CN101893538A - 自密实混凝土充填性能试验测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自密实混凝土充填性能试验测试装置，透明刚性模盒(3)由有机透明刚性板通过螺栓连接成整体，在所述的透明刚性模盒(3)的一端的上部设有浇筑口(6)，在所述的透明刚性模盒(3)的另一端的上部设有排气口(5)，漏斗支架(2)支撑有下料漏斗，所述的下料漏斗的下口端设有一活动阀门(7)且所述的下料漏斗的下口端正对所述的浇筑口(6)。本发明是一种能够快捷、准确地测试评价自密实混凝土拌合物的充填性能，保证自密实混凝土充填层的施工质量且结构简单、性能可靠的自密实混凝土充填性能试验测试装置。

Description

自密实混凝土充填性能试验测试装置

技术领域

本发明涉及一种混凝土充填性能试验测试装置，具体涉及一种自密实混凝土工作性能的测试方法与评价技术的充填性能试验测试装置。

背景技术

自密实混凝土是一种新型高技术混凝土，由于其优异的工作性而备受世界各国工程建设者们的关注，广泛用于密集配筋等不利振捣密实的新建工程结构以及加固修补工程的施工，解决了相关传统施工中的技术难题。最近，随着我国高速铁路建设技术的蓬勃发展，自密实混凝土也将发挥其独特的性能优势，作为水泥乳化沥青砂浆充填层的替代方案，以自密实混凝土做为充填层结构材料，形成具有原创性的高速铁路板式无砟轨道结构新技术^[1]，其结构型式如图1所示。

由图1可知，高速铁路板式无砟轨道结构充填层是关键结构层，上部支承有宽度达2m多的轨道板8，下部为底座板10，充填层9的质量攸关无砟轨道结构整体性能。解决充填层这一类特殊结构的自密实混凝土浇筑施工技术难题是确保充填层的施工质量的关键，而合理、准确评价自密实混凝土拌合物的充填性是解决这一技术难题的前提。

虽然，自密实混凝土自1986年由日本学者研发至今已有20余年的发展历史，期间也形成了不少成果，特别是在自密实混凝土拌合物工作性测试评价方面，得到了众多学者的重视，并针对自密实混凝土的流动性、间隙通过性以及抗离析性能，开发了坍落扩展度法、L-型仪、U型仪、J-环、跳桌试验、Orimet仪等测试方法^[2～5]；但是，作为新型混凝土，自密实混凝土拌合物的工作性具有高度的敏感性，工作性的变化很可能导致难以密实成型，影响工程质量^[6]。以往的测试评价方法主要是从拌合物流变学角度，通过分别测试其流动性、抗离析性能和间隙通过性能，以便在不用外加机械力振捣的条件实现密实成型，满足常见建筑工程中钢筋混凝土结构振捣密实施工要求。这些评价方法对于常见的有底模、侧模的常见结构而言，是有效的。而对于如图1所示的上下、左右侧四个方向都存在模板的充填层结构，相关自密实混凝土的工作性测试评价方法还鲜见报道，成功的经验也不多，特别已有的测试评价方法难以评价自密实混凝土上表面与顶面结构层之间的充填饱满度、气泡层情况等，而这正是问题的关键点，采用直接在现场做试验的方法又太费时、费力。因此，开发一种测试评价适用于充填层结构的自密实混凝土充填性能的测试评价装置具有重要意义。

参考文献：

[1]何华武.无碴轨道技术.北京：中国铁道出版社，2005.1-30.

[2]P.J.M.Bartos.Testing-SCC：Towards new European Standards for fresh SCC[C]，In：Proceedings of 1st international symposium on design，performance and use of self-consolidating concrete，Changsha，China，2005：25-46.

[3]V.K.Buia，D.Montgomeryb，I.Hinczakc，K.Turner.Rapid testing method for segregation resistance of self-compacting concrete[J]，Cement and Concrete Research，2002，32(9)：1489-1496.

[4]M.Sonebi，M.Rooney and P.J.M.Bartos.Evaluation of the segregation resistance of fresh self-compacting concrete using different test methods[C]，In：Proceedings of 1st international symposium on design，performance and use of self-consolidating concrete，Changsha，China，2005：301-308.

