室内测试混凝土拌合物侧向变形量的试验设备及测试方法与流程

本发明属于土木工程建筑技术领域，具体涉及一种室内测试混凝土拌合物侧向变形量的试验设备及试验方法，用以模拟评价路用滑模混凝土在经高频振捣密实时，失去侧壁支撑的条件下，混凝土拌合物的立模性能。

背景技术

填补业内评价和检测路用滑模混凝土拌合物立模特性的空白

我国目前没有检测评价路面混凝土拌合物立模稳定性的设备方法。我国高等级公路水泥混凝土路面的铺筑大多采用滑模施工工艺，该工艺技术要求混凝土具有较小的坍落度和较好的侧向变形量也即“立模特性”。混凝土的立模特性是指：混凝土拌合物经过足够振捣后，塑性阶段抵抗变形（自身重力、内部应力等）的能力；力学上通过混凝土拌合物的屈服应力、粘度系数表征，但测量较难，本发明通过测量振捣密实拌合物在拆模前后的竖向沉降量和横向膨胀量表征“立模特性”，简单、直观的表征拌合物在失去滑板支撑后形变量，整个测试过程如同滑模施工工艺，因此具有较强的针对性和模拟性。通过上述方法在实验室对混凝土拌合物立模特性预先加以判断，从而避免了在施工过程中即使及时发现问题也一般难以进行调整、改善的不足。

一般来讲，混凝土边角可能产生塌陷，长度、宽度都可能出现变化，主要原因是混凝土在水化反应进行的过程中会源源不断的消耗混凝土材料中的水，故会产生收缩，水泥混凝土材料在拌合后会呈塑形状态，具有一定的流动性，在其自重的影响下混凝土边角处可能会发生塌陷，既增加了人工收边的工作量，随着人工收面次数的增加，摊铺出的水泥混凝土路面边缘人工收面处的平整度也就越差，影响了水泥混凝土路面行车的稳定性和耐久性。

目前在水泥混凝土路面施工中，滑模施工已成为其主流施工方式。滑模施工具有移动成型的特点，摊铺机过后，侧向模板随之滑离。因此混凝土的侧向坍落度大小与混凝土振捣后的立模特性关系紧密。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供了一种室内测试混凝土拌合物侧向变形量的试验设备及试验方法。使用本发明的试验设备，可以通过实验室拌合原材料进行实验确定其各种指标并对原材料进行改进，便于在施工过程中进行检验以及时发现问题，而且本发明的试验设备能够大幅提升对立模的各项指标测试精度，极大的方便了施工、科研以及检测的进行。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种室内测试混凝土拌合物侧向变形量的试验设备，包括箱体、定位板、横向标尺、竖向标尺、高频振捣装置和乒乓球；所述的箱体为有底无盖的不锈钢长方体，主要由底板、左侧壁、右侧壁、前旋转板、后旋转板组成；所述的左侧壁、右侧壁分别垂直焊接固定在底板的左右两侧；所述的前旋转板的一端通过合页铰接在左侧壁或者右侧壁的前侧上，另一端通过不锈钢材质的车厢搭扣与右侧壁或左侧壁的前侧相连接；所述的后旋转板的一端通过合页铰接在左侧壁或者右侧壁的后侧上，另一端通过车厢搭扣与右侧壁或左侧壁的后侧相连接；所述的底板底部设有调平塑胶钢垫块，调平塑胶钢垫块设有水平泡；所述的定位板为不锈钢材质的方形板，一端设有圆孔，另一端边缘半圆开孔，中间设有空心槽；所述的定位板旋转链接在箱体顶部，即定位板的设有圆孔的一端通过固定轴安装在左侧壁顶中心位置，另一端挡扣在右侧壁顶中心位置；所述的横向标尺为标有刻度的钢板尺，并且在中心刻度位置处设有通孔，通过圆柱栓限定在定位板的空心槽内往复滑动；所述的横向标尺以圆柱栓为圆心可旋转运动；所述的竖向标尺设有4根，分别固定安装在箱体的四个棱角处。

作为本发明的进一步说明，所述的前旋转板、后旋转板的外侧面还分别设有不锈钢材质的把手。

作为本发明的优选实施方案，所述的箱体的箱内净长550mm±5mm、净宽300mm±5mm、净高300mm±5mm，箱板厚不小于6mm；所述的定位板宽30mm±3mm、厚度20mm±3mm、与箱体同长；定位板的空心槽长300mm、宽16mm；所述的横向标尺的量程50mm、精度1mm；所述的竖向标尺的量程300mm、精度1mm。

本发明中使用的高频振捣装置为本领域中常用的振捣装置，且无需做机械结构或者电路原理方面的改进，可直接使用；可以根据下列产品参数即可直接从市场上购买获得。高频振捣装置主要由高频振捣棒、计时装置和变频电机组成，高频振捣棒直径70±2mm、振动功率不小于5kw、振幅不小于0.2mm、最大振动频率220hz。

