CN108896371B - 一种新旧混凝土结合面斜剪试验件制作工装及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新旧混凝土结合面斜剪试验件制作工装及制作方法。该制作工装包括支架、第一浇筑单元及第二浇筑单元，第一浇筑单元包括带斜面且用于获得旧混凝土基块的第一浇筑模具及浇筑时吊挂在支架上并位于第一浇筑模具内用于增强旧混凝土基块强度的第一钢丝网架，第二浇筑单元包括用于容纳旧混凝土基块并在旧混凝土基块的斜面上浇筑新混凝土基块的第二浇筑模具及浇筑时吊挂在支架上并位于第二浇筑模具内用于增强新混凝土基块强度的第二钢丝网架；第一、第二钢丝网架的高度通过支架调节。利用该制作工装获得的新旧混凝土结合面斜剪试验件的强度得到均匀增强，且混凝土保护层厚度均匀，从而能够获得准确可靠的新旧混凝土结合面剪切强度试验数据。
Description
技术领域
本发明属于新旧混凝土结合面斜剪试验技术领域，具体是涉及一种新旧混凝土结合面斜剪试验件制作工装及制作方法。
背景技术
混凝土广泛应用于建筑、桥梁等土木工程领域中。混凝土结构在建造和使用过程中，常因各种因素造成构件局部混凝土破损，通过补浇混凝土等技术可加固和修复构件性能，使结构满足使用要求。此时，补浇混凝土与原混凝土之间因龄期和强度等差异形成了新旧混凝土结合面。另外，在装配式混凝土结构中，预制混凝土构件在工程现场常通过后浇混凝土连接形成整体式结构。此时，后浇混凝土与预制混凝土之间因龄期和强度等差异也形成了新旧混凝土结合面。此外，混凝土结构后浇带的应用也会使后浇混凝土与先浇混凝土之间因龄期等差异形成新旧混凝土结合面。
剪切破坏是新旧混凝土结合面主要破坏模式之一，可通过受剪试验确定其破坏强度。常见的新旧混凝土结合面受剪试验有Z型剪切试验、推出试验和斜剪试验等。Z型剪切试验和推出试验在试件剪切过程中会对结合面产生弯矩，得到的抗剪强度与纯剪状态下的抗剪强度相差较远。相比之下，斜剪试验通过对试件轴向施压，使倾角30°的结合面仅产生法向压应力和剪应力，而不产生弯矩，在结合面受剪试验中被更多采用。
为避免斜剪试验过程中混凝土基块先于结合面发生破坏，从而导致剪切强度试验值偏小，Saldanha R et al.在论文A modified slant shear test designed to enforceadhesive failure(《Construction and Building Materials》.2013,第41卷第673-680页)中提出，可在斜剪试验件的混凝土基块中设置钢丝(筋)网架以增强混凝土基块的抗压强度，但是钢丝网架在混凝土浇注和凝结过程中位置容易发生较大偏移，导致混凝土基块的抗压强度和保护层厚度不均匀。该论文并未提出解决该问题的方法。此外，为节约试验费用，模具能否重复使用也是值得关注的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种新旧混凝土结合面斜剪试验件制作工装及制作方法。
为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：
一种新旧混凝土结合面斜剪试验件制作工装，包括支架、第一浇筑单元以及第二浇筑单元，所述第一浇筑单元包括带斜面且用于获得旧混凝土基块的第一浇筑模具以及浇筑时吊挂在所述支架上并位于所述第一浇筑模具内用于增强旧混凝土基块强度的第一钢丝网架，所述第二浇筑单元包括用于容纳旧混凝土基块并在旧混凝土基块的斜面上浇筑新混凝土基块的第二浇筑模具以及浇筑时吊挂在所述支架上并位于所述第二浇筑模具内用于增强新混凝土基块强度的第二钢丝网架；所述第一钢丝网架、第二钢丝网架的高度通过所述支架调节。
