CN103278388A - 路面混凝土初凝时间测试方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种路面混凝土初凝时间测试方法及其装置，该路面混凝土初凝时间测试方法先将一定龄期的混凝土简支梁试件放置在中空板上，中空板的矩形孔内设置有支撑混凝土简支梁试件中部的临时支撑；再撤去矩形孔内的临时支撑，此时混凝土简支梁试悬空，如果混凝土简支梁试件破坏，则表示混凝土简支梁试件未达到初凝；当混凝土简支梁试件不破坏时，则表示混凝土简支梁试件达到初凝。本发明直接以混凝土整体为研究对象；力学概念明晰，研究在重力下的力学破坏，直接反映弯拉应力状态；在反映混凝土整体早龄期行为、提高测试稳定性和评估材料设计对路面抗折性能的影响方面具有一定优点。

Description

路面混凝土初凝时间测试方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种路面混凝土初凝时间测试方法及其装置。

背景技术

混凝土初凝是指从水泥加水到开始失去塑性的时候，即从流塑态开始进入塑态的时候；初凝时间的本质是混凝土内部开始形成网络骨架，即从流塑态开始进入塑态的时刻。贯入阻力仪测定混凝土初凝方法，先用5mm筛从拌合物中筛取砂浆，然后每隔一定时间测定砂浆贯入一定深度时的贯入阻力，并绘制时间与贯入阻力关系曲线图。一般以横轴表示时间，纵轴表示贯入阻力。约定贯入阻力压强为3.5MPa时刻作为初凝。

但是，贯入阻力仪方法筛取砂浆，去除了大于5mm以上的集料，实际上早龄期混凝土的强度不仅来源水化产物的粘结，也来源于集料（砂浆包裹着的新集料）间的嵌锁，或者集料能够有效抑制砂浆裂缝的扩展，因而砂浆与混凝土的受力模式是不一样的，特别是当水灰比大时，混凝土与筛出的砂浆两者的差异性就更大了。贯入度阻力测初凝是用砂浆表面硬度反映砂浆强度的水化程度，再反映混凝土的网络骨架程度（强度），不能反映道路混凝土的特性和弯拉受力特点。另外，贯入阻力仪方法测试从拌合物中筛取砂浆，去除大于5mm以上的集料，一方面试验过程较繁杂；另一方面试验过程人为因素也导致试验结果离散性较大。

发明内容

本发明目的在于反映路面混凝土材料抗折强度要求，约定道路混凝土内部形成可以承受自重不破坏的抗弯拉网络骨架的时刻作为道路混凝土的初凝时刻，本发明所要解决的技术问题是提供一种采用重力抗折的路面混凝土初凝时间测试方法及其装置。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案一是：一种路面混凝土初凝时间测试方法：先将一定龄期的混凝土简支梁试件放置在中空板上，中空板的矩形孔内设置有支撑混凝土简支梁试件中部的临时支撑；再撤去矩形孔内的临时支撑，此时混凝土简支梁试悬空，如果混凝土简支梁试件破坏，则表示混凝土简支梁试件未达到初凝；当混凝土简支梁试件不破坏时，则表示混凝土简支梁试件达到初凝。

进一步的，所述混凝土简支梁试件进行试验的受力底面为混凝土简支梁试件侧面。

进一步的，该路面混凝土初凝时间测试方法具体按以下步骤进行：（1）在矩形模具内浇筑混凝土，混凝土简支梁试件的尺寸为长a、宽b、高h，并静置一段时间；（2）将矩形模具抬到L型板的水平板上，并慢慢地连续翻转180度以倒扣在L型板的水平板上，L型板的竖直板上开设有对应于混凝土简支梁试件侧面中间位置的矩形孔，矩形孔的尺寸为长a’、宽b’，其中a’＜a，b’≥b；（3）拆除矩形模具；（4）将混凝土简支梁试件慢慢地推向L型板的交接处，使得混凝土简支梁试件侧面与L型板的竖直板紧紧相贴；（5）用矩形板暂时补上矩形孔，并在L型板的竖直板后放置一块靠板；（6）将L型板向靠板翻转90度，此时靠板位于L型板的竖直板之下；（7）将L型板慢慢抬起并平移一端距离，使得L型板底部离开靠板，此时矩形板掉下来，混凝土简支梁试件悬空；（8）当混凝土强度不够时，在重力的作用下，混凝土简支梁试件就由中部底开始起裂断开；当混凝土强度足够时，在重力的作用下，混凝土简支梁依然保持完好，即混凝土简支梁试件达到初凝。

