CN107167351B - 一种自动击实仪及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及土木工程领域，特别涉及一种一种自动击实仪及采用该自动击实仪应用于透水水泥混凝土小梁试件的击实成型工艺，包括试模、击实台、限位螺栓、击实锤、击实杆、限位环、机架、驱动腔、固定插销、复位杆等部分，驱动腔内异形齿轮分齿槽部和无齿槽部，齿槽部与击实杆接触，击实锤被提起，转至无齿槽部与击实杆接触，击实锤自由下落完成击实，通过调节击实锤重量和改变异形齿轮半径来共同控制击实功，混凝土集料填装采用分层装膜，分层插捣的方法，优点是：混凝土集料插捣效果好，仪器操作简单，击实成型后透水水泥混凝土小梁试件成型效果好，合格率高，方便之后小梁试件测试抗折性能和进行冻融试验。

Description

一种自动击实仪及其应用方法
技术领域
本发明涉及土木工程领域，特别涉及一种一种自动击实仪及采用该自动击实仪应用于透水水泥混凝土小梁试件的击实成型工艺。
背景技术
击实仪用于公路、水电水利、铁路、市政等填筑工程施工，测定土的含水量与干密度的关系，以确定土的最佳含水量和相应的最大干密度。借以了解土的压实性能，作为工地土基压实控制的依据。
随着海绵城市的推广，透水水泥混凝土广泛应用于工程，透水水泥混凝土的性能测试成为重点研究对象，小梁试件作为测试抗折强度和进行冻融试的试件就显得尤为重要，前人小梁试件的制作工艺多为不便，特提供一种透水水泥混凝土小梁试件的击实成型工艺和配套设备，缓解实验室内制备工艺不足和试验仪器缺乏等问题。
发明内容
本发明目的是提供一种自动击实仪并采用该自动击实仪应用于透水水泥混凝土小梁试件的击实成型工艺，具有操作简便、成型效果好的特点。
本发明所述的一种自动击实仪，包括机架、试模、击实台、击实锤、击实杆和驱动腔，其中，所述击实台通过机架与击实台上方的驱动腔相连，所述的击实台顶部开设有容纳试模的空间并放置有试模，所述的试模上方设置有击实锤，所述的击实锤顶部固定连接有带齿槽的击实杆，所述的驱动腔内水平设置有电机，所述的击实杆与电机传动连接。
其中，优选方案如下：
所述的试模由上部压板、中部套模和底部钢模三部分组成，所述的钢模顶部开设有容纳混凝土集料的容纳腔，两侧焊有横向钢铸扶手，所述的套模上下贯通且尺寸与钢模相同，两侧分别焊接有两块卡块，所述的套模通过卡块固定于钢模上，所述的套模前后端焊接有纵向钢铸扶手，所述的纵向钢铸扶手上设有限位孔，所述的压板的尺寸与套模的内围尺寸一致，所述的击实台上分别开设有容纳横向钢铸扶手和纵向钢铸扶手的凹槽，所述的容纳纵向钢铸扶手的凹槽内还设置有限位螺栓，所述的限位螺栓与纵向钢铸扶手的限位孔相配合。
所述的压板顶部焊接有十字花钢块。方便拿取和保护压板在击实过程中不被损坏
所述的击实锤由下部的实心块和上部的空心块两部分组成，所述的空心块顶部具有开口且开口处设置有盖板，所述的盖板的一侧与开口铰接连接，相对应的另一侧与开口通过锁扣连接，所述的盖板和开口上分别设置有锁扣活动部和锁扣固定部，所述的空心块内底部均匀设置有若干个卡槽。空心块通过锁扣打开盖板，可将等尺寸铁块插入设置的卡槽内，调节击实锤的重量，且击实过程中等尺寸铁块不会发生晃动影响击实效果。
所述击实杆两侧设有限位环，所述的限位环滑动套接于机架上。随击实杆上下移动，固定击实杆的位置，防止击实过程中击实杆发生位置的偏离。
所述的驱动腔还包括滑轨、异形齿轮、固定插销和复位杆；所述的滑轨水平设置于驱动腔内底部，所述的电机滑动连接于滑轨上；所述的固定插销包括销块、推把和销鼻，所述的电机顶部通过连接件设置有销块和推把，所述的驱动腔顶部设置有若干个与销块相配合的销鼻，所述的转轴上设置有若干个不同半径的与击实杆相配合的异形齿轮，所述的异形齿轮与销鼻数量相同且周长2/5为无齿槽部，剩余为齿槽部；所述的复位杆包括复位把、插把和插孔，所述的复位把与转轴相连且突出于驱动腔外，位于驱动腔外的复位把上开设有插孔，插孔处配合连接有插把。将插把插入复位把上的插孔内转动至异形齿轮的无齿槽部与击实杆接触，此时，方可推动推把，可同时推动电机沿滑轨移动，后将销块推入销鼻，电机固定位置，插销固定在不同的销鼻上分别对应不同半径的异形齿轮与击实杆组合工作，其目的是调节击实锤的下落高度，控制击实功的大小。异形齿轮转动至齿槽部与击实杆接触，击实锤被提起，后转动至无齿槽部与击实杆接触，击实杆与异性齿轮分离，击实锤自由下落完成击实。