[5]中国土木工程学会标准，自密实混凝土设计与施工指南，CCES 02-2004

[6]刘运华，谢友均，龙广成.自密实混凝土研究进展，硅酸盐学报，2007，35(5)：671～676。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够快捷、准确地测试评价自密实混凝土拌合物的充填性能，保证自密实混凝土充填层的施工质量的自密实混凝土充填性能试验测试装置。

为了解决上技术问题，本发明提供的自密实混凝土充填性能试验测试装置，透明刚性模盒由有机透明刚性板通过螺栓连接成整体，在所述的透明刚性模盒的一端的上部设有浇筑口，在所述的透明刚性模盒的另一端的上部设有排气口，漏斗支架支撑有下料漏斗，所述的下料漏斗的下口端设有一活动阀门且所述的下料漏斗的下口端正对所述的浇筑口。

所述的下料漏斗的下口端与所述的浇筑口的顶面平齐。

所述的下料漏斗为钢质下料漏斗，所述的钢质下料漏斗的上口边长为300mm的正方形，下口端为边长为100mm的正方形，高度为400mm。

所述的透明刚性模盒的模腔尺寸的长×宽×高为700mm×250mm×100mm，所述的浇筑口的尺寸为长×宽×高为120mm×250mm×200mm，所述的排气口的尺寸为长×宽为80mm×250mm，所述的螺栓为不锈钢螺栓。

采用上述技术方案的自密实混凝土充填性能试验测试装置，抓住影响充填层结构自密实混凝土施工质量中的关键点——浇筑后的自密实混凝土与上层结构之间充盈饱满，且无大量气泡层等缺陷，提供了一套自密实混凝土拌合物充填性测试评价装置。采用上述技术方案的自密实混凝土充填性测试评价装置，将混凝土拌合物试样装入下料漏斗中(下端活动阀门密封)，然后开启下料漏斗下端活动阀门让试样从下料漏斗下端口经透明刚性模盒的下料口流至透明刚性模盒内，测试试样流出下料漏斗下端口至试样流动扩展至透明刚性模盒另一端所需时间，观察拌合物对透明刚性模盒顶层的充模情况，其间是否存在空隙(离缝)和气泡，待24h后，拆除透明刚性模盒，检查硬化后的混凝土与透明刚性模盒顶层接触的表面存在气泡的最大直径、泡孔深度、气泡数量等参数，从而评价自密实混凝土的充填性能。

本发明以我国大规模高速铁路建设为背景，解决了高速铁路板式无砟轨道结构填充层或类似结构自密实混凝土施工中存在的技术难题，确保自密实混凝土浇注后结构的工程质量。

测试装置的科学性、有效性及其与现有测试方法的比较：

本装置是基于无砟轨道结构充填层结构的实际特点，并结合实际现场浇注自密实混凝土的方法和条件，通过工程现场调查和实验室试验，选用下料漏斗并确定合适的下料高度尺寸和浇筑口，模拟自密实混凝土实际浇注过程；设计与实际充填层结构层相似的充填模盒，并选用透明刚性材料制作，掌握自密实混凝土在透明刚性模盒内的充填过程，实测自密实混凝土对模腔的充填饱满度，因而本装置具有显著的科学性和合理性。同时，对本装置和原有的坍落度扩展度法、L-型仪、U-型仪等方法相比，不仅能有效表征拌合物的工作性能，还能更有针对性地反映拌合物在水平夹层状结构中的充盈饱满性。因而，本装置具有其他已有测试装置无可比拟的优点，弥补了已有测试方法中的不足，是自密实混凝土工作性测试评价方法中的有效补充。

测试装置的敏感性：

实践表明，本装置对自密实混凝土拌合物充填性性能的测试评价敏感性高。试验通过改变显著影响自密实混凝土拌合物性能的超塑化剂、用水量等参数，达到改变自密实混凝土拌合物性能，比较不同自密实混凝土的充填性能。采用本装置测试结果表明，原材料组成参数的微小变化，显著改变自密实混凝土的充填性，特别是影响自密实混凝土与模盒上层板之间的充盈性和气孔。与L-型仪、U-型仪比较，本装置也具有良好的敏感性。

本发明的优点和积极效果：

1、本装置能实际观察自密实混凝土在模盒内的充填过程，实测自密实混凝土对模盒模腔的充填饱满度，客观、全面地反映自密实混凝土拌合物的充填性能；弥补了已有测试方法中的不足，是自密实混凝土工作性测试评价方法中的有效补充；

2、可用于上、下、左、右四个方向均存在模板的高速铁路板式无砟轨道充填层或类似的水平盒状(夹层)结构构件自密实混凝土充填性能的实验室或是现场施工性能测试评价，有利地保证了这类特殊构件的施工质量；

3、操作简单，可靠性高；测试需要的拌合物量少；避免了现场实体足尺模型试验所需的大量人力、物力。

综上所述，本发明是一种能够快捷、准确地测试评价自密实混凝土拌合物的充填性能，保证自密实混凝土充填层的施工质量且结构简单、性能可靠的自密实混凝土充填性能试验测试装置。

