CN113702128A - 一种钢管混凝土试件的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种钢管混凝土试件的制作方法，包括以下步骤：S1：制作管片，在管片的内壁用板条围出缺陷形状；S2：制作缺陷体，在缺陷区域内设置弹性袋，在弹性袋内装入填充颗粒，将弹性袋内的气体抽出，再封闭弹性袋的袋口，形成缺陷体；S3：将缺陷体固定设置在钢管内的缺陷区域处；S4：将钢管下端采用密封措施；S5：在钢管内浇筑混凝土，钢管上端采用密封措施；S6：混凝土达到设定强度后，取出填充颗粒和弹性袋。本申请提供的钢管混凝土试件的制作方法，在管片和板条中放入装有填充颗粒的弹性袋，制成缺陷体；然后将缺陷体固定在钢管内部，浇筑混凝土成型，最后将弹性袋和填充颗粒排出，形成钢管混凝土试件，降低了操作难度，提高了制作的成功率。
Description
技术领域
本发明涉及结构检测技术领域，尤其涉及一种钢管混凝土试件的制作方法。
背景技术
近些年，钢管混凝土在超高层建筑和大跨桥梁中得到广泛应用，其截面以圆形为主。钢管和混凝土相辅相成，一方面钢管类似箍筋，使得混凝土三向受压，抗压能力增强，另一方面，内填混凝土又解决了钢管潜在的失稳问题。
随着实际工程中钢管混凝土应用的增多，发现很多内部混凝土和钢管内表面存在空隙，空隙厚度大的称为脱空，间隙厚度很小的一般称为脱粘。钢管混凝土拱桥的拱肋暴露在野外，且采用泵送混凝土灌注，一般认为，按照相关的工艺标准进行施工，混凝土的内部即可达到密实，但混凝土和钢管间的脱空不可避免。脱空的主要原因是混凝土在形成强度过程中的干缩，使用过程中温度作用下混凝土径向收缩，或钢管径向膨胀造成的二者脱离等。在建筑结构中，主要是这种界面脱离造成径向的脱粘。脱空直接影响钢管和混凝土的共同作用，且多数设计规范目前尚未考虑脱空的影响。
从外表无法观察钢管内部混凝土的状况，如何检测实际工程结构中钢管混凝土的脱空引起了关注。现行检测方法主要有超声波法，敲击法，瞬态冲击法和压电陶瓷法等。为研究各种检测方法的检测效果，主要是对脱空区域和脱空深度的检测，需要制作钢管混凝土脱空检测试件，对设计的已知缺陷进行测试，对各种检测方法进行校准和标定，确定采用各种方法时对应的定量方法。
在钢管混凝土试件内制作出一个特定的脱空缺陷比较困难。目前有在钢管内壁粘贴泡沫块的制作方法，但泡沫块的存在影响振动中弹性波的传播，特别是在缺陷外部的钢管上敲击时，泡沫块影响产生的声音的声幅和频率组成。泡沫块也影响利用温度场对缺陷的检测。由于试件的混凝土在形成强度过程中的干缩，在设定的脱空缺陷范围以外，常出现钢管和混凝土脱粘，影响测试结果。
发明内容
本申请提供一种钢管混凝土试件的制作方法，解决了现有技术中制作特定脱空缺陷的检测试件技术难度大的技术问题。
本申请提供一种钢管混凝土试件的制作方法，钢管混凝土试件由钢管和混凝土组成，所述方法包括以下步骤：
S1：制作管片，管片的内径与试件的所述钢管内径相同，在所述管片的内壁用板条围出缺陷形状，在围成的缺陷区域内的所述管片上钻设第一通孔；
S2：制作缺陷体，将所述管片平置，凹侧向上，在缺陷区域内放置弹性袋，在所述弹性袋内装入填充颗粒，所述弹性袋的袋口向下伸出所述第一通孔，按压所述弹性袋，使填充颗粒充满整个缺陷区域，将多余的填充颗粒从所述弹性袋的袋口排出，使填充颗粒的整体厚度与脱空缺陷的厚度相同；用一压板固定所述弹性袋的外露侧，所述压板连同所述管片整体上下翻转，所述弹性袋的袋口朝上；抽出所述弹性袋内的气体，再封闭所述弹性袋的袋口，形成缺陷体；