所述的销鼻的数量优选为3个，所述的异形齿轮的数量也为3个。
所述的位于驱动腔外的复位把表面上还设置有指示片。起指示作用，方便识别复位把的转动位置。
本发明所述的自动击实仪的应用方法，应用于透水水泥混凝土小梁试件的击实成型工艺，具体步骤如下：混凝土集料填装时分两层装入试模，，每次填装试模高度的1/2，每次混凝土集料入模后，用插捣棒插捣，插捣按螺旋方向从边缘到中间均匀插捣，插捣下层时插捣至膜底，插捣上层时应插入下层1～3cm；插捣完成后，将压板放入套模内，后通过自动击实仪击实，成型后，进行实测压实率检测，合格后，洒水覆盖塑料薄膜养护48h后拆模放入养护箱内标准养护，之后测试抗折强度与进行冻融试验。
本发明的优点在于：混凝土集料分两层装膜，采用按螺旋方向从边缘到中间均匀插捣的方法，插捣后，混凝土集料中气泡排除率高，密实度和均匀性高；自动击实仪操作简便，击实锤重量可调节，击实高度可控制，击实效果显著，击实后，取出的小梁试件成型效果好，方便后期测试抗折强度和进行冻融试验研究。
附图说明
图1：自动击实仪的结构示意图；
图中：11、试模，12、击实台，13、限位螺栓，14、击实锤，15、击实杆，16、限位环，17、机架，18、驱动腔，19、固定插销，110、复位杆。
图2：图1中试模的结构示意图；
图中：21、钢模，22、横向钢铸扶手，23、套模，24、纵向钢铸扶手，25、限位孔，26、卡块，27、压板，28、十字花钢块。
图3：图1中击实锤的结构示意图；
图中：31、实心块，32、空心块，33、盖板，34、锁扣固定部，35锁扣活动部、36、卡槽，37、等尺寸铁块。
图4：图1中驱动腔的结构示意图；
图中：41、电机，42、滑轨，43、销块，44、推把，45、销鼻，46、转轴，47、异形齿轮，A、截面A，B、截面B。
图5：图4中截面A的结构示意图；
图中：410、齿槽部，411、无齿槽部，412、击实杆。
图6：图4中截面B的结构示意图；
图中：421、复位把，422、插把，423、插孔，424、指示片。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1：
如图1～图6所示，一种自动击实仪，包括试模11、击实台12、限位螺栓13、击实锤14、击实杆15、限位环16、机架17、驱动腔18、固定插销19和复位杆110，其中，所述击实台12通过机架17与击实台12上方的驱动腔18相连，所述的击实台12顶部开设有容纳试模的空间并放置有试模11，所述的试模11上方设置有击实锤14，所述的击实锤14顶部固定连接有带齿槽的击实杆15，所述的驱动腔18内水平设置有电机41，所述的击实杆15与电机41传动连接。
所述的试模11由上部压板27、中部套模23和底部钢模21三部分组成，所述的钢模21顶部开设有容纳混凝土集料的容纳腔，两侧焊有横向钢铸扶手22，所述的套模23上下贯通且尺寸与钢模21相同，两侧分别焊接有两块卡块26，所述的套模23通过卡块26固定于钢模21上，所述的套模23前后端焊接有纵向钢铸扶手24，所述的纵向钢铸扶手24上设有限位孔25，所述的压板27的尺寸与套模23的内围尺寸一致，所述的击实台12上分别开设有容纳横向钢铸扶手22和纵向钢铸扶手24的凹槽，所述的容纳纵向钢铸扶手24的凹槽内还设置有限位螺栓13，所述的限位螺栓13与纵向钢铸扶手24的限位孔25相配合。所述的压板27顶部焊接有十字花钢块28。
