CN113405885B - 一种离心混凝土标准试件的制备装置 - Google Patents

一种离心混凝土标准试件的制备装置 Download PDF

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Abstract

本发明是一种离心混凝土标准试件的制备装置,包括试件模具安装固定架,动力装置和变速装置,试件模具安装固定架的外边缘均匀嵌入若干个试件模具仓,每个试件模具仓用于固定对应的试件模具,试件模具内用于注入混凝土;试件模具安装固定架的中心轴固定安装有传动轴,动力装置通过变速装置与传动轴传动连接,动力装置用于带动传动轴转动并通过变速装置控制试件模具安装固定架的转动方向和转动速度。试件模具仓内安装有限位装置,限位装置用于对试件模具的外壁施压并将试件模具固定在预设位置。利用该种离心混凝土标准试件的制备装置能够通过相同离心工艺,制备与离心空心桩桩身混凝土性能相近的混凝土标准试样,从而更真实的检测离心空心桩的质量。

Description

一种离心混凝土标准试件的制备装置
技术领域
本发明涉及土木工程离心空心桩混凝土性能检测技术领域,具体的说是一种离心混凝土标准试件的制备装置。
背景技术
抗拔桩广泛应用于大型地下室抗浮,码头平台抗拔,悬索桥和斜拉桥的锚桩基础,大型船坞底板的桩基础等,一般包括空心方桩和空心管桩。空心方桩和空心管桩通常采用离心成型,强大的离心力使桩身混凝土密实成型,在早龄期即可获得较高的强度,与普通混凝土振捣成型有着明显区别。因此,采用振捣成型的混凝土标准试样用于检测空心桩混凝土的强度和耐久性,存在较大误差。而通过切割桩身进行抗压强度测试,一方面,桩的切割需要专业设备,运输切割均不方便,另一方面,由于桩身横截面尺寸较大,混凝土强度高,所需加载设备的荷载值特别大,一般需要10000kN的荷载能力,将会带来设备昂贵,检测不方便的问题。另外,由于桩的整个服役周期全在地下,特别是海洋环境或其他侵蚀环境下,桩身的耐久性也是必须考虑的问题,开展空心桩混凝土的抗渗、冻融等耐久性试验也有着迫切需要。而通过空心桩切割制备抗渗、冻融等耐久性试验所需的标准试样更加困难,目前还未见有实施案例,这些实际困难极大阻碍了空心桩混凝土性能检测,制约了空心桩的经济生产活动,也给桩基工程的安全带来一定隐患。
因此,制备具备同离心空心桩同等性能的混凝土标准试样,开展相应的性能测试,对于获取桩身承载力和耐久性有效参数,并指导空心桩安全、经济生产有着重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种离心混凝土标准试件的制备装置,利用该种离心混凝土标准试件的制备装置能够通过相同离心工艺,制备与离心空心桩桩身混凝土性能相近的混凝土标准试样,从而更真实的检测离心空心桩的质量。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
一种离心混凝土标准试件的制备装置,其特征在于,包括试件模具安装固定架,动力装置和变速装置,试件模具安装固定架的外边缘均匀嵌入若干个试件模具仓,每个试件模具仓用于固定对应的试件模具,试件模具内用于注入混凝土;
试件模具安装固定架的中心轴固定安装有传动轴,动力装置通过变速装置与传动轴传动连接,动力装置用于带动传动轴转动,并通过变速装置控制试件模具安装固定架的转动方向和转动速度,变速装置用于控制动力装置和传动轴之间的传动比。
试件模具仓内安装有限位装置,限位装置用于对试件模具的外壁施压并将试件模具固定在预设位置。
限位装置包括若干根螺纹杆和固定螺栓,试件模具仓的侧壁设置有固定螺栓,螺纹杆穿过固定螺栓伸入试件模具仓内部空间,螺纹杆与固定螺栓螺纹连接用于控制螺纹杆伸入试件模具仓内部空间的长度;
所述的试件模具放置在试件模具仓内的预设位置后,通过调整不同方向螺纹杆的伸入长度,利用螺纹杆端部对试件模具侧壁压紧完成对试件模具的定位。