S3：在所述钢管预定的缺陷区域内钻设第二通孔，将缺陷体固定设置在所述钢管内的缺陷区域处，缺陷体对应所述弹性袋的袋口部分插入第二通孔，将所述弹性袋的袋口部分与第二通孔密封处理；
S4：将所述钢管两端采用端部抗脱粘措施，下端采用密封措施；
S5：在所述钢管内浇筑混凝土，所述钢管上端采用密封措施；
S6：混凝土达到设定强度后，打开弹性袋的袋口，放出填充颗粒，拖出弹性袋，焊接封闭钢管上的第二通孔，并打磨外表面。
在一些实施例中，在步骤S2中，用圆棒辊压外露的弹性袋，使装有填充颗粒的弹性袋厚度与脱空缺陷的厚度相同。
在一些实施例中，所述填充颗粒的材质为铁磁性材料，在步骤S3中，在钢管外表面用磁铁块将缺陷体固定在钢管内壁上。
在一些实施例中，所述端部抗脱粘措施为在靠近两端的所述钢管壁上，均钻有数个沿圆周分布的螺栓孔，向所述钢管内安装螺栓，每个螺杆在所述钢管内、外均有螺母，拧紧两个螺母将相应的螺栓固定。
在一些实施例中，所述钢管各端的螺栓组成一层，到所在端部的距离至少为5公分。
在一些实施例中，所述钢管每端的螺栓组成两层，层间距至少为5公分。
在一些实施例中，所述钢管外侧的螺母垫有橡胶垫，确保对应的螺栓孔密闭。
在一些实施例中，在步骤S5中，在所述钢管上方放置外径小于钢管内径的垫板，在所述垫板上放置配重块。
在一些实施例中，所述密封措施为在钢管两端安装密封盖，且在密封盖与钢管外表面的接缝处缠绕密封胶带。
在一些实施例中，所述密封盖的材质为橡胶。
本申请有益效果如下：
1、本申请提供的钢管混凝土试件的制作方法，在管片和板条中放入装有填充颗粒的弹性袋，排出多余的填充颗粒，通过将弹性袋中的气体排出，使弹性袋将填充颗粒定型，制成缺陷体；然后将缺陷体固定在钢管内部预定的缺陷区域，浇筑混凝土成型，最后将弹性袋和填充颗粒排出，形成钢管混凝土试件，降低了操作难度，提高了制作的成功率；
2、通过在混凝土和钢管间增加螺栓连接，在端口部位将二者牢固连接在一起，避免出现脱粘；
3、通过在浇筑后的混凝土顶部放置圆形垫板和配重，对钢管内的混凝土加压，可避免在混凝土形成强度阶段干缩，钢管内环向拉力可对混凝土提供一定的套箍力，避免混凝土与钢管脱粘，且该操作简单，效果好；
4、在钢管两端安装密封盖，且采用了防水胶带，确保了钢管两端不会因为混凝土暴露在空气中，失水干缩引起端部脱粘，否则钢管端部脱粘会快速扩展到整个试件；
5、本方案需要增加的材料少，费用低，且不增加试件制作难度；在试验结束后拆除试件时，只需用风镐凿除试件端部部分混凝土，卸除螺栓，采用敲击或加热等方法，即可使钢管和内部的混凝土快速脱粘，便于拆除，方便采用该钢管制作其它试件，钢管的重复利用可减少试验费用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
图1为本申请过试件中心线和脱空缺陷的竖剖示意图；
图2为本申请试件中过螺栓中心线的试件横截面示意图；
图3为本申请中脱空缺陷的正视示意图(图中未示出钢管)；
图4为本申请中过脱空缺陷的试件横断面示意图；
图5为本申请制作中的缺陷体的轴向剖视示意图；
图6为本申请制作中的缺陷体的俯视示意图；
图7为本申请制作中的缺陷体的横向剖视示意图；
图8为本申请中抽气状态的缺陷体的横向剖视示意图；
图9为本申请中缺陷体的横向剖视示意图；
图10为本申请中混凝土养护过程中的试件的竖剖示意图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种钢管混凝土试件的制作方法，解决了现有技术中制作特定脱空缺陷的检测试件技术难度大的技术问题。
