CN219224521U - 新浇筑混凝土与模板间摩擦系数测试简易装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种新浇筑混凝土与模板间摩擦系数测试简易装置，包括：实验组件，用于盛装待检测的混凝土，实验组件包括圆桶和桶底，圆桶为管状结构，圆桶底面与桶底顶面密封固定连接；加压机构，加压机构包括自平衡组件和加压单元，加压单元底端贯穿自平衡组件并与圆桶内腔侧壁顶端密封滑动连接，自平衡组件两端与圆桶外侧面顶端固定连接；测试机构，测试机构包括扭力器和测试组件，扭力器用于测定受到的扭矩，扭力器与测试组件顶端可拆卸连接，测试组件贯穿加压单元并与桶底顶面相抵接。本实用新型能够实现根据需求在施工现场或者实验室随时随地测量新浇筑混凝土与模板间的摩擦系数及其随时间的变化规律。

Description

新浇筑混凝土与模板间摩擦系数测试简易装置

技术领域

本实用新型涉及土木工程施工领域基础试验装置的开发及应用技术领域，特别是涉及一种新浇筑混凝土与模板间摩擦系数测试简易装置。

背景技术

目前混凝土仍是土木工程领域最常用的建筑材料，而浇筑混凝土所用的模板设计是否合理不仅关系到工程的建设成本和造价，甚至影响工程质量和施工安全。而模板侧压力计算是混凝土模板设计的前提，目前规范给出的模板侧压力计算公式多是以试验数据拟合而来的半经验半理论公式，随着混凝土性能指标和现场浇筑方式的改变，基于半个世纪之前试验数据拟合的公式已经不能满足目前的工程需求。因此，亟需提出新的基于经典力学模型的混凝土模板侧压力计算理论和对应的计算模型，而新浇筑混凝土与模板之间的摩擦系数是该计算模型的关键基础参数，但目前还没有相关的测试技术和配套装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新浇筑混凝土与模板间摩擦系数测试简易装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现根据需求在施工现场或者实验室随时随地测量新浇筑混凝土与模板间的摩擦系数及其随时间的变化规律。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种新浇筑混凝土与模板间摩擦系数测试简易装置，包括：

实验组件，用于盛装待检测的混凝土，所述实验组件包括圆桶和桶底，所述圆桶为管状结构，所述圆桶底面与所述桶底顶面密封固定连接；

加压机构，用于对待检测的混凝土施加预压力，所述加压机构包括自平衡组件和加压单元，所述加压单元底端贯穿所述自平衡组件并与所述圆桶内腔侧壁顶端密封滑动连接，所述自平衡组件两端与所述圆桶外侧面顶端固定连接；

测试机构，用于对待检测的混凝土与模板的摩擦系数进行数据测试，所述测试机构包括扭力器和测试组件，所述扭力器用于测定受到的扭矩，所述扭力器与所述测试组件顶端可拆卸连接，所述测试组件贯穿所述加压单元并与所述桶底顶面相抵接。

优选的，所述自平衡组件包括加压梁和两个加压拉杆，所述加压梁的两端分别与所述加压拉杆顶端可拆卸连接，所述加压拉杆的底端与所述圆桶外侧面固定连接，所述加压单元底端贯穿所述加压梁并与所述圆桶内腔侧壁顶端密封滑动连接。

优选的，所述加压单元包括四氟滑片、加压螺杆和加压板，所述加压螺杆贯穿所述加压梁并与所述加压梁螺接，所述加压螺杆底端通过所述四氟滑片与所述加压板顶面固定连接，所述加压板的侧面嵌设有密封胶圈，所述加压板通过所述密封胶圈与所述圆桶内腔侧壁密封滑动连接；所述测试组件依次贯穿所述加压螺杆、所述四氟滑片和所述加压板并与所述加压板中心密封滑动连接。

优选的，所述测试组件包括扭力杆和四棱套，所述四棱套套设并固接于所述扭力杆的中部，所述四棱套贯穿有摩擦板，所述摩擦板与所述四棱套滑动连接；所述扭力杆依次贯穿所述加压螺杆、所述四氟滑片和所述加压板并与所述加压板中心密封滑动连接，所述扭力杆底端与所述桶底顶面相抵触并转动连接。

优选的，所述摩擦板与现场实际所用的模板材质相同。

优选的，所述桶底顶面中心开设有凹槽，所述扭力杆底端与所述凹槽相适配并滑动连接。

优选的，所述扭力杆的顶端固接有便于所述扭力器卡接的卡接头。

本实用新型具有如下技术效果：

本实用新型通过将待测试的摩擦板放置于圆桶的混凝土内，并通过密封的加压单元对混凝土进行加压，便于通过混凝土对摩擦板施加一定的预压力，实现了摩擦板在不同的混凝土环境中的摩擦系数的测试。本装置可以模拟不同的混凝土浇筑高度、不同时刻新浇筑混凝土与模板间的动、静摩擦系数，测试新浇筑混凝土与模板间摩擦系数随时间的变化规律。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型主视结构示意图；