试件模具包括柱状侧壁、盖板和压实板,柱状侧壁截面包括多边形和圆形;所述的盖板与柱状侧壁可拆卸连接,用于密封柱状侧壁;压实板设置在柱状侧壁内,盖板和压实板之间通过压缩弹簧连接,压缩弹簧的延伸方向为试件模具安装固定架旋转时的离心力方向,所述的压实板与柱状侧壁之间存在间隙。离心过程中,混凝土拌合物由于离心力作用逐渐密实,体积逐渐减小,压缩弹簧得到伸展,并在离心力的作用下推动压实板始终与混凝土表面贴紧,保证混凝土表面平整,多余的浆液从压实板与侧壁之间的间隙排出。
试件模具安装固定架竖直设置,传动轴两端均安装有轴承,传动轴两端的轴承均安装在固定基座上,所述的固定基座用于支撑试件模具安装固定架。
传动轴通过定位销与试件模具安装固定架固定连接,传动轴与试件模具安装固定架同步转动。
固定基座采用钢制桁架架构,固定基座的底部固定设置或安装有配重,固定基座内轴承的高度大于试件模具安装固定架的最大旋转半径。
变速装置包括同轴设置的主动轮和从动轮,动力装置的输出轴通过传动带与变速装置的主动轮传动连接,变速装置的从动轮通过传动带与传动轴传动连接,主动轮和从动轮的传动比为预设值,动力装置包括电力驱动电机和燃油发动机。
使用离心混凝土标准试件的制备装置制备离心混凝土标准试件的方法,其特征在于:具体步骤如下:
步骤1,采用生产离心空心桩同样配合比搅拌混凝土拌合物,根据标准试件尺寸精确计算制备标准试件所需的混凝土用量,按照计算得到的混凝土用量,将混凝土灌入试件模具,并用盖板和压实板封闭试件模具;
步骤2,将试件模具置入试件模具仓,通过螺纹杆和固定螺栓将试件模具在试件模具仓内固定;
步骤3,根据离心效果相同原理,使标准试件离心旋转与空心桩离心旋转具有相同的r*w2,其中r为旋转半径,w为旋转角速度,驱动动力装置,调整变速装置使试件模具安装固定架按照计算得到的旋转角速度进行旋转,旋转时间与离心空心桩旋转时间一致;
步骤4,将旋转离心作用成型的标准试件取下,采用与离心空心桩相同的养护条件进行养护,最终得到离心混凝土标准试件。
该种离心混凝土标准试件的制备装置能够达到的有益效果为:现有技术中,空心桩通常采用离心工艺生产,通过离心力成型的混凝土与普通振捣方式浇筑的混凝土有着明显不同,因此采用常规振捣成型的混凝土试件难以准确反映空心桩混凝土的真实性能,这给工程设计和安全评价带来了很大不确定性。而通过在桩身上切割试件的方式,操作困难代价过大,难以推广使用。本申请中公开的离心混凝土标准试件的制备装置能够制备与离心空心桩混凝土相同性能的标准试件,采用制备得到的离心混凝土标准试件开展试验,能够更真实的反应离心空心桩混凝土的性能,为设计和生产单位提供真实的参考依据。
附图说明
图1是本发明一种离心混凝土标准试件的制备装置的主视图。
图2是本发明一种离心混凝土标准试件的制备装置中试件模具安装固定架与固定基座安装组合的结构侧视示意图。
图3是本发明一种离心混凝土标准试件的制备装置中试件模具在试件模具仓中安装固定的结构示意图。
图4是本发明一种离心混凝土标准试件的制备装置中传动轴的结构示意图。
说明书附图说明:1、动力装置;11、传动轴;12、传动带;111、轴承;2、固定基座;3、试件模具安装固定架;31、试件模具仓;311、试件模具;312、固定螺栓;3111、盖板;3112、压实板;3113、压缩弹簧;4、变速装置。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述。
如图1和图2所示,包括试件模具安装固定架3,动力装置1和变速装置4,试件模具安装固定架3的外边缘均匀嵌入若干个试件模具仓31,每个试件模具仓31用于固定对应的试件模具311,试件模具311内用于注入混凝土;
试件模具安装固定架3的中心轴固定安装有传动轴11,动力装置1通过变速装置4与传动轴11传动连接,动力装置1用于带动传动轴11转动,并通过变速装置4控制试件模具安装固定架3的转动方向和转动速度,变速装置4用于控制动力装置1和传动轴11之间的传动比。
试件模具仓31内安装有限位装置,限位装置用于对试件模具311的外壁施压并将试件模具311固定在预设位置。
本实施例中,如图3所示,限位装置包括若干根螺纹杆和固定螺栓312,试件模具仓31的侧壁设置有固定螺栓312,螺纹杆穿过固定螺栓312伸入试件模具仓31内部空间,螺纹杆与固定螺栓312螺纹连接用于控制螺纹杆伸入试件模具仓31内部空间的长度;