本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
如图1、3、4所示，本申请提供一种钢管混凝土试件的制作方法，钢管混凝土试件由钢管1和混凝土2组成，钢管1的内径为610mm，壁厚为10mm，高度为1500mm；脱空缺陷3位于钢管1的中部，脱空缺陷3的厚度为15mm，沿钢管1轴向长250mm，沿钢管1的周向对应的圆心角为20度。
所述方法包括以下步骤：
S1：制作管片11，管片11的内径与试件的所述钢管1内径相同，具体的，截取与试件中钢管1同规格的一段管材，并沿轴向分割，得到管片11，如图5、6、7、8所示，在所述管片11的内壁用板条15围出缺陷形状，板条15的高度为30mm，将板条15与管片11焊接，在围成的缺陷区域内的所述管片11上钻设第一通孔，第一通孔的直径为10mm；
S2：制作缺陷体17，如图9所示，将所述管片11平置，凹侧向上，在缺陷区域内设置弹性袋8，弹性袋8为橡胶袋，在所述弹性袋8内装入填充颗粒9，填充颗粒9铁磁性材料，优选钢珠，钢珠表面光洁，便于钢珠从弹性袋8中排出，所述弹性袋8的袋口向下伸出所述第一通孔，按压所述弹性袋8，使填充颗粒9充满整个缺陷区域，用圆棒14辊压外露的弹性袋8，将多余的填充颗粒9从所述弹性袋8的袋口排出，使填充颗粒9的整体厚度与脱空缺陷3的厚度相同，进而使弹性袋8远离管片11的一侧更平整，提高了缺陷体17的制作效果；用一压板19固定所述弹性袋8的外露侧，压板19的端面为曲面，压板19取自一段管材，压板19凸侧面半径为595mm，所述压板19连同所述管片11整体上下翻转，所述弹性袋8的袋口朝上；用抽气管将所述弹性袋8内的气体抽出，再封闭所述弹性袋8的袋口，形成缺陷体17，使装有钢珠的橡胶袋厚度降到15mm；打开压板19，取出由橡胶袋、钢珠和塞子10组成的缺陷体17；
S3：在所述钢管1预定的缺陷区域内钻设第二通孔，第二通孔的直径为10mm，将缺陷体17固定设置在所述钢管1内的缺陷区域处，在钢管1外表面用磁铁块18将缺陷体17固定在钢管1内壁上，通过在钢管1外表面对应缺陷体17位置设置磁铁，对钢管1内部的缺陷体17进行吸引，使缺陷体17进行固定。缺陷体17对应所述弹性袋8的袋口部分插入第二通孔，弹性袋8穿过第二通孔的袋口外露，用凡士林封闭缺陷体17与钢管1内壁的接触缝隙，避免混凝土2从第二通孔中漏出；
S4：如图2所示，在靠近两端的所述钢管1壁上，均钻有数个沿圆周分布的螺栓孔，螺栓孔与对应的钢管1端部的距离为100mm，螺栓孔的个数为8个沿圆周均匀分布，向所述钢管1内安装螺栓6，每个螺杆在所述钢管1内、外均有螺母，拧紧两个螺母将相应的螺栓6固定，通过在混凝土2和钢管1间增加螺栓6连接，将二者牢固连接在一起，避免钢管1的端部出现脱粘；将所述螺栓6的螺栓6头设置在所述钢管1内，所述钢管1外侧的螺母垫有橡胶垫，确保对应的螺栓孔密闭。将所述钢管1下端安装密封盖4，且采用了胶带7进行密封，密封盖4的材质为橡胶，橡胶密封盖4的厚度为2mm；
S5：在所述钢管1内浇筑混凝土2，如图10所示，所述钢管1上端安装密封盖4，且采用了胶带7进行密封。两端的密封措施确保了钢管1两端不会因为混凝土2暴露在空气中，失水干缩引起端部脱粘，否则端部脱粘会快速扩展到整个试件；在所述钢管1上方放置外径小于钢管1内径的垫板12，垫板12直径为600mm，在垫板12上放置配重块13，对钢管1内的混凝土2加压，可避免在混凝土2形成强度阶段干缩，钢管1内环向拉力可对混凝土2提供一定的套箍力，避免混凝土2与钢管1脱粘，且该操作简单，效果好。