图2为图1中A处放大结构示意图；

图3为本实用新型圆桶中填充混凝土后的主视结构示意图；

其中，1、圆桶；2、桶底；3、加压梁；4、加压拉杆；5、四氟滑片；6、加压螺杆；7、加压板；8、密封胶圈；9、扭力杆；10、四棱套；11、摩擦板；12、卡接头；13、扭力器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

由图1-3所示的一种新浇筑混凝土与模板间摩擦系数测试简易装置，包括：

实验组件，用于盛装待检测的混凝土，实验组件包括圆桶1和桶底2，圆桶1为管状结构，圆桶1底面与桶底2顶面密封固定连接；

加压机构，用于对待检测的混凝土施加预压力，加压机构包括自平衡组件和加压单元，加压单元底端贯穿自平衡组件并与圆桶1内腔侧壁顶端密封滑动连接，自平衡组件两端与圆桶1外侧面顶端固定连接；

测试机构，用于对待检测的混凝土与模板的摩擦系数进行数据测试，测试机构包括扭力器13和测试组件，扭力器13用于测定受到的扭矩，扭力器13与测试组件顶端可拆卸连接，测试组件贯穿加压单元并与桶底2顶面相抵接。

进一步的，扭力器13可以调节开口大小，适应扭动不同构件需求，同时具备测量扭力的功能，其为现有技术，在此不再赘述。

本实用新型通过将待测试的摩擦板11放置于圆桶1的混凝土内，并通过密封的加压单元对混凝土进行加压，便于通过混凝土对摩擦板11施加一定的预压力，实现了摩擦板11在不同的混凝土环境中的摩擦系数的测试。

进一步优化方案，自平衡组件包括加压梁3和两个加压拉杆4，加压梁3的两端分别与加压拉杆4顶端可拆卸连接，加压拉杆4的底端与圆桶1外侧面固定连接，加压单元底端贯穿加压梁3并与圆桶1内腔侧壁顶端密封滑动连接，利用加压梁3为加压单元提供反向力的支撑。加压单元包括四氟滑片5、加压螺杆6和加压板7，加压螺杆6贯穿加压梁3并与加压梁3螺接，加压螺杆6底端通过四氟滑片5与加压板7顶面固定连接，加压板7的侧面嵌设有密封胶圈8，加压板7的中心开设有过孔，过孔内也嵌设有密封胶圈8，加压板7通过密封胶圈8与圆桶1内腔侧壁密封滑动连接；测试组件依次贯穿加压螺杆6、四氟滑片5和加压板7并与加压板7中心密封滑动连接，加压板7能够与圆桶1内壁密封滑动连接，通过加压螺杆6的施压，为设置于加压板7下方的混凝土施加一定的预压力。

进一步优化方案，测试组件包括扭力杆9和四棱套10，四棱套10套设并固接于扭力杆9的中部，四棱套10贯穿有摩擦板11，摩擦板11与四棱套10滑动连接；扭力杆9依次贯穿加压螺杆6、四氟滑片5和加压板7，扭力杆9贯穿加压板7中部的过孔并通过密封胶圈8与加压板7中心密封滑动连接；桶底2顶面中心开设有凹槽，扭力杆9底端与凹槽相适配并滑动连接，凹槽为扭力杆9转动起到了限位的作用，实现了摩擦板11的水平稳定的旋转。其中，摩擦板11与现场实际所用的模板材质相同，使得本实用新型的测试完全贴合于实际的应用，其检测的结果对现场的指导具有更加重要的参考价值。扭力杆9的顶端固接有便于扭力器13卡接的卡接头12。

本实施例的工作过程如下：

(1)试验准备：清洗润湿圆桶1和桶底2，安装扭力杆9，然后浇筑下层混凝土至扭力杆9的四棱套10中间高度位置，振捣磨平，然后安装摩擦板11。浇筑上层混凝土振捣磨平，安装加压板7和两个密封胶圈8；然后依次安装四氟滑片5，加压螺杆6和加压梁3，并通过螺栓将加压梁3和加压拉杆4连接。至此完成了设备安装和混凝土浇筑工作。

(2)混凝土加压：利用扭力器13拧动加压螺杆6，施加扭矩T_y，使加压螺杆向下压加压板7的方式给圆桶1内的混凝土加压。

(3)摩擦系数测试：当混凝土内的压力达到试验设计压力后，利用扭力器13拧动扭力杆9顶端的卡接头12，带动摩擦板11在混凝土内转动。读取摩擦板11开始转动时的扭矩T_j，经过理论计算即可求出新浇筑混凝土与摩擦板之间的静摩擦系数。读取摩擦板11匀速转动时的扭矩T_d，经过理论计算即可求出新浇筑混凝土与摩擦板之间的动摩擦系数。

