CN110672455A - 自密实混凝土匀质性测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种自密实混凝土匀质性测试装置及方法，涉及混凝土测试技术领域。自密实混凝土匀质性测试装置包括可调节水平度的给料斗、可调节水平度的的水平基板及位于给料斗和水平基板之间的测试箱；测试箱由至少四个分测试箱拼接组成，测试箱具有用于接收排料孔排出混凝土的接料槽及分别设于各个分测试箱上的测试槽，各个测试槽沿排料孔的周向均匀布置且均与接料槽连通。自密实混凝土匀质性测试方法是利用上述自密实混凝土匀质性测试装置使给料斗内的混凝土落下至接料槽并扩散至各个测试槽内，计算混凝土的重量偏差率和重量偏差标准差评价混凝土的匀质性。本申请提供的自密实混凝土匀质性测试装置及方法能够准确快捷的测试自密实混凝土的匀质性。

Description

自密实混凝土匀质性测试装置及方法

技术领域

本申请涉及混凝土测试领域，具体而言，涉及一种自密实混凝土匀质性测试装置及方法。

背景技术

匀质性是指不同单位体积混凝土之间各组分分布的均匀程度，当混凝土材料组成及掺量相同时，其性能取决于匀质性的好坏。理论上匀质性好的混凝土在拌合、运输、浇筑、振捣及静置过程中能有效平衡材料本身的限制，不易产生分层、跑浆、泌浆、离析等现象，且在结构实体中匀质性好的混凝土的抗钢筋干扰性强，强度分布均匀，尤其是对大流态混凝土中这种优势更显著，匀质性直接影响硬化混凝土的密实度、实体强度、抗渗性能、开裂性等，匀质性的好坏是现代高性能混凝土十分重要的和易性指标之一。

目前，国内外关于混凝土匀质性的评价还无统一的方法，主要是因为混凝土为非牛顿流体，其内部很难用模型或公式准确反映和量化匀质性，通常用常规方法或主观辅助来侧面判断，如坍落扩展度、U型箱试验、J环试验、泌水率、分层度、目测骨料分布情况等，但是这些方法并不能直观的给出混凝土的匀质性指标。

因此，需要一种适用于自密实混凝土的匀质性评价方法和测试装置。

发明内容

本申请的目的在于提供一种自密实混凝土匀质性测试装置及方法，其能够准确快捷的测试自密实混凝土的匀质性。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种自密实混凝土匀质性测试装置，其包括底部具有排料孔的给料斗、用于支撑给料斗的料斗框架、与料斗框架连接的至少四个料斗支撑柱、设于给料斗下方的水平基板、用于支撑水平基板的测试支撑框架、用于支撑测试支撑框架的至少四个测试支撑柱及位于给料斗和水平基板之间的测试箱，给料斗连接有用于开闭排料孔的挡板，每个料斗支撑柱的底壁均通过螺纹连接有第一高度调节螺栓，每个测试支撑柱的底壁均通过螺纹连接有第二高度调节螺栓；测试箱由至少四个分测试箱拼接组成，测试箱具有用于接收排料孔排出混凝土的接料槽及分别设于各个分测试箱上的测试槽，各个测试槽沿排料孔的周向均匀布置且均与接料槽连通。