附图说明

图1是高速铁路板式无砟轨道结构型式示意图；

图2是本发明的俯视图；

图3是沿图2中A-A线剖示图。

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说明。

参见图2和图3，透明刚性模盒3由15mm厚的有机透明刚性板通过不锈钢螺栓4连接成整体，透明刚性模盒3的模腔尺寸的长×宽×高为700mm×250mm×100mm，在透明刚性模盒3的一端的上部设有浇筑口6，浇筑口6的尺寸为长×宽×高为120mm×250mm×200mm，在透明刚性模盒3的另一端的上部设有排气口5，排气口5的尺寸为长×宽为80mm×250mm，漏斗支架2支撑有钢质下料漏斗1，钢质下料漏斗1的上口边长为300mm的正方形，下口端为边长为100mm的正方形，高度为400mm，钢质下料漏斗1的下口端设有一活动阀门7且钢质下料漏斗1的下口端正对浇筑口6且与浇筑口6的顶面平齐。

参见图2和图3，透明刚性模盒3采用15mm厚透明有机刚性板通过不锈钢螺栓4连接而成，通过上下两块水平方向的透明有机刚性板模拟实体充填层构件的上、下结构层，有机刚性板之间的夹层模拟自密实混凝土充填夹层，钢质下料漏斗1的设计模拟实际现场的浇筑条件。

(1)按照如图2和图3所示将实验装置安装好，钢质下料漏斗1下口端正对透明刚性模盒3一端的浇筑口6。

(2)钢质下料漏斗1下口端先将活动阀门7关闭，并将待测试的自密实混凝土拌合物装入钢质下料漏斗1中，直至拌合物与钢质下料漏斗1上口端平齐，然后立即打开钢质下料漏斗1下端活动阀门7，并开始计时，让混凝土从钢质下料漏斗1中流经透明刚性模盒3，至自密实混凝土拌合物扩展至透明刚性模盒3另一端时，立刻按下秒表，记录从开始下料至此时的时间，拌合物继续在透明刚性模盒3中扩展充填，观察拌合物在透明刚性模盒3中充填情况，待混凝土拌合物充满透明刚性模盒3并且开始从排气口5溢出时，关闭钢质下料漏斗1，停止向透明刚性模盒3中下料。

(3)上述试验完成后，透过透明刚性模盒3顶面的透明刚性板，可初步观察顶层透明刚性板与模腔内自密实混凝土之间的充填情况，观察是否存在空隙，是否存在大量的气泡层等，若未观察到空隙和明显的大气泡等缺陷，则可初步判断其充填性尚可，否则，自密实混凝土拌合物充填性较差。

(4)待自密实混凝土凝结硬化后，拆除透明刚性模盒3，检查硬化后自密实混凝土上表面与透明刚性模盒3顶层底面是否存在空隙、测试硬化后的自密实混凝土与透明刚性模盒3顶层接触的上表面的气泡数量、大小等缺陷，用最小刻度为0.1mm的钢尺量测气泡的最大直径和泡孔深度。

(5)以自密实混凝土拌合物从浇筑口6流动扩展至透明刚性模盒3另一端所需时间T、硬化后自密实混凝土上表面与透明刚性模盒3顶层的底面的空隙h、最大泡孔直径D、最大泡孔深度H、泡孔直径大于10mm的气泡个数N等5个试验参数评价自密实混凝土拌合物的充填性。通过以上测试，评价所测自密实混凝土拌合物的工作性(充填性)。

(6)当时间10s≤T≤18s，h＝0，D≤10mm，H≤5mm，N≤10个/m²时，可评定自密实混凝土拌合物的充填性合格。

Claims (4)

1.一种自密实混凝土充填性能试验测试装置，其特征在于：透明刚性模盒(3)由有机透明刚性板通过螺栓连接成整体，在所述的透明刚性模盒(3)的一端的上部设有浇筑口(6)，在所述的透明刚性模盒(3)的另一端的上部设有排气口(5)，漏斗支架(2)支撑有下料漏斗，所述的下料漏斗的下口端设有一活动阀门(7)且所述的下料漏斗的下口端正对所述的浇筑口(6)。

2.根据权利要求1所述的自密实混凝土充填性能试验测试装置，其特征在于：所述的下料漏斗的下口端与所述的浇筑口(6)的顶面平齐。

3.根据权利要求1或2所述的自密实混凝土充填性能试验测试装置，其特征在于：所述的下料漏斗为钢质下料漏斗(1)，所述的钢质下料漏斗(1)的上口边长为300mm的正方形，下口端为边长为100mm的正方形，高度为400mm。

4.根据权利要求1或2所述的自密实混凝土充填性能试验测试装置，其特征在于：所述的透明刚性模盒(3)的模腔尺寸的长×宽×高为700mm×250mm×100mm，所述的浇筑口(6)的尺寸为长×宽×高为120mm×250mm×200mm，所述的排气口(5)的尺寸为长×宽为80mm×250mm，所述的螺栓为不锈钢螺栓(4)。

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