(4)测试机理如下：

(a)通过扭力器13拧动加压螺杆6给加压板7施加压力，来模拟混凝土的浇筑高度引起的摩擦板11位置混凝土的竖向压应力情况。作用在摩擦板11上、下表面的竖向压应力计算如下：

式中：P为摩擦板位置的竖向预应力，kPa；

γ_c为混凝土的重度，kN/m³；

N_y为通过加压板7施加给混凝土的压力，kN；

A_y为通过加压板7的面积，m²；

T_y为扭力器13拧动加压螺杆6进行加压时施加的扭矩，kN.m；

k_y为加压螺杆6的扭矩系数；

d_y为加压螺杆6的直径，m。

(b)作用在摩擦板11侧面的环向水平压应力计算如下：

P′＝K(t)·P (3)

式中：K(t)为混凝土侧压力折减系数，K(t)＝K₀·e^-0.002t，普通混凝土K₀＝0.85，自密实混凝土K₀＝0.95。

(c)混凝土与摩擦板之间的静摩擦系数计算如下：

混凝土与摩擦板之间的动摩擦系数计算如下：

由此可见，采用本实用新型，只需通过扭力器13在扭力杆9的顶端施加扭力，使扭力杆9带动摩擦板11缓慢运送转动，即可求得任意时刻、任意竖向压力(混凝土浇筑高度)下新浇筑混凝土与模板之间的动、静摩擦系数。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本实用新型，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实用新型的限制。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种新浇筑混凝土与模板间摩擦系数测试简易装置，其特征在于，包括：

实验组件，用于盛装待检测的混凝土，所述实验组件包括圆桶(1)和桶底(2)，所述圆桶(1)为管状结构，所述圆桶(1)底面与所述桶底(2)顶面密封固定连接；

加压机构，用于对待检测的混凝土施加预压力，所述加压机构包括自平衡组件和加压单元，所述加压单元底端贯穿所述自平衡组件并与所述圆桶(1)内腔侧壁顶端密封滑动连接，所述自平衡组件两端与所述圆桶(1)外侧面顶端固定连接；

测试机构，用于对待检测的混凝土与模板的摩擦系数进行数据测试，所述测试机构包括扭力器(13)和测试组件，所述扭力器(13)用于测定受到的扭矩，所述扭力器(13)与所述测试组件顶端可拆卸连接，所述测试组件贯穿所述加压单元并与所述桶底(2)顶面相抵接。

2.根据权利要求1所述的一种新浇筑混凝土与模板间摩擦系数测试简易装置，其特征在于：所述自平衡组件包括加压梁(3)和两个加压拉杆(4)，所述加压梁(3)的两端分别与所述加压拉杆(4)顶端可拆卸连接，所述加压拉杆(4)的底端与所述圆桶(1)外侧面固定连接，所述加压单元底端贯穿所述加压梁(3)并与所述圆桶(1)内腔侧壁顶端密封滑动连接。

3.根据权利要求2所述的一种新浇筑混凝土与模板间摩擦系数测试简易装置，其特征在于：所述加压单元包括四氟滑片(5)、加压螺杆(6)和加压板(7)，所述加压螺杆(6)贯穿所述加压梁(3)并与所述加压梁(3)螺接，所述加压螺杆(6)底端通过所述四氟滑片(5)与所述加压板(7)顶面固定连接，所述加压板(7)的侧面嵌设有密封胶圈(8)，所述加压板(7)通过所述密封胶圈(8)与所述圆桶(1)内腔侧壁密封滑动连接；所述测试组件依次贯穿所述加压螺杆(6)、所述四氟滑片(5)和所述加压板(7)并与所述加压板(7)中心密封滑动连接。

4.根据权利要求3所述的一种新浇筑混凝土与模板间摩擦系数测试简易装置，其特征在于：所述测试组件包括扭力杆(9)和四棱套(10)，所述四棱套(10)套设并固接于所述扭力杆(9)的中部，所述四棱套(10)贯穿有摩擦板(11)，所述摩擦板(11)与所述四棱套(10)滑动连接；所述扭力杆(9)依次贯穿所述加压螺杆(6)、所述四氟滑片(5)和所述加压板(7)并与所述加压板(7)中心密封滑动连接，所述扭力杆(9)底端与所述桶底(2)顶面相抵触并转动连接。

5.根据权利要求4所述的一种新浇筑混凝土与模板间摩擦系数测试简易装置，其特征在于：所述摩擦板(11)与现场实际所用的模板材质相同。

6.根据权利要求4所述的一种新浇筑混凝土与模板间摩擦系数测试简易装置，其特征在于：所述桶底(2)顶面中心开设有凹槽，所述扭力杆(9)底端与所述凹槽相适配并滑动连接。

7.根据权利要求4所述的一种新浇筑混凝土与模板间摩擦系数测试简易装置，其特征在于：所述扭力杆(9)的顶端固接有便于所述扭力器(13)卡接的卡接头(12)。

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