在一些可选的实施方案中，分测试箱包括矩形的底板，底板的一端和两侧边缘分别凸起形成边缘板，底板的另一端延伸形成三角形的拼接板。

在一些可选的实施方案中，料斗框架连接有第一水平泡。

在一些可选的实施方案中，测试支撑框架连接有至少一个第二水平泡。

在一些可选的实施方案中，水平基板上设有与分测试箱一一对应的限位组件，限位组件用于限定分测试箱的位置。

在一些可选的实施方案中，限位组件包括至少一个L形的限位挡肩，限位挡肩的两端分别与分测试箱的端部和测试支撑框架可拆卸地连接。

在一些可选的实施方案中，限位组件包括至少两条限位挡条，至少两条限位挡条分别位于分测试箱的两侧且与测试支撑框架可拆卸地连接。

在一些可选的实施方案中，排料孔和接料槽底壁之间的距离为30～50cm。

第二方面，本申请实施例提供了一种自密实混凝土匀质性测试方法，是使用第一方面的自密实混凝土匀质性测试装置进行的，包括以下步骤：

将待测试混凝土加入到给料斗内，记录待测试混凝土和给料斗的总重量G_c及各个分测试箱的重量W_i0；

打开给料斗底部的挡板，使待测试混凝土依次流入接料槽及各个测试槽，记录混凝土排空时间t_i及残留有混凝土的给料斗重量G₀；

测试结束后，记录测试箱和待测试混凝土的总重量为W_i；

按以下公式计算待测试混凝土的重量偏差率C_i，其中N为分测试箱的数量：

按以下公式计算待测试混凝土的重量偏差标准差σ_c：

其中，σ_c越接近零，混凝土的匀质性越好。

本申请的有益效果是：本申请实施例提供的自密实混凝土匀质性测试装置及方法具有以下优点：

1、评价客观准确。本申请提供的自密实混凝土匀质性测试装置及方法采用重量偏差率、重量偏差标准差作为匀质性评价指标，能从宏观质量角度衡量不同静置时间下混凝土的实际匀质性，评价较真实准确且客观。

2、测试快捷：本申请提供的自密实混凝土匀质性测试装置及方法不仅可在混凝土拌合完毕和浇筑前快速测得初始匀质性情况，还可测试不同静置时间下的匀质性情况。

3、操作简便：本申请提供的自密实混凝土匀质性测试装置安装、操作过程简单，测试人员经简单培训后可独立完成测试过程。

4、便于推广：本申请提供的自密实混凝土匀质性测试装置制作精度不高，造价便宜。

5、本申请提供的自密实混凝土匀质性测试装置及方法特别适用于静置状态下不易评判的自密实或大流态混凝土。初始明显分层、泌水泌浆跑浆、包裹性差等和易性不良的混凝土，常规检测手段定性评判即可。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的自密实混凝土匀质性测试装置的第一视角的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的自密实混凝土匀质性测试装置的第二视角的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的自密实混凝土匀质性测试装置中测试箱(未显示把手)的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的自密实混凝土匀质性测试装置中分测试箱(未显示把手)的结构示意图。

图中：100、给料斗；110、排料孔；111、料斗把手；112、连接螺栓；120、挡板；130、料斗框架；140、料斗支撑柱；150、第一水平泡；160、第一高度调节螺栓；200、测试箱；210、分测试箱；211、底板；212、边缘板；213、拼接板；214、把手；220、接料槽；230、测试槽；240、测试支撑架；241、测试支撑框架；242、测试支撑柱；243、第二水平泡；244、第二高度调节螺栓；245、水平基板；250、限位挡肩；251、限位挡条；252、固定螺栓。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以下结合实施例对本申请的自密实混凝土匀质性测试装置及方法的特征和性能作进一步的详细描述。

如图1、图2、图3和图4所示，本申请实施例提供一种自密实混凝土匀质性测试装置，其包括底部具有排料孔110的给料斗100、用于支撑给料斗100外壁的矩形的料斗框架130、分别与料斗框架130四角连接的四个料斗支撑柱140、设于给料斗100下方的测试箱200及用于支撑测试箱200的测试支撑架240，给料斗100的底部通过连接螺栓112连接有用于开闭排料孔110的挡板120，给料斗100的外壁连接有相对布置的两个料斗把手111，料斗框架130连接有第一水平泡150，每个料斗支撑柱140的底壁均通过螺纹连接有第一高度调节螺栓160；测试箱200由四个分测试箱210拼接组成，每个分测试箱210均包括矩形的底板211，底板211的一端和两侧边缘分别凸起形成边缘板212，另一端延伸形成三角形的拼接板213，测试箱200具有用于接收排料孔110排出混凝土的接料槽220及四个分别设于分测试箱210上的测试槽230，四个测试槽230沿排料孔110的周向均匀布置且均与接料槽220连通，四个分测试箱210一端的拼接板213相互抵压拼接是四个分测试箱210组成十字形的测试箱200，测试箱200的顶部形成由接料槽220和四个测试槽230连通组成的十字形的槽以容纳混凝土并供混凝土分散；每个分测试箱210远离接料槽220一端的边缘板212连接有把手214，排料孔110和接料槽220底壁之间的距离为40cm，测试箱200由有机玻璃制备得到。

测试支撑架240包括矩形的测试支撑框架241及用于支撑测试支撑框架241四角的四个测试支撑柱242，测试支撑框架241的四边分别连接有一个第二水平泡243，每个测试支撑柱242的底壁均通过螺纹连接有第二高度调节螺栓244，测试支撑框架241上设有用于支撑测试箱200的十字形的水平基板245，水平基板245上设有与分测试箱210一一对应的限位组件，限位组件用于限定对应的分测试箱210的位置；限位组件包括L形的限位挡肩250及两条平行布置的限位挡条251，限位挡肩250的一端分别与分测试箱210远离接料槽220一端的端部通过固定螺栓252可拆卸地连接，另一端与测试支撑框架241通过固定螺栓252可拆卸地连接，两条限位挡条251分别位于分测试箱210的两侧且与测试支撑框架241可拆卸地连接，水平基板245由电木制备得到。

