确定混凝土的流变特性的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于确定混凝土的流变特性的便携式手持设备(10)，包括：手柄(11)，用于手动操作设备；桨叶(12)，被不能旋转地附接到所述手柄(11)；传感器装置(14)，用于确定作用在桨叶(12)上的力；电子模块(17)，用于评估由所述传感器装置(14)收集的数据；以及电源，向所述传感器装置和电子模块供应电能。本发明专利技术还涉及使用这样的便携式手持设备确定混凝土的流变特性的方法，包括以下步骤：将设备的桨叶(12)完全浸入混凝土内；手动地使桨叶(2)沿着线性路径通过混凝土移动预定距离；在桨叶移动通过混凝土期间测量作用在桨叶(12)上的力并且收集力数据；评估测量的力数据并且显示评估结果。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】确定混凝土的流变特性的设备和方法本专利技术涉及确定混凝土的流变特性的设备和使用所述设备确定混凝土的流变特性的方法。最近，混凝土技术已经被推向极限边界：一方面，现今可能生产具有极端机械特性和挠曲特性的构件，以浇注在最严酷的条件下保持施工性能(workability)达数小时的混凝土，且以确保在耐用性和美观性方面性能非常高。另一方面，达到这样的极端边界意味着采用变得越来越难以处理、移动、泵送、浇注和精整的材料。可以使用添加剂(诸如超增塑剂)来改善混凝土(例如自密实混凝土)的流变特性。含有基于合成聚合物的掺合料(admixture)的混凝土通常被表示为“流变塑性混凝土(rheoplasticconcrete)”。新鲜状态的混凝土特性通常在施工现场用标准化方法(诸如坍落度测试、坍落流动度测试或VEBE测试)来表征。所获得的值被用来描述混凝土的初始流动性和其施工性能保持性。然而，这些方法不能表征混凝土的可能对其生产具有重要影响的流变特性。从混合时间到表面精整，通过泵送和浇筑(placing)，混凝土流变性对建筑物寿命起着关键作用，但其在每步中的量化并非易事。根据定义，流变性是对物质流动的研究，主要在液体状态下，但是在一些条件下也作为“软固体”或固体，在这些条件下，它们响应于施加的力以塑性流动而非弹性变形来做出响应。作为胶体系统，混凝土的流变性可以由Bingham模型表达。Bingham流体是一种粘塑性材料，该粘塑性材料在低应力下表现为刚性体，但是在高应力下作为粘性流体流动。屈服应力(τ0)确定混凝土在其自身质量下开始流动时的值。塑性粘度(μ)确定浇注或泵送期间混凝土的流动时间或速度。此值指示混凝土可以被浇筑或填充到模板(form)内的容易程度。用于混凝土的流变仪被设计成表征混凝土的静态屈服应力、动态屈服应力和塑性粘度。高静态屈服应力是期望的，因为它降低了模架(formwork)的压力并且增加了抗离析性。但是为了易于泵送、浇筑和自固结(self-consolidation)，低动态屈服应力是必需的。动态粘度提供了凝聚力，且有助于在混凝土流动时减少离析。到目前为止，在实验室内和在施工现场处执行的测试集中于通过测量坍落度或坍落流动度的改变来评估新鲜水泥基材料的施工性能。这些工业测试在大多数情况下与屈服应力直接相关。尽管水泥基材料不仅是屈服应力流体，此实际方法由以下事实证明是正确的：屈服应力常常是描述材料在其自身重量下填充模架或更一般地模具的能力的最相关的参数。然而，改良配料设计(mixdesign)(降低水/粘合剂比率，添加粗糙骨料(aggregate)等)方面的最近趋势已经表明对材料的施工性能具有显著影响，且工人在建筑工地处常常抱怨这些“黏性”混凝土，因为它们不能够浇筑和表面精整。此“黏性”且更具体地处理该材料所需的附加应力不仅与屈服应力有关，而且与塑性粘度有关。因此，屈服应力(τ0)和塑性粘度(μ)的降低有助于改善混凝土的流变特性。黏性和流变性的实际评估通常是一项艰巨的任务，该任务相当难地来将单个数字认为是顾客所具有的流变性的“感知感觉”的结果。通常，使用流变仪来测量屈服应力值和塑性粘度值，但是这两个数字与在施工现场所测量的混凝土特性并不直接地且容易地相关，且并不是所有施工现场通常都配备有这样的仪器。因此，需要改进的测试方法和设备，所述改进的测试方法和设备能够提供关于施工现场处的处理的某些关键方面(像浇筑、振动和精整)的有意义的结果。此外，由于这些方法和设备不仅应在实验室内使用，而且应在施工现场处使用，因此相应的设备应是便携式的。“可浇筑性”在本文中被用作在浇注之后移动混凝土的容易程度的量度。在欧洲预拌混凝土组织(EuropeanReadyMixedConcreteOrganization，ERMCO)于2015年6月4日和5日在(土耳其)伊斯坦布尔举行的会议上，本申请人提出了一种使用滑轮系统的新型便携式工具，用于量化使浸入的桨叶移动通过混凝土所需的扭矩。附接到可移动轮式手推车的桨叶被浸入填充有混凝土的模架或桶或容器内。轮式手推车经由钢丝附接到滑轮。滑轮本身被附接到流变仪的轴，该流变仪不断地使该滑轮以预定的旋转速度旋转。同时记录由流变仪测量的扭矩。