进一步的技术方案：所述第一浇筑模具由两个竖向布置的半圆筒插接拼装构成，所述第一浇筑模具底端封闭且该封闭端为斜面，所述第一浇筑模具外套设有套筒，所述第一浇筑模具通过所述套筒固定安装在台座上；所述第二浇筑模具同样由两个竖向布置的半圆筒插接拼装构成，所述第二浇筑模具底端封闭且固定安装在台座上。
进一步的技术方案：所述第一钢丝网架、第二钢丝网架均包括由上向下间隔布置的横向圆环以及倾斜布置的椭圆环，所述横向圆环设置有多个且所述横向圆环与椭圆环外侧周向上间隔布置有多根竖直钢丝，所述横向圆环以及椭圆环与所述竖直钢丝点焊后形成一体，所述横向圆环上还点焊有两根交叉布置的横向钢丝，所述横向钢丝的端部延伸至所述横向圆环的外侧，所述横向钢丝的长度小于所述第一浇筑模具以及第二浇筑模具的内径。
进一步的技术方案：所述套筒由两个竖向布置的半圆筒插接拼装构成，所述套筒侧面设有对应布置且与所述台座固定的第一挑耳；所述第二浇筑模具侧面设有对应布置且与所述台座固定的第二挑耳。
进一步的技术方案：所述支架包括横杆以及一对螺纹竖杆，所述螺纹竖杆固定安装在台座上，所述横杆两端分别设有供所述螺纹竖杆上端插入的螺栓孔，所述螺纹竖杆上设有与螺纹竖杆螺纹配合并将所述横杆固定在所述螺纹竖杆上的限位螺母，所述横杆中间段设有所述第一钢丝网架或第二钢丝网架的吊装部件。
进一步的技术方案：所述第一浇筑模具的轴线与所述第一浇筑模具封闭端的斜面之间的夹角为30度。
进一步的技术方案：所述吊装部件包括圆盘以及多根高强度尼龙线，所述圆盘一侧焊接有便于将圆盘垂吊在所述横杆上的螺栓柱，所述螺栓柱穿过所述横杆上的螺栓孔后由紧固螺母固定，所述圆盘另一侧焊接有挂耳，所述尼龙线上端与所述挂耳固定，所述尼龙线下端与所述第一钢丝网架或第二钢丝网架固定。
一种所述的新旧混凝土结合面斜剪试验件制作方法，包括以下步骤：
步骤1、将套筒安装在台座上；
步骤2、将第一浇筑模具放入套筒中；
步骤3、将4根高强尼龙线一端系在第一钢丝网架顶部，另一端系在圆盘底部的4个挂耳上；
步骤4、将圆盘安装在支架的横杆上，第一钢丝网架放置于第一浇筑模具内，调整横杆安装高度，使第一钢丝网架顶部到第一浇筑模具顶面的距离满足要求；
步骤5、进行第一批次混凝土浇注获得旧混凝土基块；
步骤6、24h后，剪断高强尼龙线，将第一浇筑模具拆开并取出旧混凝土基块，进行标准养护；
步骤7、将养护好的旧混凝土基块的斜面做粗糙面处理后，斜面朝上放入第二浇筑模具中；
步骤8、将第二浇筑模具拼装并安装在台座上；
步骤9、将4根高强尼龙线一端系在第二钢丝网架顶部，另一端系在圆盘底部的4个挂耳上；
步骤10、将第二钢丝网架放置于第二浇筑模具内，调整横杆安装高度，使第二钢丝网架顶部到第二浇筑模具顶面的距离满足要求；
步骤11、进行第二批次混凝土浇注以获得新混凝土基块；
步骤12、24h后，剪断高强尼龙线，将第二浇筑模具拆开并取出新旧混凝土基块，进行标准养护，获得新旧混凝土结合面斜剪试验件。
本发明的有益效果在于：
(1)利用本发明制作工装获得的新旧混凝土结合面斜剪试验件的强度得到均匀增强，且混凝土保护层厚度均匀，从而能够获得准确可靠的新旧混凝土结合面剪切强度试验数据。此外，本发明浇注混凝土的模具可重复使用，从而节约了试验件制作费用。
本发明在浇筑新旧混凝土结合面斜剪试验件时，所述新混凝土基块与旧混凝土基块内部的钢丝网架的位置不会发生偏移，从而确保新旧混凝土结合面斜剪试验件的抗压强度和保护层厚度均匀。
(2)本发明所述第一浇筑模具通过套筒进行固定和安装，所述第一浇筑模具、套筒以及第二浇筑模具分别由半圆筒插接拼装构成，该结构便于模具的安装以及拆卸脱模。
(3)本发明所述第一钢丝网架浇筑后留在所述旧混凝土基块内用于增强旧混凝土基块的强度，所述第二钢丝网架浇筑后留在所述新混凝土基块内用于增强新混凝土基块的强度。所述第一钢丝网架上的横向钢丝可以用于控制第一钢丝网架在第一浇筑模具内的横向位置，所述第二钢丝网架上的横向钢丝可以用于控制第二钢丝网架在第二浇筑模具内的横向位置，以确保混凝土基块的保护层厚度横向均匀。