本申请实施例提供了一种自密实混凝土匀质性测试方法，其是使用上述的自密实混凝土匀质性测试装置进行的，包括以下步骤：

首先旋转料斗框架130四角连接的四个料斗支撑柱140底部的四个第一高度调节螺栓160，调节四个料斗支撑柱140的高度，直至料斗框架130连接的第一水平泡150显示水平，使料斗框架130顶部支撑的给料斗100保持水平，随后旋转测试支撑框架241四角的四个测试支撑柱242底部连接的第二高度调节螺栓244，调节四个测试支撑柱242的高度，直至测试支撑框架241四边分别连接的第二水平泡243显示水平，使测试支撑框架241底部的水平基板245上设置的测试箱200处于水平状态，保持测试精度；

预先称重和记录分测试箱210的重量W_i0，将四个分测试箱210放置于水平基板245上且一端相互抵压拼接形成十字形的测试箱200，随后将待测试混凝土加入到给料斗100内，记录待测试混凝土及给料斗100的总重量G_c，并记录待测试混凝土的静置时间T_i

打开给料斗100底部的挡板120，使待测试混凝土依次流入测试箱200中部的接料槽220及各个分测试箱210的测试槽230内，记录混凝土排空时间t_i，随后称重残留有混凝土的给料斗100重量G₀；

测试结束后，记录测试箱200和待测试混凝土的总重量为W_i；

按以下公式计算待测试混凝土的重量偏差率C_i，并根据重量偏差率C_i计算得到重量偏差标准差σ_c，其中N为分测试箱210的数量，N等于4：

其中，σ_c越接近零，混凝土的匀质性越好，分别测试并计算多个混凝土静置时间T_i时的重量偏差标准差σ_c，两个时间下的σ_c越接近，混凝土的匀质性越好。

本申请实施例提供的自密实混凝土匀质性测试装置及方法采用水平布置的水平基板245支撑四个分测试箱210拼接组成的测试箱200与给料斗100配合进行测试，使给料斗100底部排料孔110流下的混凝土落到测试箱200中部的接料槽220，并使接料槽220内的混凝土进一步的扩散至沿排料孔110周向均匀间隔布置的四个测试槽230中，随后通过计算混凝土的重量偏差率C_i和重量偏差标准差σ_c评价混凝土的匀质性，通过设置水平布置的水平基板245支撑测试箱200，能够保证测试箱200的整体水平度，并通过第二高度调节螺栓244控制各个测试槽230的高度和平整度，从而避免漏浆和产生试验误差，通过设置四个沿排料孔110周向均匀间隔布置且与接料槽220连接的测试槽230，能够保证混凝土均匀的从接料槽220扩散至四个测试槽230中，进而提高测量结果的精度和准确性。

其中，排料孔110和接料槽220底壁之间的距离为30-50cm之间时能够保证测试的准确性，此高度区间一方面具有一定的高度能够便于操作，另一方面也能够避免高度太高时，混凝土落下时冲击力大导致产生溃散影响混凝土的扩散和测试。

以下结合实际测试对本申请实施例提供的自密实混凝土匀质性测试方法进行说明。

按上述自密实混凝土匀质性测试方法测试五种自密实混凝土、大流态混凝土在混凝土静置时间T_i为0min和5min时的匀质性，实验结果如下表1所示：

表1本申请实施例自密实混凝土匀质性测试方法测试混凝土性能

从表1中的实施例1至实施例5的测试结果可知，0min时的匀质性优劣顺序为：实施例4>实施例2>实施例3>实施例1>实施例5；5min时的匀质性优劣顺序为：实施例4>实施例2>实施例1>实施例3>实施例5；从差值情况看，静置后匀质性降低的优劣顺序为：实施例2>实施例4>实施例1>实施例5>实施例3；从初始排空时间看，实施例4<实施例5<实施例1>实施例2>实施例3。综合来看，匀质性的优劣排序为：实施例4>实施例2>实施例1>实施例3>实施例5。

对比实施例1和实施例5，初始匀质性较差的混凝土，静置后的匀质性通常会更差；对比实施例2至实施例4，初始匀质性较好的混凝土，静置后的匀质性不一定好。σ_c差值的变化直接表明混凝土的稳定性变化，匀质性好的混凝土，其稳定性一定好，比如实施例4、实施例1；排空时间结果间接反映出混凝土的黏聚性变化，但黏聚性仅是匀质性好坏的某一方面，因为黏聚性受胶凝材料用量及搭配比例、砂率、骨料粒径、用水量、减水剂、坍落度等诸多因素影响，因此排空时间高低与匀质性好坏无直接规律性关系，以上这些数据和结论与实际混凝土和易性规律是基本一致的。