所述的试件模具311放置在试件模具仓31内的预设位置后,通过调整不同方向螺纹杆的伸入长度,利用螺纹杆端部对试件模具311侧壁压紧完成对试件模具311的定位。
本实施例中,试件模具311包括柱状侧壁、盖板3111和压实板3112,柱状侧壁截面包括多边形和圆形;所述的盖板3111与柱状侧壁可拆卸连接,用于密封柱状侧壁;压实板3112设置在柱状侧壁内,盖板3111和压实板3112之间通过压缩弹簧3113连接,压缩弹簧3113的延伸方向为试件模具安装固定架3旋转时的离心力方向,所述的压实板3112与柱状侧壁之间存在间隙。离心过程中,混凝土拌合物由于离心力作用逐渐密实,体积逐渐减小,压缩弹簧得到伸展,并在离心力的作用下推动压实板始终与混凝土表面贴紧,保证混凝土表面平整,多余的浆液从压实板与侧壁之间的间隙排出。
本实施例中,如图2和图4所示,试件模具安装固定架3竖直设置,传动轴11两端均安装有轴承111,传动轴11两端的轴承111均安装在固定基座2上,所述的固定基座2用于支撑试件模具安装固定架3。
本实施例中,传动轴11通过定位销与试件模具安装固定架3固定连接,传动轴11与试件模具安装固定架3同步转动。
本实施例中,固定基座2采用钢制桁架架构,固定基座2的底部固定设置或安装有配重,固定基座2内轴承111的高度大于试件模具安装固定架3的最大旋转半径。
本实施例中,变速装置4包括同轴设置的主动轮和从动轮,动力装置1的输出轴通过传动带与变速装置4的主动轮传动连接,变速装置4的从动轮通过传动带与传动轴11传动连接,主动轮和从动轮的传动比为预设值,动力装置1包括电力驱动电机和燃油发动机。
进一步的,由于固定基座2可以采用三角形或方形桁架架构,通过植筋或螺栓固定于混凝土或钢结构基础上,确保了离心过程中结构的稳定性。
进一步的,试件模具仓31的每个侧面均设置有螺纹杆,螺纹杆与试件模具仓31对应的侧面垂直,多根螺纹杆的端部形成了多个支撑点,能够通过多点支撑对不同形状、不同位置的试件模具311进行支撑。
进一步的,离心混凝土标准试件的制备装置能够制备与离心空心桩混凝土相同性能的标准试件,避免了传统方案中在桩身上切割获得试件的缺陷。
使用离心混凝土标准试件的制备装置制备离心混凝土标准试件的方法,其特征在于:具体步骤如下:
步骤1,采用生产离心空心桩同样配合比搅拌混凝土拌合物,根据标准试件尺寸精确计算制备标准试件所需的混凝土用量,按照计算得到的混凝土用量,将混凝土灌入试件模具311,并用盖板3111和压实板3112封闭试件模具311;
步骤2,将试件模具311置入试件模具仓31,通过螺纹杆和固定螺栓312将试件模具311在试件模具仓31内固定;
步骤3,根据离心效果相同原理,使标准试件离心旋转与空心桩离心旋转具有相同的r*w2,其中r为旋转半径,w为旋转角速度,驱动动力装置1,调整变速装置4使试件模具安装固定架3按照计算得到的旋转角速度进行旋转,旋转时间与离心空心桩旋转时间一致;
步骤4,将旋转离心作用成型的标准试件取下,采用与离心空心桩相同的养护条件进行养护,最终得到离心混凝土标准试件。
以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种离心混凝土标准试件的制备装置,其特征在于,包括试件模具安装固定架(3),动力装置(1)和变速装置(4),试件模具安装固定架(3)的外边缘均匀嵌入若干个试件模具仓(31),每个试件模具仓(31)用于固定对应的试件模具(311),试件模具(311)内用于注入混凝土;试件模具(311)包括柱状侧壁、盖板(3111)和压实板(3112),柱状侧壁截面包括多边形和圆形;所述的盖板(3111)与柱状侧壁可拆卸连接,用于密封柱状侧壁;压实板(3112)设置在柱状侧壁内,盖板(3111)和压实板(3112)之间通过压缩弹簧(3113)连接,压缩弹簧(3113)的延伸方向为试件模具安装固定架(3)旋转时的离心力方向,所述的压实板(3112)与柱状侧壁之间存在间隙;
