CN108680434A - 一种液压式测量混凝土脱模性能的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种液压式测量混凝土脱模性能的装置及方法。现有采用打气筒手动的方式将试块从混凝土试模内有效完整地脱离出来，不能实现气压变化的精准控制和监测，此外配合方法使用的设备复杂且造价高的问题。本发明中第一安装盖和第二安装盖竖直并列设置，所述混凝土模具设置在第一安装盖和第二安装盖之间，混凝土模具的两端分别与第一安装盖和第二安装盖可拆卸连接，混凝土模具内设置有混凝土，中间件的一端穿过第一安装盖与混凝土模具内的混凝土相连通，中间件的另一端通过连接管与液压泵的出油口相连通。本发明结构设计合理且测量效果及时准确且有效，操作方便。本发明中的方法操作方便且易于控制。本发明用于测量混凝土脱模性能。

Description

一种液压式测量混凝土脱模性能的装置及方法

技术领域

本发明具体涉及一种液压式测量混凝土脱模性能的装置及方法。

背景技术

目前，我国已制定了混凝土制品用脱模剂标准JC/T949-2005，脱模剂质量评价指标主要考虑匀质性和施工性能，匀质性指的是密度、粘度、PH值、固体含量或稳定性，施工性能指的是干燥成膜时间、脱模性能、耐水性、对钢模具的锈蚀作用、极限使用温度或其他指标。混凝土脱模剂是指在混凝土浇注前涂抹在施工用模板上的一种物质，以使浇注后模板不致粘在混凝土表面上、易拆模，不影响混凝土表面的光洁度。其主要作用为在模板与混凝土表面形成一层膜将两者隔离开故又称隔离剂。脱模性能是脱模剂施工性能的重要指标，在JC/T949-2005混凝土制品用脱模剂标准中，给出了脱模剂脱模性能试验方法，规定了混凝土配合比、模具、养护方法，标准建议选用了面积较大的100mm×100mm×515mm混凝土收缩试模，也可以使用100mm×100mm×400mm的试模，检测时成型一组试件，共3块，24小时后用铲刀铲下粘附在底模工作面上的混凝土料，收集后用天平称量，计算单位面积的粘附量，试验方法还特别考虑试模底模受力均匀，受其他因素影响小，以底模上的粘附量指标评价脱模性能。

然而，三个试块混凝土的重量要在28Kg～38Kg范围内波动，需人工拆模，移除混凝土，由于粘附量受拆模方法、使用工具，拆模用力是否均匀等因素的影响，不仅费时费力。采用粘附量的方法不能准确的评价脱模剂间的差异，而混凝土制品脱模阻力的大小，脱模的难易程度及脱模后混凝土的质量是由混凝土与脱模剂之间的粘结力决定的，采用测量粘结力的方法，更能准确可靠的评价脱模剂的脱模性能。

日本Y.Ohama等在《Evaluation of Performance of Mold-Releasing Agentsfor Polyester Resin Concrete》一文指出，聚合物混凝土成型在半圆柱形试模内，由于聚合物混凝土巨大的干缩导致与模具的分离，是无法获得粘结拉应力和剪切应力的，另外在聚合物混凝土插入涂刷脱模剂的钢棒和钢板，也是由于干缩无法获得脱模效果的评价，最后作者指出利用自动伺服万能试验机可以测得剪切应力或粘结拉应力，指出可以很好地评价脱模剂的性能。电液伺服万能试验机价格昂贵，操作复杂，另外，对于混凝土与模板间较低的粘结力，利用电液伺服万能试验机测定粘结拉应力和粘结剪切应力，试验模具及仪器精度都需要重新设计与考虑。费用高，设备复杂。

在实验室对成型后混凝土拆模一般有两种方式，传统的钢制试模通常采用人工拆卸模板，对于塑料试模通常采用空气压缩机与专业气枪将高压气体由塑料混凝土试模的底部孔压入，用空气将试模内的混凝土强行推出来。长安大学的“一种便于脱模的混凝土试块拆模器”以及中国二十二冶集团有限公司的“便携式混凝土试块拆模器”等现有专利都避免使用空气压缩机，采用打气筒手动的方式将试块从混凝土试模内有效完整地脱离出来，不用外部电源、避免空压机噪音、携带方便，易于现场使用。然而，上述技术都是针对如何将混凝土从试模内脱离，气压高，脱模速度快，不需要精确考虑空气压缩机及打气筒内气压的微小变化，不能实现气压变化的精准控制和监测。