所述的击实锤14由下部的实心块31和上部的空心块32两部分组成，所述的空心块32顶部具有开口且开口处设置有盖板33，所述的盖板33的一侧与开口铰接连接，相对应的另一侧与开口通过锁扣连接，所述的盖板33和开口上分别设置有锁扣活动部35和锁扣固定部34，所述的空心块32内底部均匀设置有若干个卡槽36。空心块32通过锁扣打开盖板33，可将等尺寸铁块37插入设置的卡槽36内，调节击实锤14的重量，且击实过程中等尺寸铁块37不会发生晃动影响击实效果。
所述击实杆15两侧设有限位环16，所述的限位环16滑动套接于机架17上。
所述的驱动腔18还包括滑轨42、异形齿轮47、固定插销19和复位杆110；所述的滑轨42水平设置于驱动腔18内底部，所述的电机41滑动连接于滑轨42上；所述的固定插销19包括销块43、推把44和销鼻45，所述的电机41顶部通过连接件设置有销块43和推把44，所述的驱动腔18顶部设置有3个与销块相配合的销鼻45，所述的转轴46上设置有3个不同半径的与击实杆15相配合的异形齿轮47，所述的异形齿轮47周长2/5为无齿槽部，剩余为齿槽部；所述的复位杆110包括复位把421、插把422和插孔423，所述的复位把421与转轴46相连且突出于驱动腔18外，位于驱动腔18外的复位把421上开设有插孔423，插孔423处配合连接有插把422，位于驱动腔18外的复位把421表面上还设置有指示片424。
实施例2：
采用实施例1中的自动击实仪，应用于透水水泥混凝土小梁试件的击实成型工艺，具体步骤如下：
在进行透水水泥混凝土小梁试件的击实成型工艺之前，首先检查仪器，确定具有良好的工作状态；检查试模11外型，采用外型整齐并能拼装紧密的试模11；将钢模21和套模23擦净，内壁涂一薄层矿物油；测定、记录试模11内腔(长、宽、高)尺寸，应以三个不同部位(中间和两端)的平均值为结果，精确到0.1mm；按实验要求配合比制备透水混凝土集料。
实验开始，将钢模21放入击实台12内，钢模21上的横向钢铸扶手22嵌入击实台12的凹槽内，固定钢模21；通过卡块26将套模23固定在钢模21上，套模23上的纵向钢铸扶手24嵌入击实台12的凹槽内，拧紧击实台12上的限位螺栓13固定套模23；将透水混凝土集料分两层装入试模11，每次集料入模后，用插捣棒插捣，插捣按螺旋方向从边缘到中间均匀插捣，插捣下层时插捣至膜底，插捣上层时应插入下层2cm左右；插捣完成后，将压板27放入套模23内。
实验时，取下击实锤14，通过击实锤14上部锁扣打开空心块32上方的盖板33，取等尺寸铁块37放入卡槽36中，盖上盖板33，锁住锁扣，将击实锤14连接到击实杆15上，取等尺寸铁块37时应考虑设计时的重量要求。
开始时，将插把422插入插孔423转动，直到指示片424竖直向上，此时，异形齿轮47上的无齿槽部411与击实杆412接触，推动推把44，此时电机41沿滑轨42移动，套在转轴上46的异形齿轮47随之移动，选择合适半径的异形齿轮47，将销块43推入对应销鼻45中，固定电机41位置，接通电源，电机41转动，转轴46带动异形齿轮47转动，当齿槽部410与击实杆412的齿槽接触时，击实杆412提起击实锤14向上运动，继续转动至无齿槽部411与击实杆412的齿槽接触，击实杆412脱离与异形齿轮的接触，击实锤14在重力作用下自由下落，锤击压片27上部的十字花钢块28，异形齿轮47继续转动，有齿槽部410与击实杆412的齿槽接触，击实杆412上移，击实锤14被提起，完成一个击实过程，击实过程中，与击实杆412相连的限位环16会沿机架17上下移动，防止击实过程中击实杆412在击实锤14与十字花钢块28的碰撞中发生偏移。
击实过程，击实次数应根据实验设定的需求击实能计算，计算公式：
式中：M：击实锤实心块的质量；
m1：击实锤空心块中加入铁块的质量；
m2：击实杆和限制套环的质量；
r：异形齿轮的半径；
P＝n(M+m1+m2)v
式中：n：击实次数；
P：击实能。