S6：混凝土2达到设定强度后，打开弹性袋8的袋口，放出填充颗粒9，拖出弹性袋8，焊接封闭钢管1上的第二通孔，并打磨外表面。
在试验结束后拆除试件时，只需用风镐凿除试件端部部分混凝土2，卸除螺栓6，采用敲击或加热等方法，即可使钢管1和内部的混凝土2快速脱粘，便于拆除，方便采用该钢管1制作其它试件，钢管1的重复利用可减少试验费用。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种钢管混凝土试件的制作方法，其特征在于，钢管混凝土试件由钢管和混凝土组成，所述方法包括以下步骤：
S1：制作管片，管片的内径与试件的所述钢管内径相同，在所述管片的内壁用板条围出缺陷形状，在围成的缺陷区域内的所述管片上钻设第一通孔；
S2：制作缺陷体，将所述管片平置，凹侧向上，在缺陷区域内放置弹性袋，在所述弹性袋内装入填充颗粒，所述弹性袋的袋口向下伸出所述第一通孔，按压所述弹性袋，使填充颗粒充满整个缺陷区域，将多余的填充颗粒从所述弹性袋的袋口排出，使填充颗粒的整体厚度与脱空缺陷的厚度相同；用一压板固定所述弹性袋的外露侧，所述压板连同所述管片整体上下翻转，所述弹性袋的袋口朝上；抽出所述弹性袋内的气体，再封闭所述弹性袋的袋口，形成缺陷体；
S3：在所述钢管预定的缺陷区域内钻设第二通孔，将缺陷体固定设置在所述钢管内的缺陷区域处，缺陷体对应所述弹性袋的袋口部分插入第二通孔，将所述弹性袋的袋口部分与第二通孔密封处理；
S4：将所述钢管两端采用端部抗脱粘措施，下端采用密封措施；
S5：在所述钢管内浇筑混凝土，所述钢管上端采用密封措施；
S6：混凝土达到设定强度后，打开弹性袋的袋口，放出填充颗粒，拖出弹性袋，焊接封闭钢管上的第二通孔，并打磨外表面。
2.如权利要求1所述的钢管混凝土试件的制作方法，其特征在于，在步骤S2中，用圆棒辊压外露的弹性袋，使装有填充颗粒的弹性袋厚度与脱空缺陷的厚度相同。
3.如权利要求1所述的钢管混凝土试件的制作方法，其特征在于，所述填充颗粒的材质为铁磁性材料，在步骤S3中，在钢管外表面用磁铁块将缺陷体固定在钢管内壁上。
4.如权利要求1所述的钢管混凝土试件的制作方法，其特征在于，所述端部抗脱粘措施为在靠近两端的所述钢管壁上，均钻有数个沿圆周分布的螺栓孔，向所述钢管内安装螺栓，每个螺杆在所述钢管内、外均有螺母，拧紧两个螺母将相应的螺栓固定。
5.如权利要求4所述的钢管混凝土试件的制作方法，其特征在于，所述钢管各端的螺栓组成一层，到所在端部的距离至少为5公分。
6.如权利要求4所述的钢管混凝土试件的制作方法，其特征在于，所述钢管每端的螺栓组成两层，层间距至少为5公分。
7.如权利要求4所述的钢管混凝土试件的制作方法，其特征在于，所述钢管外侧的螺母垫有橡胶垫，确保对应的螺栓孔密闭。
8.如权利要求1所述的钢管混凝土试件的制作方法，其特征在于，在步骤S5中，在所述钢管上方放置外径小于钢管内径的垫板，在所述垫板上放置配重块。
9.如权利要求1所述的钢管混凝土试件的制作方法，其特征在于，所述密封措施为在钢管两端安装密封盖，且在密封盖与钢管外表面的接缝处缠绕密封胶带。
10.如权利要求9所述的钢管混凝土试件的制作方法，其特征在于，所述密封盖的材质为橡胶。
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