混凝土与模板之间摩擦系数测量装置及测量方法与流程

本发明涉及一种混凝土与模板之间摩擦系数测量装置及测量方法，属于混凝土工程结构试验测试技术领域。

背景技术：

目前，尽管混凝土工程的模板设计非常保守，但是混凝土工程的模板胀模事故仍有发生，工程界越来越重视混凝土工程中模板工程的安全性。有关研究表明，混凝土与钢模板之间的摩擦力对钢模板的受力分析与设计有不可忽视的影响。现有技术有直接测量大流动性混凝土模板侧压力的测试装置，对于普通混凝土则不可行，目前尚未发现测量混凝土与模板之间摩擦系数的测量装置及相关技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种混凝土与模板之间摩擦系数测量装置及测量方法，弥补上述现有技术的空缺，而且操作简便、安全可靠，为进一步研究混凝土的模板侧压力提供参数基础。

本发明的技术方案是：

混凝土与模板之间摩擦系数测量装置，该装置包括压力传感器1、千斤顶2、上传力板3、钢模板4、矩形开口孔5、模板条6、下传力板7、垫块8、下反力座9、上反力梁10、拉杆11、连接销栓12、拉力采集仪13、牵引轮轴14和轮轴支座15，其中上反力梁10与下反力座9分别上下布置并通过拉杆11连接，下传力板7与垫块8布置在下反力座9之上，下反力座9为钢板，呈矩形，钢模板4布置于垫块8之上，钢模板4的前后侧壁上对称设置有矩形开口孔5，压力传感器1设置在千斤顶2的顶部，千斤顶2和压力传感器1布置在上反力梁10与上传力板3之间；牵引轮轴14与模板条6通过连接销栓12相连，牵引轮轴14固定于轮轴支座15上，轮轴支座15与下反力座9固结。

上反力梁10、下反力座9和拉杆11形成反力框架，且上反力梁10相对于下反力座9的高度可调。

上反力梁10由双槽钢背向、立放布置，双槽钢间留有空隙供拉杆11通过。

下传力板7与下反力座9固结，垫块8与下反力座9、钢模板4和下传力板7均只接触，不连接。

钢模板4由四块钢板焊接而成，钢板板高度为300～500mm，长度为500～1000mm。

矩形开口孔5的数量根据实际钢模板的4尺寸确定。

模板条6的材质为施工中常用的钢模板或木模板等。

应用上述装置进行的混凝土与模板之间摩擦系数测量装置及测量方法，该方法包括以下步骤：

1)向钢模板4内浇筑混凝土，放置模板条6；

2)安装上传力板3、千斤顶2、压力传感器1以及上反力梁10，并使压力传感器1与上反力梁紧密接触；

3)去掉垫块8；

4)通过千斤顶2施加竖向正压力，通过压力传感器1测得正压力数值；

5)利用牵引轮轴14将模板条6匀速缓慢抽出至模板条6端部不脱离其对应的矩形开口孔，并通过拉力采集仪13测得拉力数值；

6)通过库伦摩擦定律及所测正压力和拉力即可求得混凝土与模板条6之间的摩擦系数。

去掉垫块8的目的是使钢模板4与模板条6在千斤顶2施加竖向正压力时能够同步位移，避免模板条受钢模板约束而压弯，减小测量误差。

测量时混凝土浇筑在钢模板4、上传力板3和下传力板7之间，模板条6放置在钢模板4侧壁上的矩形开口孔5中并穿过所浇筑的混凝土。

在同等条件下，通过千斤顶2施加不同大小的正压力，求得多组摩擦系数，千斤顶2所施加的正压力较大，则所求摩擦系数的相对误差较小。

通过千斤顶2施加不同浇筑高度混凝土对应的竖向正压力，避免直接浇筑较高的混凝土试件。

通过改变混凝土浇筑完成到开始测量之前的间歇时间长短，来研究混凝土与模板之间摩擦系数随时间的变化。

通过改变混凝土特性，来测量不同特性混凝土与模板之间摩擦系数。

本发明的有益效果是：

本发明涉及一种混凝土与模板之间摩擦系数测量装置及测量方法，解决了目前的技术空缺，对不同特性混凝土均可使用。在同等条件下，可以通过千斤顶施加不同大小的正压力，测得多组摩擦系数，千斤顶所施加的正压力较大，所求摩擦系数的相对误差较小。可以通过千斤顶施加不同浇筑高度混凝土对应的竖向正压力，避免了直接浇筑较高的混凝土试件。本发明装置原理清楚，操作简易，对于普通技术人员能够实现。

附图说明

图1是本发明的结构正视图；

图2是本发明的结构侧视图；

图中，1为压力传感器、2为千斤顶、3为上传力板、4为钢模板、5为矩形开口孔、6为模板条、7为下传力板、8为垫块、9为下反力座、10为上反力梁、11为拉杆、12为连接销栓、13为拉力采集仪、14为牵引轮轴、15为轮轴支座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图2所示，一种混凝土与模板之间摩擦系数测量装置，包括压力传感器1、千斤顶2、上传力板3、钢模板4、矩形开口孔5、模板条6、下传力板7、垫块8、下反力座9、上反力梁10、拉杆11、连接销栓12、拉力采集仪13、牵引轮轴14和轮轴支座15。上反力梁10由双槽钢背向、立放布置，双槽钢间留有空隙供拉杆11通过，上反力梁10与下反力座9分别上下布置并通过拉杆11连接，上反力梁10、下反力座9和拉杆11形成反力框架；下传力板7与垫块8布置在下反力座9之上，下传力板7与下反力座9固结，垫块8与下反力座9、钢模板4和下传力板7均只接触，不连接，垫块8的数量应至少使得钢模板4不产生明显的倾斜，如本实施例采用两块垫块；钢模板4布置于垫块8之上，由四块钢板焊接而成，如本实施例中，钢板高为500mm，长为500mm,钢模板4前后侧壁上对称设置有五个间距为40mm的矩形开口孔5，矩形开口孔5宽为40mm，高为5mm；千斤顶2和其上的压力传感器1布置在上反力梁10与上传力板3之间；模板条11截面尺寸可以为宽30mm，厚为2mm；牵引轮轴14与模板条6通过连接销栓12相连，牵引轮轴14固定于轮轴支座15上，轮轴支座15与下反力座9固结。

本发明所述的混凝土与模板之间摩擦系数测量装置及测量方法，包括以下步骤：

1)向钢模板4内浇筑混凝土，放置模板条6；

2)安装上传力板3、千斤顶2、压力传感器1以及上反力梁10，并使压力传感器1与上反力梁紧密接触；

3)去掉垫块8；

4)通过千斤顶2施加竖向正压力，通过压力传感器1测得正压力数值；

5)利用牵引轮轴14将模板条6匀速缓慢抽出至模板条6端部不脱离其对应的矩形开口孔，并通过拉力采集仪13测得拉力数值；

6)通过库伦摩擦定律及所测正压力和拉力即可求得混凝土与模板条6之间的摩擦系数。

步骤1)中混凝土浇筑过程可以为先浇筑矩形开口孔下层混凝土，然后在矩形开口孔中插入模板条，再浇筑上层混凝土至距钢模板上边缘50mm处。

步骤3)中去掉垫块8的目的是使钢模板4与模板条6在千斤顶2施加竖向正压力时能够同步位移，避免模板条受钢模板约束而压弯，减小测量误差。

利用具体实施方式一所述的混凝土与模板之间摩擦系数测量装置及测量方法，模板条6的材质可以为施工中常用的钢模板或木模板等。

利用具体实施方式一所述的混凝土与模板之间摩擦系数测量装置及测量方法，在同等条件下，可以通过千斤顶2施加不同大小的正压力，求得多组摩擦系数，选出可以接受的所求摩擦系数相对误差较小的结果。

利用具体实施方式一所述的混凝土与模板之间摩擦系数测量装置及测量方法，通过千斤顶2施加不同大小的竖向正压力，来模拟不同浇筑高度混凝土对应的正压力，避免了直接浇筑较高的混凝土试件。

以上具体实施例所述的混凝土与模板之间摩擦系数测量装置以及测量方法，只是本发明较优实施案例，本发明不拘束于所描述的形式，形式上的改变但技术原理及实质相同的均属于本发明权利要求保护的范围。