在一些可选的实施例中，自密实混凝土匀质性测试装置中的测试箱200还可以由五个、六个、七个、八个或八个以上的分测试箱210可拆卸地拼接组成，相对应的，测试箱200可以具有接料槽220及五个、六个、七个、八个或八个分别设于对应分测试箱210上且与接料槽220连通的测试槽230，同时对应的，计算待测试混凝土的重量偏差率C_i和重量偏差标准差σ_c时，分测试箱210的数量N为5、6、7、8或8以上。可选的，水平基板还可以使用塑钢；可选的，测试箱210还可以选用铁板或钢板。

在一些可选的实施例中，料斗框架130连接的第一水平泡150的数量还可以为两个、三个、四个或四个以上。可选的，测试支撑框架241连接得第二水平泡243的数量还可以为一个、两个、三个、五个个或五个以上。可选的，用于支撑料斗框架130的料斗支撑柱140的数量还可以为四个、五个或五个以上；可选的，用于支撑测试支撑框架241的测试支撑柱242的数量还可以为三个、五个或五个以上。

以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (9)

1.一种自密实混凝土匀质性测试装置，其特征在于，其包括底部具有排料孔的给料斗、用于支撑所述给料斗的料斗框架、与所述料斗框架连接的至少四个料斗支撑柱、设于所述给料斗下方的水平基板、用于支撑所述水平基板的测试支撑框架、用于支撑所述测试支撑框架的至少四个测试支撑柱及位于所述给料斗和所述水平基板之间的测试箱，所述给料斗连接有用于开闭所述排料孔的挡板，每个所述料斗支撑柱的底壁均通过螺纹连接有第一高度调节螺栓，每个所述测试支撑柱的底壁均通过螺纹连接有第二高度调节螺栓；所述测试箱由至少四个分测试箱拼接组成，所述测试箱具有用于接收所述排料孔排出混凝土的接料槽及分别设于各个所述分测试箱上的测试槽，各个所述测试槽沿所述排料孔的周向均匀布置且均与所述接料槽连通。

2.根据权利要求1所述的自密实混凝土匀质性测试装置，其特征在于，所述分测试箱包括矩形的底板，所述底板的一端和两侧边缘分别凸起形成边缘板，所述底板的另一端延伸形成三角形的拼接板。

3.根据权利要求1所述的自密实混凝土匀质性测试装置，其特征在于，所述料斗框架连接有第一水平泡。

4.根据权利要求1所述的自密实混凝土匀质性测试装置，其特征在于，所述测试支撑框架连接有至少一个第二水平泡。

5.根据权利要求1所述的自密实混凝土匀质性测试装置，其特征在于，所述水平基板上设有与所述分测试箱一一对应的限位组件，所述限位组件用于限定所述分测试箱的位置。

6.根据权利要求5所述的自密实混凝土匀质性测试装置，其特征在于，所述限位组件包括至少一个L形的限位挡肩，所述限位挡肩的两端分别与所述分测试箱的端部和所述测试支撑框架可拆卸地连接。

7.根据权利要求5所述的自密实混凝土匀质性测试装置，其特征在于，所述限位组件包括至少两条限位挡条，至少两条所述限位挡条分别位于所述分测试箱的两侧且与所述测试支撑框架可拆卸地连接。

8.根据权利要求1所述的自密实混凝土匀质性测试装置，其特征在于，所述排料孔和所述接料槽底壁之间的距离为30～50cm。

9.一种自密实混凝土匀质性测试方法，是使用如权利要求1-8中任一项所述的自密实混凝土匀质性测试装置进行的，其特征在于，包括以下步骤：

将待测试混凝土加入到给料斗内，记录待测试混凝土和给料斗的总重量G_c及各个分测试箱的重量W_i0；

打开给料斗底部的挡板，使待测试混凝土依次流入接料槽及各个测试槽，记录混凝土排空时间t_i及残留有混凝土的给料斗重量G₀；

测试结束后，记录测试箱和待测试混凝土的总重量为W_i；

按以下公式计算待测试混凝土的重量偏差率C_i，其中N为分测试箱的数量：

按以下公式计算待测试混凝土的重量偏差标准差σ_c：

其中，σ_c越接近零，混凝土的匀质性越好。

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