发明内容

本发明的目的是提供一种液压式测量混凝土脱模性能的装置及方法，以解决现有的混凝土脱模性能评价方法存在不够准确、操作费时费力，现有采用打气筒手动的方式将试块从混凝土试模内有效完整地脱离出来，不能实现气压变化的精准控制和监测，此外使用的设备复杂且造价高的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种液压式测量混凝土脱模性能的装置，它包括第一安装盖、混凝土模具、第二安装盖、中间件、连接管和液压泵，所述第一安装盖和第二安装盖竖直并列设置，所述混凝土模具设置在第一安装盖和第二安装盖之间，混凝土模具的两端分别与第一安装盖和第二安装盖可拆卸连接，混凝土模具内设置有混凝土，中间件的一端穿过第一安装盖与混凝土模具内的混凝土相连通，中间件的另一端通过连接管与液压泵的出油口相连通。

作为优选方案，液压泵包括压力传感器、控制开关、出油阀、进油阀、进油管、活塞、支架、主管和手轮，所述主管可拆卸连接在支架上，主管内设置有油液，活塞的一端设置在主管内，活塞的另一端与处于主管外的手轮相连接，压力传感器通过控制开关与主管相连接，连接管和进油管分别与主管相连通，连接管上设置有出油阀，进油管上设置有进油阀。

作为优选方案，固定带和端盖，所述主管通过固定带可拆卸连接在支架上，活塞的一端设置在主管内且其沿主管的长度方向往复滑动，活塞的另一端穿过端盖与处于主管外的手轮固定连接。

作为优选方案，混凝土模具为管体，混凝土模具的两端分别加工有与第一安装盖和第二安装盖可拆卸连接的第一外螺纹和第二外螺纹，第一安装盖上加工有第一通孔，第二安装盖上加工有第二通孔，中间件上加工有第三通孔，中间件设置在第一安装盖的第一通孔内，第一通孔与第三通孔相连通，中间件上可拆卸连接有螺帽，连接管的一端依次穿过螺帽、中间件和第一安装盖与混凝土模具内的混凝土相连通。

作为优选方案，螺帽和中间件之间设置有密封垫片。

作为优选方案，中间件上加工有凸肩。

利用具体实施方式一实现的一种液压式测量混凝土脱模性能的方法，该方法内容如下：

将混凝土模具竖直放置，将其下端与第一安装盖螺纹连接，第一通孔的内螺纹与中间件的外螺纹配合连接，组装好的混凝土模具的底部加铺一层塑料薄膜，在混凝土模具的内壁上涂抹脱模剂，然后将混凝土模具内填装符合标准要求的新拌混凝土，置于标准养护条件下养护至少24小时；养护完毕后，将混凝土模具的上端与第二安装盖螺纹连接后，将混凝土试模水平放置，旋出第一安装盖，使第一安装盖与混凝土模具下端之间的距离为5～10mm，从而使混凝土的表面、第一安装盖及中间件之间形成测试空隙，旋紧螺帽，操作连接管，使连接管的一端与主管内的油液相连通，连接管的另一端穿过中间件与测试空隙相连通，关闭控制开关和出油阀，打开进油阀，操作手轮使活塞在主管内移动，油液由进油阀被抽进主管内，关闭进油阀，打开出油阀和控制开关，油液填充在连接管、第二通孔和混凝土模具之间形成的测试空隙内，操作手轮使活塞移动挤压油液，压力传感器示数不断增加，接近峰值时动作减速，达到峰值后，压力传感器的示数会迅速下降，记录该峰值P，F＝P×S₀，F为混凝土与混凝土模具内壁脱离所需的力，S₀为带压油液作用在混凝土上的面积，σ＝F/S，σ为混凝土模具与混凝土之间的剪切粘结强度，S为混凝土模具内壁与混凝土的接触面积，用剪切粘结强度σ的大小评价脱模剂的脱模性能，当σ≤1.0×10^-3MPa时，说明脱模剂的脱模性能好。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明中的装置结构设计科学合理，通过第一安装盖、混凝土模具、第二安装盖、中间件、连接管和液压泵之间相互配合形成简单且准确的测定混凝土脱模性能的装置和方法。液压泵的设置能够有效控制进入混凝土模具油液的压力，从而能够有效测定、计算并评价混凝土脱模性能。

2、本发明中方法的操作过程对混凝土模具的施力过程均匀，避免了行业标准中人工拆模计算单位面积粘附量而造成的误差、压缩空气气压变化的精准控制和监测难的问题，最大限度减小因人为操作对混凝土脱模性能的影响，实现了脱模压力的精准控制，有利于提高测量并计算混凝土脱模性能的准确性与可靠性。