进一步的，所述矩形模具是由底板、两端板以及两侧板通过螺栓螺帽组装而成的可拆式模具。

进一步的，所述混凝土简支梁试件的尺寸为长a=50cm，宽b=10cm，高h=10cm。

进一步的，所述矩形孔的尺寸为长a’=40cm，宽b’=11cm。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案二是：一种路面混凝土初凝时间测试装置，包括用于浇筑混凝土简支梁试件的矩形模具和用于翻转混凝土简支梁试件的L型板，所述混凝土简支梁试件的尺寸为长a、宽b、高h，所述矩形模具抬放到L型板的水平板上并倒扣，所述L型板的竖直板上开设有对应于混凝土简支梁试件侧面中间位置的矩形孔，所述矩形孔的尺寸为长a’、宽b’，其中a’＜a，b’≥b，所述矩形孔配备有用于临时补空的矩形板，所述L型板的竖直板后放置有一块靠板。

进一步的，所述矩形模具是由底板、两端板以及两侧板通过螺栓螺帽组装而成的可拆式模具。

进一步的，所述混凝土简支梁试件的尺寸为长a=50cm，宽b=10cm，高h=10cm。

进一步的，所述矩形孔的尺寸为长a’=40cm，宽b’=11cm。

与现有的贯入度阻力仪方法相比，本发明具有以下特点：（1）本发明直接以混凝土整体为研究对象，不同于贯入度阻力仪方法研究砂浆；（2）本发明的力学概念明晰，研究在重力下的力学破坏，直接反映弯拉应力状态，不同于贯入度阻力仪方法是用砂浆表面硬度反映强度；（3）本发明主要表征混凝土整体早龄期行为，重力抗折法在反映混凝土整体早龄期行为、提高测试稳定性和评估材料设计对路面抗折性能的影响方面具有一定优点。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1是路面混凝土初凝时间测试方法的基本原理图。

图2是矩形模具的装配示意图。

图3是矩形模具的爆炸示意图。

图4是矩形模具抬放于水平板上的示意图。

图5是矩形模具倒扣于水平板上的示意图。

图6是拆除矩形模具后的示意图。

图7是将混凝土简支梁试件推向竖直板的示意图。

图8是矩形孔补空及增加靠板的示意图。

图9是L型板旋转后的示意图。

图10是L型板抬起平移后的示意图。

图11是混凝土简支梁试件悬空完好时的示意图。

图12是混凝土简支梁试件悬空断裂时的示意图。

图中：1-混凝土简支梁试件，2-中空板，3-矩形孔，4-临时支撑，5-L型板，51-水平板，52-竖直板，6-矩形模具，61-底板，62-端板，63-侧板，64-角铁，7-矩形板，8-靠板，9-垫块。

具体实施方式

如图1所示，本发明的路面混凝土初凝时间测试方法采用重力抗折法，其基本原理如下：先将一定龄期的混凝土简支梁试件1放置在中空板2上，中空板2的矩形孔3内设置有支撑混凝土简支梁试件1中部的临时支撑4；再撤去矩形孔3内的临时支撑4，此时混凝土简支梁试悬空，如果混凝土简支梁试件1破坏，则表示混凝土简支梁试件1未达到初凝；当混凝土简支梁试件1不破坏时，则表示混凝土简支梁试件1达到初凝。

在试验过程中，遇到一个非常值得商榷的问题就是混凝土简支梁试件1上下左右四个面的哪个面作为混凝土简支梁试件1试验时的受力底面，这对试验的结果产生巨大的影响。因为在浇筑、振动过程中，水泥浆体总会向混凝土上表面流动，这也是保水性不好的混凝土产生离析、泌水的原因。通常来说，混凝土上表面会有一层浮浆或者上表面混凝土的水灰比相对于下表面混凝土的大，这样导致的结果就是上表面混凝土强度发展得慢、下表面混凝土强度发展得快，而重力抗折法测试对此很敏感，这种施工的差异性将直接导致试验结果的变异性。水泥混凝土试验规程规定抗折强度标准试验必须以混凝土简支梁侧面作为试验的受力面，也是由于这个原因，因此本发明也将以混凝土简支梁试件1侧面作为混凝土简支梁试件1试验时的受力底面。

基于此，将会遇到一个难题：如何使混凝土由浇筑时的自然状态转一个90度，因为任何的人为翻转，都将导致早龄期混凝土直接破坏或者形成损伤。因此本发明研发了一种路面混凝土初凝时间测试装置，如图4~12所示，首先设计一个稳固的L型板5，L型板5的两板垂直90度固定；然后，当混凝土简支梁试件1在其中一块板上拆除模具后，把混凝土简支梁试件1慢慢地推到两板交接处，混凝土简支梁试件1侧面紧紧地贴住另一块板；最后，慢慢地旋转整个L型板5，当旋转90度后，原来的一块板上的侧面就转变为另一块板上的底面上。这样就使得混凝土简支梁试件1在无人直接触碰下，使得混凝土简支梁试件1由侧面到底面的转变。