由于桨叶通过混凝土的移动更紧密地与施工现场的工人所进行的混凝土操纵相关的事实，虽然此便携式设备允许更加真实地确定混凝土特性，但是此便携式设备仍需要不同部件的精心设置和外部电源，因此主要用在实验室内且在施工现场处仅具有有限用途。文献US5,541,855描述了一种用于测试新鲜或未凝结混凝土或砂浆的特性的便携式设备。GB2092308描述了一种便携式混凝土施工性能测量仪。这两种现有技术设备都采用浸入混凝土或砂浆内的旋转探针。因此，这些设备是基本上便携式的旋转流变仪，且因此当涉及确定混凝土的流变特性时受到与常规实验室流变仪相同的问题的困扰：例如，旋转探针将导致存在于流体混凝土中的固体颗粒的径向离析，因此歪曲所测量的特性。此外，旋转探针所获得的测量不容易与在施工现场的工人在手动测试混凝土特性时所体验的主观“感觉”相关联。因此，本专利技术的根本技术问题可以被认为提供用于确定混凝土的流变特性的改进的设备和方法，所述设备和方法能够在施工现场使用且不需要使用所述设备的劳动者的任何分析技能。此技术问题通过如所附权利要求书中限定的用于确定混凝土的流变特性的设备和方法来解决。因此，本专利技术涉及一种用于确定混凝土的流变特性的便携式手持设备，该设备包括：手柄，用于手动地操作所述设备，所述手柄具有前端和后端；桨叶，所述桨叶被不能旋转地附接到所述手柄的前端(13)；传感器装置，用于确定作用在所述桨叶上的力；电子模块，用于评估由所述传感器装置收集的数据；以及，电源，用于向所述传感器装置和所述电子模块供应电能。本专利技术提供了一种紧凑的、自供电的、手动便携式设备，该设备可以容易地在施工现场处使用，且不要求复杂设置或对部分用户进行精心培训。为了执行测量，用户仅仅需要将桨叶浸入混凝土内并且握住该手柄，以手动地使浸入的桨叶移动通过混凝土，同时记录作用在桨叶上的力。因此，该手柄表现出可以容易地由使用者的手握住的外在形式。优选地，该手柄被配置为细长手柄杆，该手柄杆具有圆形横截面、椭圆形横截面或其他人体工程学方便的横截面的基本圆柱形形状。该桨叶可以被直接附接到该手柄的前端，或当所述传感器装置被设置在该手柄的前端处或在该手柄的前端处和该桨叶之间时，经由所述传感器装置间接地附接到该手柄的前端。优选地，该桨叶经由轴附接到该手柄。当该手柄被配置为基本上圆柱形的手柄杆时，优选地该桨叶被附接在该手柄杆的前端处，而该电子模块被设置在该手柄杆的后端处，以使该桨叶的重量配重平衡。当该桨叶被不能旋转地附接到该手柄时，在移动通过混凝土期间作用在桨叶上的力可以导致作用在该桨叶上的压力，该压力可以使用商业上可得的压力传感器来测量，或导致作用在该桨叶上的弯曲力，该弯曲力可以使用商业上可得的力传感器来测量。在任何情况下，该不能旋转的桨叶不导致混凝土中存在的固体颗粒的径向离析，以使得用本专利技术的设备测量的特性不因测量过程本身而更改。此外，本专利技术的设备模拟在施工现场由工人使用的常规镘刀(trowel)，以使得所测量的数据可以与工人在手动测试混凝土特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于确定混凝土的流变特性的便携式手持设备(10)，该设备包括：手柄(11)，用于手动操作该设备，所述手柄具有前端(13)和后端(16)，桨叶(12)，所述桨叶被不可旋转地附接到所述手柄(11)的前端(13)，传感器装置(14)，用于确定作用在所述桨叶(12)上的力，电子模块(17)，用于评估由所述传感器装置(14)收集的数据，以及电源，用于向所述传感器装置和所述电子模块供应电能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.09 EP 15198766.61.用于确定混凝土的流变特性的便携式手持设备(10)，该设备包括：手柄(11)，用于手动操作该设备，所述手柄具有前端(13)和后端(16)，桨叶(12)，所述桨叶被不可旋转地附接到所述手柄(11)的前端(13)，传感器装置(14)，用于确定作用在所述桨叶(12)上的力，电子模块(17)，用于评估由所述传感器装置(14)收集的数据，以及电源，用于向所述传感器装置和所述电子模块供应电能。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述桨叶(12)被可移除地附接到所述手柄(11)的前端(13)。3.根据权利要求2所述的设备，包括至少两个可替换的桨叶。4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中所述传感器装置包括应变仪。5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中所述传感器装置(14)包括布置在所述手柄(11)的所述前端(13)处的传感器头。6.根据权利要求5所述的设备，其中所述传感器头(14)包括挠曲片(22)，所述桨叶(12)经由轴(15)被刚性地固定在所述挠曲片(22)上。7.根据前述权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·莫罗，R·马卡罗脱，F·莫拉蒂，
申请(专利权)人：建筑研究和技术有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE