本发明涉及建材检测领域，尤其涉及制备高强混凝土试块的压力成型装置及其使用方法。
背景技术：
随着社会经济、技术发展，高层、超高层、大跨度建筑结构越来越多，超限结构对建筑材料性能提出了更高的要求，研究人员也提出了多种高强、高性能建筑材料，并在实际工程中有一定应用。
混凝土强度影响因素较多，其中养护环节及措施至关重要，美国研究人员研究发现活性粉末混凝土(rpc)在采用高标号水泥、高强度石英砂等材料，在养护初凝前持续施加50mpa压力可以大幅提高其抗压强度，其原理是通过压力增加材料密实度减小内部孔隙。
为了尽可能发挥和研究高强混凝土的极限抗压强度，有必要开发一种压力成型装置，方便地对初凝前混凝土施加给定压力同时便于进行振动台振动，最大限度增加密实度和减小孔隙，从而提高材料强度及耐久性。
高强混凝土预制构件的压力成型装置开发可由小及大，将压力成型技术逐步应用于实际工程。
技术实现要素：
本发明要解决的问题是提供一种压力成型装置增加混凝土试验试块的密实度，减小内部孔隙，进一步提高高强混凝土试件的抗压强度和耐久性等特性，在此基础上有望将压力成型技术应用于实际工程以减轻结构自重，提高结构寿命。为此，现提出如下技术方案：
本发明提供一种高强度混凝土试件压力成型装置，包括自平衡反力架，加压千斤顶以及设在自平衡反力架内部的混凝土盛放模具，所述自平衡反力架包括三角形格构式桁架、钢底板以及多根钢管，所述钢底板设在三角形格构式桁架的底部，所述钢管设在钢底板的两侧并且用于固定连接三角形格构式桁架和钢底板；所述加压千斤顶包括供油装置和通过供油管与供油装置连接的作动器，所述供油装置设在自平衡反力架外，所述作动器固定连接在三角形格构式桁架底部，所述混凝土盛放模具包括固定在钢底板上的钢制圆环，所述钢制圆环位于千斤顶作动器下方。
对上述方案的进一步改进，所述作动器端部设有一压力传感器，所述供油装置还包括油源、静态电阻应变仪和加压手柄，油源通过供油管连接到作动器，压力传感器连接到静态电阻应变仪，所述供油管上设有回油阀。
对上述方案的进一步改进，所述压力传感器通过卡扣固定在作动器外侧。
对上述方案的进一步改进，所述钢管数量不少于四根，所述三角形格构式桁架顶部设有一手柄。
对上述方案的进一步改进，所述钢制圆环和钢底板所用的材料为pm-35透气钢且所述钢底板位于钢制圆环底部的部分设有气孔。
对上述方案的进一步改进，所述压力成型装置设在一振动台上。
本发明还提供一种上述方案所述的高强度混凝土压力成型装置的使用方法，包括如下步骤：
(1)使用手柄打开三角形格构式桁架，在混凝土盛放模具内壁、千斤顶作动器顶部和底部刷脱模油，同时在钢底板底部气孔处放置垫片，防止加压时搅拌均匀的混凝土外漏；
(2)将按照配比将搅拌均匀混凝土放入混凝土盛放模具中，混凝土体积比标准混凝土试件块大20％，关闭三角形格构式桁架并通过高强螺栓将三角形格构式桁架与钢管固定连接起来；
(3)利用千斤顶作动器对混凝土盛放模具中混凝土施加压力，使其内部孔隙中气体通过钢制圆环和钢底板的气孔排出，千斤顶上的压力传感器将千斤顶对混凝土的压力值传输到静态电阻应变仪，供油装置中的静态电阻应变仪监测施加压力值，将压力施加到预定值后维持荷载，停止加压；
(4)将压力成型装置整体放置于振动台上进行振动，振动过程中实时监测静态电阻应变仪压力值，如压力降低则继续通过加压手柄使千斤顶压力加至给定值，振动时间3-5分钟；
(5)搅拌均匀的混凝土振动密实完成后，再次检查静态电阻应变仪压力值并调整千斤顶压力至预定值，并将整个压力成型装置连同混凝土试块放入养护室进行养护；
(6)养护2天后将千斤顶供油装置供油管上的回油阀打开，千斤顶作动器缩回，停止向混凝土盛放模具中的混凝土施加压力，并通过手柄将自平衡反力架和装混凝土模具分开；
(7)用脱模气枪从钢底板上的气孔打气，使混凝土试块脱出混凝土盛放模具，混凝土试件进入正常养护，养护至28天后进行强度测试，即可制成高强度混凝土试件。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明通过千斤顶作动器对混凝土盛放容器中的混凝土施加压力，使其在养护期间保持预定应力，增加混凝土密实度。千斤顶通过供油管与外设供油装置连接，供油管可以确保装置能够在作动器在振动台上自由振动。钢管、三角形格构式桁架以及钢底板这三个部分结构连接在一起形成一个自平衡的加载-反力体系，钢管传递千斤顶反力至钢底板与压力平衡，形成一个稳定的结构，使整个装置受力平衡，并且千斤顶作动器压力通过压力传感器测量并调整容器内混凝土的成型压力，使之保持在合理水平，增强混凝土试件的抗压强度。
(2)本发明相当于在混凝土强度形成之前，给其施加预压力，同时置于振动台上振动，压力与振动共同作用可以有效减少混凝土内部孔隙，增加混凝土密实度，提高混凝土强度及耐久性等力学性能，加压养护后可以通过手柄，将上部固定结构和装混凝土模具分开，方便地拆卸模具，取出试样并进行后续养护流程。
(3)本发明所述压力成型装置的使用方法中的混凝土体积应取大于预期混凝土标准试块约20％，以便在加压、振捣后其体积能够基本保持标准试块尺寸，确保试块尺寸标准和实验结果可靠性；并且在混凝土盛放模具和作动器顶部和底部刷上脱模油，以保证其混凝土盛放模具的透气性进而确保整个装置的正常使用。