在本实施例中，该路面混凝土初凝时间测试装置包括用于浇筑混凝土简支梁试件1的矩形模具6和用于翻转混凝土简支梁试件1的L型板5，所述混凝土简支梁试件1的尺寸为长a、宽b、高h，所述L型板5的两端可以分别由两个平行垫块9支撑，所述矩形模具6抬放到L型板5的水平板51上并倒扣，所述L型板5的竖直板52上开设有对应于混凝土简支梁试件1侧面中间位置的矩形孔3，即竖直板52相当于上述的中空板2，所述矩形孔3的尺寸为长a’、宽b’，其中a’＜a，b’≥b，所述矩形孔3配备有用于临时补空的矩形板7，所述L型板5的竖直板52后放置有一块靠板8。当然，所述L型板5的两端也可以不用两个平行垫块9支撑，而将L型板5直接放置在平台上。

在本实施例中，如图2~3所示，所述矩形模具6是由底板61、两端板62以及两侧板63通过螺栓螺帽组装而成的可拆式模具，所述底板61、两端板62以及两侧板63均为铁片，两端板62分别通过各自焊接固定的两个角铁64锁紧于底板61上，两侧板63分别通过各自焊接固定的三个角铁64锁紧于底板61上，底板61上的钻孔位置与角铁64上的钻孔位置相对齐，装配模具时只需用螺栓拧紧，拆除模具只需松开螺栓，拆装非常方便；所述混凝土简支梁试件1的尺寸为长a=50cm，宽b=10cm，高h=10cm。所述L型板5和靠板8均为木板，所述矩形板7就是从竖直板52的矩形孔3锯下来的，所述矩形孔3的尺寸为长a’=40cm，宽b’=11cm。。

在本实施例中，该路面混凝土初凝时间测试方法具体按以下步骤进行：（1）在矩形模具6内浇筑混凝土，混凝土简支梁试件1的尺寸为长a、宽b、高h，并静置一段时间；（2）如图4~5所示，将矩形模具6抬到L型板5的水平板51上，并慢慢地连续翻转180度以倒扣在L型板5的水平板51上，L型板5的竖直板52上开设有对应于混凝土简支梁试件1侧面中间位置的矩形孔3，矩形孔3的尺寸为长a’、宽b’，其中a’＜a，b’≥b；（3）如图6所示，拆除矩形模具6；（4）如图7~8所示，将混凝土简支梁试件1慢慢地推向L型板5的交接处，使得混凝土简支梁试件1侧面与L型板5的竖直板52紧紧相贴；（5）如图8所示，用矩形板7暂时补上矩形孔3，并在L型板5的竖直板52后放置一块靠板8；（6）如图9所示，将L型板5向靠板8翻转90度，此时靠板8位于L型板5的竖直板52之下；（7）如图10所示，将L型板5慢慢抬起并平移一端距离，使得L型板5底部离开靠板8，此时矩形板7掉下来，混凝土简支梁试件1悬空；（8）如图11所示，当混凝土强度足够时，在重力的作用下，混凝土简支梁依然保持完好，即混凝土简支梁试件1达到初凝；如图12所示，当混凝土强度不够时，在重力的作用下，混凝土简支梁试件1就由中部底开始起裂断开。

在步骤（1）中，如图2~3所示，所述矩形模具6是由底板61、两端板62以及两侧板63通过螺栓螺帽组装而成的可拆式模具，所述底板61、两端板62以及两侧板63均为铁片，两端板62分别通过各自焊接固定的两个角铁64锁紧于底板61上，两侧板63分别通过各自焊接固定的三个角铁64锁紧于底板61上，底板61上的钻孔位置与角铁64上的钻孔位置相对齐，装配模具时只需用螺栓拧紧，拆除模具只需松开螺栓，拆装非常方便；所述混凝土简支梁试件1的尺寸为长a=50cm，宽b=10cm，高h=10cm。在步骤（2）中，所述L型板5为木板，所述矩形孔3的尺寸为长a’=40cm，宽b’=11cm。在步骤（3）中，松开螺帽后，可以很轻松地拿走倒扣后的底板61，但两侧板63就不易脱模，此时就需要用铁锤轻轻地往长度方向上敲打。在步骤（4）中，如图7所示，用矩形模具6的外侧板63将混凝土简支梁试件1慢慢地推向L型板5的竖直板52。在步骤（5）中，所述矩形板7就是从竖直板52的矩形孔3锯下来的，所述靠板8为木板。在步骤（6）中，在L型板590度翻转时，用手握紧竖直板52和靠板8。在步骤（7）中，双手抓紧L型板5两端的把手将L型板5慢慢抬起并平移一端距离，此时矩形板7底下没有靠板8支撑了，矩形板7立刻从矩形孔3内掉下来，混凝土简支梁试件1就悬空了。