作为本发明的进一步说明，所述的乒乓球为密闭的轻质塑料球，其直径40mm。

在本发明中，箱体主要为试验设备的基本骨架，以及左右两端控制混凝土试件宽度和长度的不可移动侧板；在进行实验时，箱体可保证混凝土材料的成型，起到了模板作用。前旋转板、后旋转板处于闭合状态，此时箱体为四面封闭的长方体，浇筑完混凝土，待混凝土顶部表面整平后，即可打开前旋转板、后旋转板，然后对立模边角塌陷情况进行测量。采用本发明可以在实验室中采用钢板尺直接测量新拌混凝土试件边角的塌陷值，横向标尺可用以测量混凝土试件的横向收缩，同理，竖向标尺和钢板尺用以测量不同位置混凝土材料产生的变化。

本发明主要应用于在实验室（或施工现场）中测定混凝土材料的竖向、横向的收缩位移以及边角的塌陷程度，对新拌混凝土材料的立模特性进行实验评定。

一种采用上述的室内测试混凝土拌合物侧向变形量的试验设备进行试验的测试方法，包括以下步骤：

1）试验环境条件为温度20℃±5℃，按照给定混凝土配合比，一次性或多次搅拌，拌合物总量不少于60升，多次搅拌的总时间不超过10min，单次净搅拌时间不少于90s；

2）通过调节调平塑胶钢垫块和水平泡将箱体调平，关闭前旋转板和后旋转板，并且前旋转板、后旋转板与箱底不得有大于5mm的缝隙；用少许混凝土拌合物将4个乒乓球等间距置于箱底，乒乓球距箱侧壁不小于5cm；将定位板旋转至箱体外侧，将搅拌好的混凝土拌合物，分两层装入箱体内，第一层为箱体1/2，用捣棒由箱体侧壁向中心，螺旋形插捣50下；

3）将高频振捣棒竖直插入箱体内，距离箱壁板10±5cm范围内，将第二层混凝土拌合物铺满箱体，由箱体侧壁向中心螺旋形插捣50下，再用抹子找平；

4）启动高频振捣棒，并开始计时，振捣30s时应缓慢将高频振捣棒提出，35s时关闭振动开关，此时高频振捣棒应从箱体抽出，期间记录乒乓球浮出混凝土拌合物顶部的时间，精确至1s；

5）振捣完毕后，将乒乓球检出，用剩余的混凝土拌合物填平振捣棒插入的痕迹，并用抹子收平箱内混凝土拌合物顶面，最大高差不大于10mm；通过棱角处（4处）竖向标尺，读取箱体内拌合物的高度，高度的最大差值不超过10mm，并取其平均值h1为约束前振动密实高度，精确至1mm，固定定位板至箱体中间位置，转动横向标尺与定位板垂直，等间距（间距宜为3～6cm）沿着空心槽滑动，读取不少于5处混凝土拌合物横向宽度，取其平均值为约束前振动密实宽度d1；

6）缓慢将弹簧搭扣松开，转动前旋转板、后旋转板完全展开，整个净松开过程不少于15秒，应避免过快松开引起的混凝土剧烈变形；待混凝土变形趋于稳定后（一般为3min后），用横向标尺按照约束前的等间距测量混凝土拌合物失去前旋转板、后旋转板约束后的宽度，取值不少于5处，其平均值为失去约束后宽度d2；用钢板尺测量定位板中心位置±150mm范围内拌合物中心失去约束后的高度，取值不少于5处，取其平均值为失去约束后高度值h2；

7）侧向变形量表征为失去约束后宽度变形量δd=d2-d1和失去约束后宽高度沉降量δh=h1-h2；

8）评价，满足如下三个评价条件，则混凝土液化性能和立模特性满足滑模施工工艺要求：乒乓球在35s内浮出表面总数不少于3个；δh≤10mm；δd≤15mm。

在上述试验，采用水泥混凝土侧向坍落度试验槽模拟滑模施工时的相应施工特点。以试验仪器两侧混凝土塌边高度为水泥混凝土侧向坍落度的评价指标。同时，在试验中混凝土应进行充分的振捣，并且侧向模板抽出后，应待混凝土形态稳定后，再测量两侧塌边高度，用于检验塑性水泥混凝土的侧向坍落度。通过实测试验仪器内的水泥混凝土在抽掉侧向模板后两侧的塌边高度，以此为指标来表征水泥混凝土的立模性及静变特性。

本发明的优点：

结构简单、试验步骤简单可行；能够在实验室中进行水泥混凝土侧向坍落度试验；也可以在施工现场取料直接进行测试且前后侧模板可拉开，极大提高了混凝土立模特性各技术指标的精准测定，极大的方便了施工、科研以及检测的进行；混凝土拌合物经振捣密实后，在失去端侧模板约束的工况下，测量拌合物侧向变形量；该试验旨在模拟混凝土拌合物经滑模施工后的立模状态，通过室内测试结果，评价和选择适宜滑模施工工艺的混凝土拌合物。

附图说明

图1是本发明一实施例的主视图。

图2是本发明一实施例的俯视图。

附图标记：1-箱体，2-把手，3-车厢搭扣，4-合页，5-定位板，6-横向标尺，7-竖向标尺，8-调平塑胶钢垫块，9-水平泡。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