3、本发明中的方法的操作步骤简单，通过测量并计算得到的混凝土与混凝土模具内壁的剪切粘结强度评价脱模剂的脱模性能，评价过程科学合理且准确，有效节省测量人员的时间和精力，提升测量混凝土脱模性能的工作效率，降低测量的混凝土脱模性能的难度。

4、本发明克服现有利用电液伺服万能试验机测量模具与样品间粘结拉应力和粘结剪切应力中设备昂贵、试验模具复杂以及造价高的问题。本发明的造价低于500元。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图；

图2是第一安装盖1、混凝土模具2和中间件4之间连接关系的主视结构示意图；

图3是第一安装盖1的主视结构剖面图；

图4是第二安装盖3的主视结构剖面图；

图5是图1中A-A处剖面图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

具体实施方式一：结合图1、图2、图3、图4和图5说明本实施方式，本实施方式包括第一安装盖1、混凝土模具2、第二安装盖3、中间件4、连接管6和液压泵，所述第一安装盖1和第二安装盖3竖直并列设置，所述混凝土模具2设置在第一安装盖1和第二安装盖3之间，混凝土模具2的两端分别与第一安装盖1和第二安装盖3可拆卸连接，混凝土模具2内设置有混凝土12，中间件4的一端穿过第一安装盖1与混凝土模具2内的混凝土12相连通，中间件4的另一端通过连接管6与液压泵的出油口相连通。

本实施方式中加盖第二安装盖3能够确保混凝土模具2处于正确的放置状态，即确保其处于水平放置的状态，有利于进行准备测量过程。

进一步的，液压泵包括压力传感器7-1、控制开关7-2、出油阀7-3、进油阀7-4、进油管7-5、活塞7-6、支架7-7、主管7-8和手轮7-10，所述主管7-8可拆卸连接在支架7-7上，主管7-8内设置有油液，活塞7-6的一端设置在主管7-8内，活塞7-6的另一端与处于主管7-8外的手轮7-10相连接，压力传感器7-1通过控制开关7-2与主管7-8相连接，连接管6和进油管7-5分别与主管7-8相连通，连接管6上设置有出油阀7-3，进油管7-5上设置有进油阀7-4。

进一步的，固定带7-9和端盖7-11，所述主管7-8通过固定带7-9可拆卸连接在支架7-7上，活塞7-6的一端设置在主管7-8内且其沿主管7-8的长度方向往复滑动，活塞7-6的另一端穿过端盖7-11与处于主管7-8外的手轮7-10固定连接。

进一步的，混凝土模具2为管体，混凝土模具2的两端分别加工有与第一安装盖1和第二安装盖3可拆卸连接的第一外螺纹和第二外螺纹，第一安装盖1上加工有第一通孔8，第二安装盖3上加工有第二通孔9，中间件4上加工有第三通孔10，中间件4设置在第一安装盖1的第一通孔8内，第一通孔8与第三通孔10相连通，中间件4上可拆卸连接有螺帽5，连接管6的一端依次穿过螺帽5、中间件4和第一安装盖1与混凝土模具2内的混凝土12相连通。

进一步的，螺帽5和中间件4之间设置有密封垫片11。

进一步的，中间件4上加工有凸肩。

具体实施方式二：结合图1、图2和图3说明本实施方式，首先将混凝土模具2竖直放置，将其下端与第一安装盖1螺纹连接，第一通孔8的内螺纹与中间件4的外螺纹配合连接，组装好的混凝土模具2的底部加铺一层塑料薄膜，在混凝土模具2的内壁上涂抹脱模剂，然后将混凝土模具2内填装符合标准要求的新拌混凝土12，置于标准养护条件下养护至少24小时；养护完毕后，将混凝土模具2的上端与第二安装盖3螺纹连接后，将混凝土试模2水平放置，旋出第一安装盖1，使第一安装盖1与混凝土模具2下端之间的距离为5～10mm，使混凝土12的表面、第一安装盖1及中间件4之间形成测试空隙，旋紧螺帽5，操作连接管6，使连接管6的一端与主管7-8内的油液相连通，连接管6的另一端穿过中间件4与测试空隙相连通，关闭控制开关7-2和出油阀7-3，打开进油阀7-4，操作手轮7-10使活塞7-6在主管7-8内移动，油液由进油阀被抽进主管7-8内，关闭进油阀7-4，打开出油阀7-3和控制开关7-2，油液填充在连接管6、第二通孔10和混凝土模具2之间形成的测试空隙内，操作手轮7-10使活塞7-6移动挤压油液，压力传感器7-1示数不断增加，接近峰值时动作减速，达到峰值后，压力传感器7-1的示数会迅速下降，记录该峰值压强P，F＝P×S₀，F为混凝土12与混凝土模具2内壁脱离所需的力，S₀为带压油液作用在混凝土12上的面积，σ＝F/S，σ为混凝土模具2与混凝土12之间的剪切粘结强度，S为混凝土模具2内壁与混凝土12的接触面积，用剪切粘结强度σ的大小评价脱模剂的脱模性能，当σ≤1.0×10^-3MPa时，说明脱模剂的脱模性能好。