根据混凝土简支梁理论，将重力作为均布荷载，                                                

，在此均布荷载下混凝土简支梁试件1中部底端将产生的最大弯矩、最大拉应力如下：

最大弯矩    

最大拉应力   

由上述公式可以看到，混凝土简支梁试件1已能承受一定拉应力，但数值较小，这一方面能尽量反映混凝土的早期强度表征，另一方面也可以尽量保证测试的稳定性和可重复性。

本发明用重力抗折法试验出来的普通道路混凝土初凝时间相较于贯入阻力法，重力抗折法测得的初凝时间比贯入阻力法测得的初凝时间迟大约一个小时。二者初凝时间之差反映了这两种方法的区别，这种区别是由两种方法的不同受力模式引起的，重力抗折法所测的初凝是指混凝土简支梁能够承受起重力均布荷载引起的拉力，混凝土简支梁跨中不仅要承受跨中段的重力，还要承受其它段重力的影响，属于整体受力；而贯入阻力仪方法实质进行的是穿透阻力试验，属于局部受力。相对于贯入阻力仪方法试件的局部受力，本发明的重力抗折法试件整体受力需要更强的网络结构，需要的时间也更长。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种路面混凝土初凝时间测试方法，其特征在于：先将一定龄期的混凝土简支梁试件放置在中空板上，中空板的矩形孔内设置有支撑混凝土简支梁试件中部的临时支撑；再撤去矩形孔内的临时支撑，此时混凝土简支梁试悬空，如果混凝土简支梁试件破坏，则表示混凝土简支梁试件未达到初凝；当混凝土简支梁试件不破坏时，则表示混凝土简支梁试件达到初凝。

2.根据权利要求1所述的路面混凝土初凝时间测试方法，其特征在于：所述混凝土简支梁试件进行试验的受力底面为混凝土简支梁试件侧面。

3.根据权利要求2所述的路面混凝土初凝时间测试方法，其特征在于：具体按以下步骤进行：（1）在矩形模具内浇筑混凝土，混凝土简支梁试件的尺寸为长a、宽b、高h，并静置一段时间；（2）将矩形模具抬到L型板的水平板上，并慢慢地连续翻转180度以倒扣在L型板的水平板上，L型板的竖直板上开设有对应于混凝土简支梁试件侧面中间位置的矩形孔，矩形孔的尺寸为长a’、宽b’，其中a’＜a，b’≥b；（3）拆除矩形模具；（4）将混凝土简支梁试件慢慢地推向L型板的交接处，使得混凝土简支梁试件侧面与L型板的竖直板紧紧相贴；（5）用矩形板暂时补上矩形孔，并在L型板的竖直板后放置一块靠板；（6）将L型板向靠板翻转90度，此时靠板位于L型板的竖直板之下；（7）将L型板慢慢抬起并平移一端距离，使得L型板底部离开靠板，此时矩形板掉下来，混凝土简支梁试件悬空；（8）当混凝土强度不够时，在重力的作用下，混凝土简支梁试件就由中部底开始起裂断开；当混凝土强度足够时，在重力的作用下，混凝土简支梁依然保持完好，即混凝土简支梁试件达到初凝。

4.根据权利要求3所述的路面混凝土初凝时间测试方法，其特征在于：所述矩形模具是由底板、两端板以及两侧板通过螺栓螺帽组装而成的可拆式模具。

5.根据权利要求3所述的路面混凝土初凝时间测试方法，其特征在于：所述混凝土简支梁试件的尺寸为长a=50cm，宽b=10cm，高h=10cm。

6.根据权利要求3或5所述的路面混凝土初凝时间测试方法，其特征在于：所述矩形孔的尺寸为长a’=40cm，宽b’=11cm。

7.一种路面混凝土初凝时间测试装置，其特征在于：包括用于浇筑混凝土简支梁试件的矩形模具和用于翻转混凝土简支梁试件的L型板，所述混凝土简支梁试件的尺寸为长a、宽b、高h，所述矩形模具抬放到L型板的水平板上并倒扣，所述L型板的竖直板上开设有对应于混凝土简支梁试件侧面中间位置的矩形孔，所述矩形孔的尺寸为长a’、宽b’，其中a’＜a，b’≥b，所述矩形孔配备有用于临时补空的矩形板，所述L型板的竖直板后放置有一块靠板。

8.根据权利要求7所述的路面混凝土初凝时间测试装置，其特征在于：所述矩形模具是由底板、两端板以及两侧板通过螺栓螺帽组装而成的可拆式模具。

9.根据权利要求7所述的路面混凝土初凝时间测试装置，其特征在于：所述混凝土简支梁试件的尺寸为长a=50cm，宽b=10cm，高h=10cm。

10.根据权利要求7或9所述的路面混凝土初凝时间测试装置，其特征在于：所述矩形孔的尺寸为长a’=40cm，宽b’=11cm。

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