(4)本发明所述横杆的安装高度通过所述螺纹竖杆以及对应的限位螺母进行调节，进而实现所述第一钢丝网架以及第二钢丝网架安装高度的调节。所述吊装部件使所述第一钢丝网架悬置在第一浇筑模具内，第二钢丝网架悬置在第二浇筑模具内，进而便于获得强度均匀的新旧混凝土结合面斜剪试验件。本发明结构简单，便于浇筑使用。
附图说明
图1为本发明浇注第一批次混凝土前各部件就位示意图。
图2为第一浇筑模具与第一钢丝网架相对位置示意图。
图3为本发明浇注第二批次混凝土前各部件就位示意图。
图4为第二浇筑模具、第二钢丝网架与旧混凝土基块相对位置示意图。
图5为钢丝网架示意图。
图6a、6b为第一浇筑模具示意图。
图7a、7b为套筒示意图。
图8a、8b为圆盘示意图。
图9a、9b为第二浇筑模具示意图。
附图中标记的含义如下：
1-第一钢丝网架，2-尼龙线，3-第一浇筑模具，4-套筒，5-支架，6-台座，7-圆盘，8-第二浇筑模具，9-横杆，10-螺纹竖杆，11-台座紧固螺母，12-限位螺母，13-紧固螺母，14-第一挑耳，15-第一挑耳，16-第二钢丝网架，a-横向圆环，b-椭圆环，c-竖直钢丝，d-横向钢丝。
具体实施方式
下面结合图1至图9对本发明技术方案做出更为具体的说明：
如图1、2所示：本发明浇注第一批次混凝土(旧混凝土基块)前，将套筒4和支架5安装在台座6上，将带30°斜面的第一浇筑模具3放入套筒4中，将4根高强度尼龙线2一端系在第一钢丝网架1顶部横向圆环a上，另一端系在圆盘7底部的4个半圆环挂耳上，将圆盘7安装在支架5的横杆9上，第一钢丝网架1放置于第一浇筑模具3内。
如图3、4所示：浇注第二批次混凝土(新混凝土基块)前，将旧混凝土基块斜面朝上，放入第二浇筑模具8中，将第二浇筑模具8拼装并安装在台座6上，将4根高强度尼龙线2一端系在第二钢丝网架16顶部横向圆环a上，另一端系在圆盘7底部的4个半圆环挂耳上，将圆盘7安装在支架5的横杆9上，第二钢丝网架16放置于第二浇筑模具8内。
所述支架5的横杆9长度为300mm，中部和两端预留有3个内径10mm的螺栓孔，端部螺栓孔与中部螺栓孔净距为130mm。螺纹竖杆10高度为355mm，其上部为直径8mm的螺纹杆，螺纹段高度为200mm。所述台座6的长度为300mm，宽度为200mm，高度为10mm，其底部设有四个高度为20mm的垫脚，中部预留有直径10mm的两个螺栓孔，间距为159mm。所述支架5和所述台座6均为钢材质。所述支架5的螺纹竖杆10焊接于台座6上。
如图5所示：所述第一钢丝网架1和第二钢丝网架16均由直径2mm的2个横向圆环a、1个斜向钢丝椭圆环b和4根竖直钢丝c通过点焊连接组成，横向圆环a直径为45mm、2个横向圆环a的间距为15mm，斜向钢丝椭圆环b长轴长度为90mm、短轴长度为45mm，位于椭圆环b长轴两端的所述竖直钢丝c的长度分别为93mm，、15mm，位于椭圆环b短轴两端的所述竖直钢丝c的长度均为54mm。所述钢丝网架1的横向圆环与竖直钢丝c的连接处焊接有交叉布置的横向钢丝d，横向钢丝d长度为73mm，两端各超出横向圆环14mm，用于控制钢丝网架1在第一浇筑模具3和第二浇筑模具8中的横向位置，同时保证混凝土保护层厚度横向均匀。
如图6a、6b所示：所述第一浇筑模具3为钢材质，由两个带30°斜底板的半圆筒对接拼装而成，半圆筒内径为75mm，壁厚为6mm，底板厚度为6mm，长边高度为162.5mm，短边高度为12mm，其中一个半圆筒壁和半块斜底板边缘带有3mm宽、3mm高的凸起，另一个半圆筒壁和半块斜底板边缘带有3mm宽、3mm深的凹槽，浇注第一批次混凝土(旧混凝土基块)时，将凸起卡入凹槽；取出旧混凝土基块时，将凸起拔出凹槽。
如图7a、7b所示：所述套筒4为钢材质，由两个半圆筒对接拼装而成，半圆筒高度为130mm，内径为87mm，壁厚为6mm，其中一个半圆筒壁带有3mm宽、3mm高的凸起，另一个半圆筒壁带有3mm宽、3mm深的凹槽，放置所述第一浇筑模具3时，将凸起卡入凹槽，取出所述第一浇筑模具3时，将凸起拔出凹槽，每个半圆筒底部外壁中间位置设有一个带直径10mm螺栓孔的第一挑耳14，厚度为6mm，长度为60mm，宽度为20mm，螺栓孔距所述套筒4外壁30mm。
如图8a、8b所示：所述圆盘7为钢材质，直径为60mm，顶部焊有直径8mm的螺栓竖杆，下部均匀焊有4个直径5mm的半圆环挂耳。
如图9a、9b所示：所述第二浇筑模具8为钢材质，由两个带底板的半圆筒对接拼装而成，半圆筒高度为156.5mm，内径为75mm，壁厚为6mm，底板厚度为6mm，其中一个半圆筒壁和半块底板边缘带有3mm宽、3mm高的凸起，另一个半圆筒壁和半块底板边缘带有3mm宽、3mm深的凹槽，浇注第二批次混凝土(新混凝土基块)时，将凸起卡入凹槽，取出新旧混凝土基块时，将凸起拔出凹槽，每个半圆筒底部外壁中间位置设有一个带直径10mm螺栓孔的第二挑耳15，厚度为6mm，长度为60mm，宽度为20mm，螺栓孔距所述第二浇筑模具8外壁36mm。
所述新旧混凝土结合面斜剪试验件制作方法，包括以下步骤：
步骤1、将套筒4安装在台座6上；
步骤2、将第一浇筑模具3放入套筒4中；
步骤3、将4根高强尼龙线2一端系在第一钢丝网架1顶部，另一端系在圆盘7底部的4个挂耳上；
步骤4、将圆盘7安装在支架5的横杆9上，第一钢丝网架1放置于第一浇筑模具3内，调整横杆9安装高度，使第一钢丝网架1顶部到第一浇筑模具3顶面的距离满足要求；
步骤5、进行第一批次混凝土浇注获得旧混凝土基块；
步骤6、24h后，剪断高强尼龙线2，将第一浇筑模具3拆开并取出旧混凝土基块，进行标准养护；
步骤7、将养护好的旧混凝土基块的斜面做粗糙面处理后，斜面朝上放入第二浇筑模具8中；
步骤8、将第二浇筑模具8拼装并安装在台座6上；
步骤9、将4根高强尼龙线2一端系在第二钢丝网架16顶部，另一端系在圆盘7底部的4个挂耳上；
步骤10、将第二钢丝网架16放置于第二浇筑模具8内，调整横杆9安装高度，使第二钢丝网架16顶部到第二浇筑模具8顶面的距离满足要求；
步骤11、进行第二批次混凝土浇注以获得新混凝土基块；
步骤12、24h后，剪断高强尼龙线，将第二浇筑模具8拆开并取出新旧混凝土基块，进行标准养护，获得新旧混凝土结合面斜剪试验件。
Claims (8)
1.一种新旧混凝土结合面斜剪试验件制作工装，其特征在于：包括支架(5)、第一浇筑单元以及第二浇筑单元，所述第一浇筑单元包括带斜面且用于获得旧混凝土基块的第一浇筑模具(3)以及浇筑时吊挂在所述支架(5)上并位于第一浇筑模具(3)内用于增强旧混凝土基块强度的第一钢丝网架(1)，所述第二浇筑单元包括用于容纳旧混凝土基块并在旧混凝土基块的斜面上浇筑新混凝土基块的第二浇筑模具(8)以及浇筑时吊挂在所述支架(5)上并位于所述第二浇筑模具(8)内用于增强新混凝土基块强度的第二钢丝网架(16)；所述第一钢丝网架(1)、第二钢丝网架(16)的高度通过所述支架(5)调节。
2.如权利要求1所述的新旧混凝土结合面斜剪试验件制作工装，其特征在于：所述第一浇筑模具(3)由两个竖向布置的半圆筒插接拼装构成，所述第一浇筑模具(3)底端封闭且该封闭端为斜面，所述第一浇筑模具(3)外套设有套筒(4)，所述第一浇筑模具(3)通过所述套筒(4)固定安装在台座(6)上；所述第二浇筑模具(8)同样由两个竖向布置的半圆筒插接拼装构成，所述第二浇筑模具(8)底端封闭且固定安装在台座(6)上。