附图说明
图1本发明所述的一种高强度混凝土试件压力成型装置的结构示意图。
附图标记：手柄-1；三角形格构式桁架-2；高强度螺栓-3；钢管-4；压力传感器-5；千斤顶作动器-6；搅拌均匀混凝土-7；钢制圆环-8；钢底板-9；气孔-10；供油管-11；加压手柄-12；千斤顶油源-13；静态电阻应变仪-14；振动台-15。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如附图1所示的一种高强度混凝土试件压力成型装置，包括自平衡反力架，加压千斤顶以及设在自平衡反力架内部的混凝土盛放模具，所述自平衡反力架包括三角形格构式桁架2、钢底板9以及数量不少于四根的钢管4，所述钢底板9设在三角形格构式桁架2的底部，所述钢管4设在钢底板的四角并且通过高强度螺栓3用于连接三角形格构式桁架2和钢底板9；所述加压千斤顶包括供油装置和通过供油管11与供油装置连接的作动器6，所述供油装置设在自平衡反力架外，所述作动器6固定连接在三角形格构式桁架2底部，所述混凝土盛放模具包括由钢制圆环8，所述钢制圆环8固定在钢底板9上，位于千斤顶作动器6下方。本发明通过千斤顶作动器6对混凝土盛放容器中的搅拌均匀的混凝土7施加压力，使其在养护期间保持预定应力，增加搅拌均匀混凝土7密实度。千斤顶通过供油管11与外设供油装置连接，供油管11可以确保装置能够在作动器6在振动台15上自由振动。钢管4、三角形格构式桁架2以及钢底板9这三个部分结构通过高强度螺栓3连接在一起形成一个自平衡的加载-反力体系，钢管4传递千斤顶反力至钢底板9与压力平衡，形成一个稳定的结构，使整个装置受力平衡。
在本实施例中，所述作动器6端部外侧通过卡扣固定有一压力传感器5，所述供油装置还包括油源13、静态电阻应变仪14和加压手柄12，油源13通过供油管11连接到作动器6，压力传感器5连接到静态电阻应变仪14。所述压力传感器5用来感应千斤顶压力，并通过与之相连的静态电阻应变仪14显示压力数值，为千斤顶压力调节提供参数，应变仪包含单通道惠斯登桥路和液晶显示屏，用于测量压力传感器5压力值并在液晶显示屏上显示，千斤顶油源13通过供油管11为作动器6供油，并根据压力传感器5示值，使用加压手柄12调整压力，确保千斤顶压力维持在预期水平。
在本实施例中，所述钢管4数量不少于四根，所述三角形格构式桁架2顶部设有一手柄1。为确保结构稳定，钢管4数量不少于4根并具有足够承载力承担千斤顶反力，通过手柄1将自平衡反力架和装混凝土盛放模具分开。
在本实施例中，所述钢制圆环8和钢底板9所用的材料为pm-35透气钢且所述钢底板9位于钢制圆环8底部的部分设有气孔10。采用透气钢有利于混凝土受压后，内部孔隙内气体在压力及振动作用下从构件侧面排出，有效提高混凝土的密实度，气孔10用于试块脱模时脱模气枪的打气孔。
在本实施例中，所述压力成型装置设在一振动台15上。
现提供一种上述的高强混凝土试件压力成型装置的使用方法，包括如下步骤：
(1)使用手柄1打开三角形格构式桁架2，在混凝土盛放模具内壁、千斤顶作动器6顶部和底部刷脱模油，同时在钢底板9底部气孔10处放置垫片，防止加压时搅拌均匀的混凝土7外漏；
(2)将按照配比将搅拌均匀混凝土7放入混凝土盛放模具中，混凝土体积比标准混凝土试件块大约20％，关闭三角形格构式桁架2并通过高强螺栓3将三角形格构式桁架2与钢管4固定连接起来；
(3)利用千斤顶作动器6对混凝土盛放模具中混凝土7施加压力，使其内部孔隙中气体通过钢制圆环8和钢底板9的气孔排出，千斤顶上的压力传感器5将千斤顶对混凝土的压力值传输到静态电阻应变仪14，供油装置中的静态电阻应变仪14监测施加压力值，将压力施加到预定值后维持荷载，停止加压；
(4)将压力成型装置整体放置于振动台15上进行振动，振动过程中实时监测静态电阻应变仪14压力值，如压力降低则继续通过加压手柄12使千斤顶压力加至给定值，振动时间3-5分钟；
(5)搅拌均匀的混凝土7振动密实完成后，再次检查静态电阻应变仪14压力值并调整千斤顶压力至预定值，并将整个压力成型装置连同混凝土试块放入养护室进行养护；
(6)养护2天后将千斤顶供油装置供油管11上的回油阀打开，千斤顶作动器6缩回，停止向混凝土盛放模具中的混凝土7施加压力，并通过手柄1将自平衡反力架和混凝土盛放模具分开；
(7)用脱模气枪从钢底板9上的气孔10打气，使混凝土试块脱出混凝土盛放模具，混凝土试件进入正常养护，养护至28天后进行强度测试，即可制成高强度混凝土试件。
本发明相当于在混凝土强度形成之前，给其施加预压力，同时置于振动台15上振动，压力与振动共同作用可以有效减少搅拌均匀混凝土7内部孔隙，增加混凝土密实度，提高混凝土强度及耐久性等力学性能，加压养护后可以通过手柄1，将自平衡反力架和装混凝土模具分开，方便地拆卸模具，取出试样并进行后续养护流程。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。