试件模具安装固定架(3)的中心轴固定安装有传动轴(11),动力装置(1)通过变速装置(4)与传动轴(11)传动连接,动力装置(1)用于带动传动轴(11)转动,并通过变速装置(4)控制试件模具安装固定架(3)的转动方向和转动速度,变速装置(4)用于控制动力装置(1)和传动轴(11)之间的传动比。
2.如权利要求1所述的一种离心混凝土标准试件的制备装置,其特征在于:试件模具仓(31)内安装有限位装置,限位装置用于对试件模具(311)的外壁施压并将试件模具(311)固定在预设位置。
3.如权利要求2所述的一种离心混凝土标准试件的制备装置,其特征在于:限位装置包括若干根螺纹杆和固定螺栓(312),试件模具仓(31)的侧壁设置有固定螺栓(312),螺纹杆穿过固定螺栓(312)伸入试件模具仓(31)内部空间,螺纹杆与固定螺栓(312)螺纹连接用于控制螺纹杆伸入试件模具仓(31)内部空间的长度;
所述的试件模具(311)放置在试件模具仓(31)内的预设位置后,通过调整不同方向螺纹杆的伸入长度,利用螺纹杆端部对试件模具(311)侧壁压紧完成对试件模具(311)的定位。
4.如权利要求1所述的一种离心混凝土标准试件的制备装置,其特征在于:试件模具安装固定架(3)竖直设置,传动轴(11)两端均安装有轴承(111),传动轴(11)两端的轴承(111)均安装在固定基座(2)上,所述的固定基座(2)用于支撑试件模具安装固定架(3)。
5.如权利要求4所述的一种离心混凝土标准试件的制备装置,其特征在于:传动轴(11)通过定位销与试件模具安装固定架(3)固定连接,传动轴(11)与试件模具安装固定架(3)同步转动。
6.如权利要求4所述的一种离心混凝土标准试件的制备装置,其特征在于:固定基座(2)采用钢制桁架架构,固定基座(2)的底部固定设置或安装有配重,固定基座(2)内轴承(111)的高度大于试件模具安装固定架(3)的最大旋转半径。
7.如权利要求1所述的一种离心混凝土标准试件的制备装置,其特征在于:变速装置(4)包括同轴设置的主动轮和从动轮,动力装置(1)的输出轴通过传动带与变速装置(4)的主动轮传动连接,变速装置(4)的从动轮通过传动带与传动轴(11)传动连接,主动轮和从动轮的传动比为预设值,动力装置(1)包括电力驱动电机和燃油发动机。
8.使用如权利要求1所述的离心混凝土标准试件的制备装置制备离心混凝土标准试件的方法,其特征在于:具体步骤如下:
步骤1,采用生产离心空心桩同样配合比搅拌混凝土拌合物,根据标准试件尺寸精确计算制备标准试件所需的混凝土用量,按照计算得到的混凝土用量,将混凝土灌入试件模具(311),并用盖板(3111)和压实板(3112)封闭试件模具(311);
步骤2,将试件模具(311)置入试件模具仓(31),通过螺纹杆和固定螺栓(312)将试件模具(311)在试件模具仓(31)内固定;
步骤3,根据离心效果相同原理,使标准试件离心旋转与空心桩离心旋转具有相同的r*w2,其中r为旋转半径,w为旋转角速度,驱动动力装置(1),调整变速装置(4)使试件模具安装固定架(3)按照计算得到的旋转角速度进行旋转,旋转时间与离心空心桩旋转时间一致;
步骤4,将旋转离心作用成型的标准试件取下,采用与离心空心桩相同的养护条件进行养护,最终得到离心混凝土标准试件。
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Application publication date: 20210917

Assignee: Nanjing Huilian Building Materials Technology Development Co.,Ltd.

Assignor: JINLING INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2024980009686

Denomination of invention: A preparation device for centrifugal concrete standard specimens

Granted publication date: 20221220

License type: Common License

Record date: 20240715