3.如权利要求2所述的新旧混凝土结合面斜剪试验件制作工装，其特征在于：所述第一钢丝网架(1)、第二钢丝网架(16)均包括由上向下间隔布置的横向圆环(a)以及倾斜布置的椭圆环(b)，所述横向圆环(a)设置有多个且所述横向圆环(a)与椭圆环(b)外侧周向上间隔布置有多根竖直钢丝(c)，所述横向圆环(a)以及椭圆环(b)与所述竖直钢丝(c)点焊后形成一体，所述横向圆环(a)上还点焊有两根交叉布置的横向钢丝(d)，所述横向钢丝(d)的端部延伸至所述横向圆环(a)的外侧，所述横向钢丝(d)的长度小于所述第一浇筑模具(3)以及第二浇筑模具(8)的内径。
4.如权利要求2所述的新旧混凝土结合面斜剪试验件制作工装，其特征在于：所述套筒(4)由两个竖向布置的半圆筒插接拼装构成，所述套筒(4)侧面设有对应布置且与所述台座固定的第一挑耳(14)；所述第二浇筑模具(8)侧面设有对应布置且与所述台座固定的第二挑耳(15)。
5.如权利要求2所述的新旧混凝土结合面斜剪试验件制作工装，其特征在于：所述支架(5)包括横杆(9)以及一对螺纹竖杆(10)，所述螺纹竖杆(10)固定安装在台座(6)上，所述横杆(9)两端分别设有供所述螺纹竖杆(10)上端插入的螺栓孔，所述螺纹竖杆(10)上设有与螺纹竖杆(10)螺纹配合并将所述横杆(9)固定在所述螺纹竖杆(10)上的限位螺母(12)，所述横杆(9)中间段设有所述第一钢丝网架(1)或第二钢丝网架(16)的吊装部件。
6.如权利要求3所述的新旧混凝土结合面斜剪试验件制作工装，其特征在于：所述第一浇筑模具(3)的轴线与所述第一浇筑模具(3)封闭端的斜面之间的夹角为30度。
7.如权利要求5所述的新旧混凝土结合面斜剪试验件制作工装，其特征在于：所述吊装部件包括圆盘(7)以及多根高强度尼龙线(2)，所述圆盘(7)一侧焊接有便于将圆盘(7)垂吊在所述横杆(9)上的螺栓柱，所述螺栓柱穿过所述横杆(9)上的螺栓孔后由紧固螺母(13)固定，所述圆盘(7)另一侧焊接有挂耳，所述尼龙线(2)上端与所述挂耳固定，所述尼龙线(2)下端与所述第一钢丝网架(1)或第二钢丝网架(16)固定。
8.一种如权利要求1～7任一项所述的新旧混凝土结合面斜剪试验件制作工装的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、将套筒(4)安装在台座(6)上；
步骤2、将第一浇筑模具(3)放入套筒(4)中；
步骤3、将4根高强尼龙线(2)一端系在第一钢丝网架(1)顶部，另一端系在圆盘(7)底部的4个挂耳上；
步骤4、将圆盘(7)安装在支架(5)的横杆(9)上，第一钢丝网架(1)放置于第一浇筑模具(3)内，调整横杆(9)安装高度，使第一钢丝网架(1)顶部到第一浇筑模具(3)顶面的距离满足要求；
步骤5、进行第一批次混凝土浇注获得旧混凝土基块；
步骤6、24h后，剪断高强尼龙线(2)，将第一浇筑模具(3)拆开并取出旧混凝土基块，进行标准养护；
步骤7、将养护好的旧混凝土基块的斜面做粗糙面处理后，斜面朝上放入第二浇筑模具(8)中；
步骤8、将第二浇筑模具(8)拼装并安装在台座(6)上；
步骤9、将4根高强尼龙线(2)一端系在第二钢丝网架(16)顶部，另一端系在圆盘(7)底部的4个挂耳上；
步骤10、将第二钢丝网架(16)放置于第二浇筑模具(8)内，调整横杆(9)安装高度，使第二钢丝网架(16)顶部到第二浇筑模具(8)顶面的距离满足要求；
步骤11、进行第二批次混凝土浇注以获得新混凝土基块；
步骤12、24h后，剪断高强尼龙线，将第二浇筑模具(8)拆开并取出新旧混凝土基块，进行标准养护，获得新旧混凝土结合面斜剪试验件。
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