本发明中压力传感器7-1、控制开关7-2、出油阀7-3、进油阀7-4和活塞7-6均为现有产品，市场购买可得。

本发明利用压缩油液压力达到极值P后快速下降这一测试过程获得混凝土模具2内壁与混凝土12之间发生相对滑移的剪切力F，该力换算成混凝土模具2的内壁与混凝土12之间的粘结剪切强度σ，用σ来表征脱模剂的脱模性能。

实施例一：混凝土模具2为钢管，其内径为200mm，半径R＝100mm，高度H为200mm，第一通孔8直径为50mm，首先将混凝土模具2竖直放置，将其下端与第一安装盖1螺纹连接，第一通孔8的内螺纹与中间件4的外螺纹配合连接，组装好的混凝土模具2底部加铺一层塑料薄膜，用来保证混凝土12不进入中间件4内的第一通孔10和隔离混凝土12与第一安装盖在端面的接触，随后在混凝土模具2的内壁上涂抹脱模剂，然后将混凝土模具2内填装符合标准要求的新拌混凝土12，置于标准养护条件下养护至少24小时；养护完毕后，将混凝土模具2的上端与第二安装盖3螺纹连接后，使混凝土试模2水平放置，旋出第一安装盖1至5～10mm，使混凝土12的表面、第一安装盖1及中间件4之间形成测试空隙，旋紧螺帽5，操作连接管6，使连接管6的一端与主管7-8内的油液相连通，连接管6的另一端穿过中间件4与测试空隙相连通，关闭控制开关7-2和出油阀7-3，打开进油阀7-4，操作手轮7-10使活塞7-6在主管7-8内移动，油液由进油阀被抽进主管7-8内，关闭进油阀7-4，打开出油阀7-3和控制开关7-2，油液填充连接管6、第二通孔10和混凝土模具2内的测试空隙，操作手轮7-10使活塞7-6移动挤压油液，压力传感器7-1示数不断增加，接近峰值时动作减速，达到峰值P后，压力传感器7-1的示数会迅速下降，记录该峰值P为5.0KPa。S₀＝πR²＝3.14×100²＝6.28×10⁴mm²，S₀为带压油液作用在混凝土12端部上的面积，F为混凝土12与混凝土模具2内壁脱离所需的力，F＝P×S₀＝5.0×6.28×10⁴＝314N，S为混凝土模具2的内壁与混凝土12的接触面积，S＝2πRH＝2×3.14×100×200＝1.256×10⁵mm²，σ为混凝土模具2与混凝土12之间的剪切粘结强度,σ＝F/S＝314/1.256×10⁵＝2.5×10^-3MPa，用剪切粘结强度σ的大小评价脱模剂的脱模性能，根据现有的研究结果当σ≤1.0×10^-3MPa时，说明脱模剂的脱模性能好，由此可见本实施例中所采用的脱模剂脱模效果不佳。本实施例中未提及的内容与具体实施方式一或二相同。

Claims (7)

1.一种液压式测量混凝土脱模性能的装置，其特征在于：它包括第一安装盖(1)、混凝土模具(2)、第二安装盖(3)、中间件(4)、连接管(6)和液压泵，所述第一安装盖(1)和第二安装盖(3)竖直并列设置，所述混凝土模具(2)设置在第一安装盖(1)和第二安装盖(3)之间，混凝土模具(2)的两端分别与第一安装盖(1)和第二安装盖(3)可拆卸连接，混凝土模具(2)内设置有混凝土(12)，中间件(4)的一端穿过第一安装盖(1)与混凝土模具(2)内的混凝土(12)相连通，中间件(4)的另一端通过连接管(6)与液压泵的出油口相连通。