实施例：如图1、图2所示，一种室内测试混凝土拌合物侧向变形量的试验设备，包括箱体1、定位板5、横向标尺6、竖向标尺7、高频振捣装置和乒乓球；所述的箱体为有底无盖的不锈钢长方体，主要由底板、左侧壁、右侧壁、前旋转板、后旋转板组成；所述的左侧壁、右侧壁分别垂直焊接固定在底板的左右两侧；所述的前旋转板的一端通过合页4铰接在左侧壁或者右侧壁的前侧上，另一端通过车厢搭扣3与右侧壁或左侧壁的前侧相连接；所述的后旋转板的一端通过合页4铰接在左侧壁或者右侧壁的后侧上，另一端通过车厢搭扣3与右侧壁或左侧壁的后侧相连接；所述的底板底部设有调平塑胶钢垫块8，调平塑胶钢垫块8设有水平泡9；所述的定位板5为方形板，一端设有圆孔，另一端边缘半圆开孔，中间设有空心槽；所述的定位板5旋转链接在箱体1顶部，即定位板5的设有圆孔的一端通过固定轴安装在左侧壁顶中心位置，另一端挡扣在右侧壁顶中心位置；所述的横向标尺6为标有刻度的钢板尺，并且在中心刻度位置处设有通孔，通过圆柱栓限定在定位板5的空心槽内往复滑动；所述的横向标尺6以圆柱栓为圆心可旋转运动；所述的竖向标尺7设有4根，分别固定安装在箱体1的四个棱角处。所述的前旋转板、后旋转板的外侧面还分别设有把手2。

所述的箱体1的箱内净长550mm、净宽300mm、净高300mm，箱板厚不小于6mm；所述的定位板5宽30mm、厚度20mm、与箱体同长；定位板5的空心槽长300mm、宽16mm；所述的横向标尺6的量程50mm、精度1mm；所述的竖向标尺7的量程300mm、精度1mm。

所述的高频振捣装置主要由高频振捣棒、计时装置和变频电机组成，高频振捣棒直径70mm、振动功率不小于5kw、振幅不小于0.2mm、最大振动频率220hz。所述的乒乓球为密闭的轻质塑料球，其直径40mm。

采用上述实施例的室内测试混凝土拌合物侧向变形量的试验设备进行试验的测试方法，包括以下步骤：

1）试验环境条件为温度20℃±5℃，按照给定混凝土配合比，一次性或多次搅拌，拌合物总量不少于60升，多次搅拌的总时间不超过10min，单次净搅拌时间不少于90s；

2）通过调节调平塑胶钢垫块和水平泡将箱体调平，关闭前旋转板和后旋转板，并且前旋转板、后旋转板与箱底不得有大于5mm的缝隙；用少许混凝土拌合物将4个乒乓球等间距置于箱底，乒乓球距箱侧壁不小于5cm；将定位板旋转至箱体外侧，将搅拌好的混凝土拌合物，分两层装入箱体内，第一层为箱体1/2，用捣棒由箱体侧壁向中心，螺旋形插捣50下；

3）将高频振捣棒竖直插入箱体内，距离箱壁板10±5cm范围内，将第二层混凝土拌合物铺满箱体，由箱体侧壁向中心螺旋形插捣50下，再用抹子找平；

4）启动高频振捣棒，并开始计时，振捣30s时应缓慢将高频振捣棒提出，35s时关闭振动开关，此时高频振捣棒应从箱体抽出，期间记录乒乓球浮出混凝土拌合物顶部的时间，精确至1s；

5）振捣完毕后，将浮出顶面的乒乓球检出，用剩余的混凝土拌合物填平振捣棒插入的痕迹，并用抹子收平箱内混凝土拌合物顶面，最大高差不大于10mm；通过棱角处竖向标尺，读取箱体内拌合物的高度，高度的最大差值不超过10mm，并取其平均值h1为约束前振动密实高度，精确至1mm，固定定位板至箱体中间位置，转动横向标尺与定位板垂直，等间距沿着空心槽滑动，读取不少于5处混凝土拌合物横向宽度，取其平均值为约束前振动密实宽度d1；

6）缓慢将弹簧搭扣松开，转动前旋转板、后旋转板完全展开，整个净松开过程不少于15秒，应避免过快松开引起的混凝土剧烈变形；待混凝土变形趋于稳定后，用横向标尺按照约束前的等间距测量混凝土拌合物失去前旋转板、后旋转板约束后的宽度，取值不少于5处，其平均值为失去约束后宽度d2；用钢板尺测量定位板中心位置±150mm范围内拌合物中心失去约束后的高度，取值不少于5处，取其平均值为失去约束后高度值h2；

7）侧向变形量表征为失去约束后宽度变形量δd=d2-d1和失去约束后宽高度沉降量δh=h1-h2；

8）评价，混凝土拌合物满足滑模工艺要求：前提条件为：乒乓球在35s内浮出表面总数不少于3个，认为混凝土液化性能满足滑模施工工艺。