Пенетрометр Советский патент 1981 года по МПК G01N3/42 E02D1/02 

I

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для определения структурно-механических свойств дисперсных твердеющих систем, например, цементных растворов и бетонов.

Известен прибор для определения структурно-механических характеристик цементной пасты и раствора, включающий конусный наконечник, нагрузочные и измерительные приспособления |1.

Недостатком прибора является невысокая надежность полученных результатов и ограниченность диапазона измерений.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является пенетрометр, включающий гидроцилиндр, размещенные в нем поршни со штоками, индентор, привод и измерительное приспособление, причем шток одного поршня выполнен в виде винта и связан с приводом, а другой шток срединен с индентором, при этом на нapyж i JIX поверхностях индентора выполнена винтовая нарезка с одинаковым шагом 2.

Прибор, в основном, может применяться только для определения пластической прочности смеси, изготовленной на основе цемента, в лабораторных условиях. Однако

во многих случаях необходимо знать характеристики указанных смесей в производственных условиях, в частности реологические свойства бетонной смеси непосредственно в конструкциях.

Цель изобретения - расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что в пенетрометре, включающем гидроцилиндр, размешенные в нем поршни со штоками, индентор, привод и измерительное приспособление, причем шток одного поршня выполнен в виде винта и связан с приводом, а другой шток соединен с индентором, при этом на наружных поверхностях индентора и штока выполнена -жнтовая нарезка с

15 одинаковым шагом, шток и соединенный с ним индентор выполнены полыми и снабжены штангой, пропущенной через их полость, шток снабжен фиксатором, установленным с возможностью взаимодействия с нарезкой штока, а индентор выполнен

30 со сквозными прорезями и снабжен лопастями, соединенными со штангой посредством крепежных приспособлений, размещенных в прорезях индентора. При этом угол наклона и шаг лопастей соответствует.углу наклона и шагу винтовой нарезки. На фиг. приведена схема предлагаемого пенетрометра, разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Пенетрометр содерн ит винтовой механизм перемещения, включающий ручку 1, направляющую гайку 2 и винт 3 перемещения, на котором шарнирно закреплен поршень 4 с двумя уплотняющими манжетами 5, установленными в гидроцилиндре 6. В гидроцилиндре б установлен второй поршень 7, имеющий также две уплотняющие манжеты 5. Поршень 7 шарнирно соединен со штоком 8 и размещенной в штоке 8 штангой 9. Винтовая нарузка 10 штока 8 плавно переходит в нижней части в прямолинейный паз 11. Шток 8 соединен с индентором 12, на поверхности которого выполнена винтовая нарезка 13 с шагом, равным шагу нарезки штока 8. На боковой поверхности индентора 12 симметрично выполнены сквозные пазы 14, в которых размещены шпонки 15 с лопастями 16, угол наклона и шаг, которых аналогичен винтовой нарезке индентора 12. Шток 15 с помощью винтов 17 крепится к штанге 9. В нижней части гидроцилйндра 6 для направления движения штока 8 смонтирована втулка 18 и переключатель 19, состоящий из фиксатора 20 и пружины 21. Измерение давления производится мановакуумметром 22. Пенетрометр работает следуюшим образом. Пенетрометр подносят к исследуемой поверхности до соприкосновения индентосо смесью. Затем нажатием вручра 12 ную на пенетрометр погружают конусную часть индентора 12 в смесь. В результате сопротивления исследуемой среды движению индентора 12 в цилиндрическом корпусе 6 создается давление, которое измеряется мановакуумметром 22. Фиксатор 20 в это время находится в зацеплении с прямолинейным пазом П. После полного погружения конусной части индентора 12 в смесь по показаниям 1ановакуумметра определяется пластическая прочность смеси. Для определения предельного напряжения сдвига вращением ручки 1 приводят в движение винт 3, поршень 4 .и поршень 7 со штоком 8 н штангой 9. Прц этом фиксатор 20 входит в винтовую, нарезку штока 8, в результате чего шток 8 и штанга 9 получают совместное вращательно-поступательное дви жение, за счет чего индентор 12 сО;штангой 9 ввинчивается в исследуемый материал. В ксЛще погружения фиксатор 20 входит в, прямолинейный паз 11. Затем обратным вращением ручки 1 создают в цилиндрическом KopnycQ б усили, приводящее в вырыву штанги 9 с лопастями 16. При этом шток 8с индентором 12 играют роль анкера, так как фиксатор 20 препятствует его перемещению вслед за поршнем 7. Усилие возникает в результате разрежения, получаемого при обратном ходе поршня 4. Разрежение обеспечивается уплотняющими манжетами 5 поршней 4 и 7. Максимальное усилие вырыва фиксируется мановакуумметром 22, и по его показаниям определяется предельное напряжение сдвига. По полученным данным производят расчет изменения структурно-механических характеристик исследуемого материала во времени. Для этого производят последовательHbije измерения в течение всего периода струк турообразования. Изобретение позволяет значительно расширить область применения прибора и определить степень уплотнения бетонной смеси вибрацией, нарастание пластической прочности смеси и других структурно-механических характеристик. Все эти данные могут быть получены непосредственно в технологии изготовления бетонных и железобетонных конструкций. После испытания эти конструкции легко восстанавливаются и в дальнейшем используются наряду с другими. При использовании пенетрометра в заводских условиях трудоемкость испытания конструкций может быть снижена на 10- . Формула изобретения 1. Пенетрометр, включаюш.нй гидроЦилиндр, размещенные в нем поршни со штоками, индентор, привод н измерительное приспособление, при.чем шток одного поршня выполнен в виде винта и связан с приводом, а другой шток соединен с индентором, при этом на наружных поверхностях индентора шТока выполненгг винтовая нарезка С одинаковым шагом, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, шток и соединенный с ним индентор выполнены полыми и снабжены штангой, пропущенной через их полость, шток снабжен фиксатором, установленным с возможностью взаимодействия с нарезкой штока, а индентор выполнен со сквозными прорезями и снабжен лопастями, соединенными со штан гой посредством крепежных приспособлений, размещенных в прорезях индентора. 2. Пенетрометр, отличающийся тем, что угол наклона и шаг лопастей соответствует углу наклона и шагу винтовой нарезки. Источн.чки информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Буров Ю. С. и др. Лаборатгфный практикум по курсу «Минеральные вяжущие вещества, М., Стройиздат, 1974, с. 90. 2.Авторское свидетельство СССГ № 718762, кл. G 01 N 3/42. 1978.