2.根据权利要求1所述的一种液压式测量混凝土脱模性能的装置，其特征在于：液压泵包括压力传感器(7-1)、控制开关(7-2)、出油阀(7-3)、进油阀(7-4)、进油管(7-5)、活塞(7-6)、支架(7-7)、主管(7-8)和手轮(7-10)，所述主管(7-8)可拆卸连接在支架(7-7)上，主管(7-8)内设置有油液，活塞(7-6)的一端设置在主管(7-8)内，活塞(7-6)的另一端与处于主管(7-8)外的手轮(7-10)相连接，压力传感器(7-1)通过控制开关(7-2)与主管(7-8)相连接，连接管(6)和进油管(7-5)分别与主管(7-8)相连通，连接管(6)上设置有出油阀(7-3)，进油管(7-5)上设置有进油阀(7-4)。

3.根据权利要求2所述的一种液压式测量混凝土脱模性能的装置，其特征在于：固定带(7-9)和端盖(7-11)，所述主管(7-8)通过固定带(7-9)可拆卸连接在支架(7-7)上，活塞(7-6)的一端设置在主管(7-8)内且其沿主管(7-8)的长度方向往复滑动，活塞(7-6)的另一端穿过端盖(7-11)与处于主管(7-8)外的手轮(7-10)固定连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种液压式测量混凝土脱模性能的装置，其特征在于：混凝土模具(2)为管体，混凝土模具(2)的两端分别加工有与第一安装盖(1)和第二安装盖(3)可拆卸连接的第一外螺纹和第二外螺纹，第一安装盖(1)上加工有第一通孔(8)，第二安装盖(3)上加工有第二通孔(9)，中间件(4)上加工有第三通孔(10)，中间件(4)设置在第一安装盖(1)的第一通孔(8)内，第一通孔(8)与第三通孔(10)相连通，中间件(4)上可拆卸连接有螺帽(5)，连接管(6)的一端依次穿过螺帽(5)、中间件(4)和第一安装盖(1)与混凝土模具(2)内的混凝土(12)相连通。

5.根据权利要求4所述的一种液压式测量混凝土脱模性能的装置，其特征在于：螺帽(5)和中间件(4)之间设置有密封垫片(11)。

6.根据权利要求5所述的一种液压式测量混凝土脱模性能的装置，其特征在于：中间件(4)上加工有凸肩。

7.利用权利要求6实现的一种液压式测量混凝土脱模性能的方法，其特征在于：该方法内容如下：

将混凝土模具(2)竖直放置，将其下端与第一安装盖(1)螺纹连接，第一通孔(8)的内螺纹与中间件(4)的外螺纹配合连接，组装好的混凝土模具(2)的底部加铺一层塑料薄膜，在混凝土模具(2)的内壁上涂抹脱模剂，然后将混凝土模具(2)内填装符合标准要求的新拌混凝土(12)，置于标准养护条件下养护至少24小时；养护完毕后，将混凝土模具(2)的上端与第二安装盖(3)螺纹连接后，将混凝土试模(2)水平放置，旋出第一安装盖(1)，使第一安装盖(1)与混凝土模具(2)下端之间的距离为5～10mm，使混凝土(12)的表面、第一安装盖(1)及中间件(4)之间形成测试空隙，旋紧螺帽(5)，操作连接管(6)，使连接管(6)的一端与主管(7-8)内的油液相连通，连接管(6)的另一端穿过中间件(4)与测试空隙相连通，关闭控制开关(7-2)和出油阀(7-3)，打开进油阀(7-4)，操作手轮(7-10)使活塞(7-6)在主管(7-8)内移动，油液由进油阀被抽进主管(7-8)内，关闭进油阀(7-4)，打开出油阀(7-3)和控制开关(7-2)，油液填充在连接管(6)、第二通孔(10)和混凝土模具(2)之间形成的测试空隙内，操作手轮(7-10)使活塞(7-6)移动挤压油液，压力传感器(7-1)示数不断增加，接近峰值时动作减速，达到峰值后，压力传感器(7-1)的示数会迅速下降，记录该峰值P，F＝P×S₀，F为混凝土(12)与混凝土模具(2)内壁脱离所需的力，S₀为带压油液作用在混凝土(12)上的面积，σ＝F/S，σ为混凝土模具(2)与混凝土(12)之间的剪切粘结强度，S为混凝土模具(2)内壁与混凝土(12)的接触面积，用摩擦力σ的大小评价脱模剂的脱模性能，当σ≤1.0×10^-3MPa时，说明脱模剂的脱模性能好。