面基线倾角和相对于基线的凹凸分布为参数的双指标构件表面特征评价。
本发明通过以下技术方案实现发明目的：
一种用于混凝土表面特征测量仪，包括支架， X向行走体系、Y向行走体系、位移计及固定装置；其中，所述支架上设置有所述X向行走体系、Y向行走体系，支架侧面上固定有沿X向设置的可旋转带角刻度圆盘水准管，支架顶面上固定有沿Y向设置的水平水准管；所述位移计通过固定装置固定连接在所述Y向行走体系上；所述支架的底部设置有四个可升降支座。
进一步的，所述X向行走体系和Y向行走体系均是由带刻度轨道、移动齿轮滚动装置组成。
进一步的，所述固定装置包括位移计固定挡板、固定螺母，通过所述固定螺母和位移计固定挡板将位移计固定在Y向行走体系上的刻度轨道上。
进一步的，所述位移计为百分表。
进一步的，所述位移计为千分表。
进一步的，所述位移计为电子位移计。
一种所述的用于混凝土表面特征测量仪的测试方法，包括以下几个步骤：
步骤一、基线倾角测量：在标准水平面上标定并使四个支座等高后，将测量仪四个支座支撑在测区表面，保持水平水准管水平，旋转可旋转带角刻度盘水准管使其水平，刻度盘读数即为基线倾斜角。
步骤二、粗糙度测量：确定最小测量精度，逐行逐列移动齿轮，使位移计在X、Y向行走，读出凹凸深度值。
所述方法中，通过调整可升降支座来实现不同凹凸深度的表面特征测量；通过调整X、Y方向移动步长和位移计精度，提高测试精度。
所述方法中，支架与待测混凝土界面之间的距离比最大凹凸值大25mm。
本发明的有益效果是：
用于混凝土表面特征的测量仪，设备简单，可操作性强，能够实现不同精度的高精度局部凹凸二维测量；能够测量表面基线倾角。
测量结果对应于以基线和局部分布规律的双指标表面测试方法，相比原测量方法和表面特征评价方法更科学、更合理。
以此为基础，有望建立表面特征与界面粘结性能的定量关系，这对于混凝土结构加固性能研究和构件表面施工质量评价都具有重要价值。
附图说明
图1是本发明中用于混凝土表面特征测量仪立体图；
图2是本发明中用于混凝土表面特征测量仪平面图；
图3是本发明中用于混凝土表面特征测量仪侧视图；
图4是本发明中用于混凝土表面特征测量仪A-A剖面图；
图5是本发明中由于混凝土表面特征测量仪B-B剖面图；
图6是本发明中用于混凝土表面特征测量仪C-C剖面图；
图7是本发明中位移计行走装置平面图；
图8是本发明中位移计行走装置D-D剖面图；
图9是本发明中位移计行走装置侧视图；
图10是本发明中支座的细部图；
图11是本发明中刻度盘细部图；
其中1、X行走体系；2、Y行走体系；3、升降支座；4、齿轮行走装置；5、刻度尺轨道；6、水平水准管；7、可旋转带角刻度盘水准管；8、位移计；9、位移计固定挡板；10、固定螺母；11、旋转按钮；12、混凝土；13、带刻度圆盘；14、带卡槽钢板；15、转动轴承；16、固定挡板；17、刻度尺位置指针。
具体实施方式
一种用于混凝土表面特征测量仪，由支架、X向行走体系、Y向行走体系、位移计及固定装置组成；其中，所述支架的底部设置有四个可升降支座，支架上固定有沿X向设置的可旋转带角刻度圆盘水准管、沿Y向设置的水平水准管；所述位移计通过固定装置固定连接在所述Y向行走体系上。
该表面特征测量仪可用于任意倾斜角度的粗糙界面特征测量。
基线倾角测量：在标准水平面上标定并使四个支座等高后，将测量仪四个支座支撑在测区表面，保持水平水准管6水平，旋转可旋转带角刻度盘水准管7使其水平，刻度盘读数即为基线倾斜角。
粗糙度测量：确定最小测量精度，逐行逐列移动齿轮，使位移计在X、Y向行走，读出凹凸深度值。通过调整升降支座3,可实现不同凹凸深度的表面特征测量；通过调整X、Y方向移动步长和位移计精度，可提高测试精度。
所述的用于混凝土表面特征的测量仪通过采用与标准测区尺寸相同的仪器支架，实现仪器的快速定位和标准测区测量。
所述的用于混凝土表面特征的测量仪通过设置可调支座，可满足不同凹凸深度的表面特征测量。
所述的用于混凝土表面特征的测量仪通过设置双向水准管，实现仪器的调平和表面倾斜基线倾角的测量。
所述的用于混凝土表面特征的测量仪通过设置X、Y双向行走装置和齿轮，实现二维高精度巡点测量，并可以调整双向测点步长 。
所述的用于混凝土表面特征的测量仪通过调整双向移动步长和选择不同精度的位移计，可以实现不同精度的测量。
所述的用于混凝土表面特征的测量仪通过采用电子位移计，可实现自动读数。
所述的用于混凝土表面特征的测量仪通过X向、Y向的行走装置配合位移计及其固定装置，实现对位移计的连续稳定测量，避免了反复拆卸和安装。
所述的用于混凝土表面特征的测量仪通过限定支架和基线的距离，保证位移计端部有足够的自由移动空间。
所述的用于混凝土表面特征的测量仪通过测量结果，可为双指标表面特征评价提供相应的测试数据。