试验完成后，要确定试件压实率。进行测试抗折强度和冻融试验前，用游标卡尺确定其尺寸，高度和宽度最少测量三处取平均值，长度最少测量两处取平均值，用尺寸的平均值求出试件体积将试件称重，最后求出试件的实测压实率：
P＝[(G/V)/ρ0]×100％
式中：P----------试件实测压实率(％)
G----------试件质量(kg)
V----------试件体积(m3)
ρ0---------击实透水混凝土理论密度(kg/m3)。
试验结果精确至0.1％，如果试件的实测压实率未达设计值的95％，应适当调整击实参数，同时该透水水泥混凝土小梁试件作废，合格的小梁试件进行之后的抗折强度测试和冻融试验。
尽管这里参照本发明的实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (8)

1.一种自动击实仪，其特征在于：包括机架、试模、击实台、击实锤、击实杆和驱动腔，其中，所述击实台通过机架与击实台上方的驱动腔相连，所述的击实台顶部开设有容纳试模的空间并放置有试模，所述的试模上方设置有击实锤，所述的击实锤顶部固定连接有带齿槽的击实杆，所述的驱动腔内水平设置有电机，所述的击实杆与电机传动连接；
所述的驱动腔还包括滑轨、异形齿轮、固定插销和复位杆；所述的滑轨水平设置于驱动腔内底部，所述的电机滑动连接于滑轨上；所述的固定插销包括销块、推把和销鼻，所述的电机顶部通过连接件设置有销块和推把，所述的驱动腔顶部设置有若干个与销块相配合的销鼻，转轴上设置有若干个不同半径的与击实杆相配合的异形齿轮，所述的异形齿轮与销鼻数量相同且周长2/5为无齿槽部，剩余为齿槽部；所述的复位杆包括复位把、插把和插孔，所述的复位把与转轴相连且突出于驱动腔外，位于驱动腔外的复位把上开设有插孔，插孔处配合连接有插把。
2.根据权利要求1所述的一种自动击实仪，其特征在于：所述的试模由上部压板、中部套模和底部钢模三部分组成，所述的钢模顶部开设有容纳混凝土集料的容纳腔，两侧焊有横向钢铸扶手，所述的套模上下贯通且尺寸与钢模相同，两侧分别焊接有两块卡块，所述的套模通过卡块固定于钢模上，所述的套模前后端焊接有纵向钢铸扶手，所述的纵向钢铸扶手上设有限位孔，所述的压板的尺寸与套模的内围尺寸一致，所述的击实台上分别开设有容纳横向钢铸扶手和纵向钢铸扶手的凹槽，所述的容纳纵向钢铸扶手的凹槽内还设置有限位螺栓，所述的限位螺栓与纵向钢铸扶手的限位孔相配合。
3.根据权利要求2所述的一种自动击实仪，其特征在于：所述的压板顶部焊接有十字花钢块。
4.根据权利要求1所述的一种自动击实仪，其特征在于：所述的击实锤由下部的实心块和上部的空心块两部分组成，所述的空心块顶部具有开口且开口处设置有盖板，所述的盖板的一侧与开口铰接连接，相对应的另一侧与开口通过锁扣连接，所述的盖板和开口上分别设置有锁扣活动部和锁扣固定部，所述的空心块内底部均匀设置有若干个卡槽。
5.根据权利要求1所述的一种自动击实仪，其特征在于：所述击实杆两侧设有限位环，所述的限位环滑动套接于机架上。
6.根据权利要求1所述的一种自动击实仪，其特征在于：所述的销鼻的数量为3个，所述的异形齿轮的数量也为3个。
7.根据权利要求1所述的一种自动击实仪，其特征在于：所述的位于驱动腔外的复位把表面上还设置有指示片。
8.根据权利要求1所述的一种自动击实仪，其特征在于：其应用于透水水泥混凝土小梁试件的击实成型工艺，具体应用步骤如下：混凝土集料填装时分两层装入试模，每次填装试模高度的1/2，每次混凝土集料入模后，用插捣棒插捣，插捣按螺旋方向从边缘到中间均匀插捣，插捣下层时插捣至膜底，插捣上层时应插入下层1～3cm；插捣完成后，将压板放入套模内，后通过自动击实仪击实，成型后，进行实测压实率检测，合格后，洒水覆盖塑料薄膜养护48h后拆模放入养护箱内标准养护，之后测试抗折强度与进行冻融试验。
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