混凝土试件成型装置的研发_段磊.pdf

江西建材试验与研究222023年1 月作者简介：段磊（1990-），男，河南南阳人，本科，工程师，主要研究方向为建筑材料检测。混凝土试件成型装置的研发段 磊，戴 鑫，樊 康中国水利水电第十一工程局有限公司，河南 郑州 450001摘 要：文中研发了一种混凝土试件成型装置，成型时可将数块试模固定在混凝土振动台上，使试模随振动台频率震动，以保证混凝土试件成型的均匀性、一致性，从而减小混凝土试块检测结果的离散性。该装置可达到磁力振动台固定铸铁试模的效果，能够有效保证混凝土成型质量，具备较高的推广价值。关键词：振动台；混凝土强度；成型质量中图分类号：TU64 文献标志码：B文章编号：1006-2890（2023）01-0022-03Research and Development of Concrete Specimen Forming DeviceDuan Lei,Dai Xin,Fan KangSinohydro Bureau 11 Co.Ltd.,Zhengzhou,Henan 450001Abstract:Several pieces of test mold can be fixed on the concrete vibration table when molding concrete cubes by the concrete test specimen molding device.So that test molds can be vibrated with vibration table frequency which can ensure the uniformity of concrete specimen,and it benefit to reduce the dispersion of concrete test results.The device can achieve the effect of fixed cast iron test die of magnetic vibration platform,which can effectively ensure the quality of concrete forming,and has a high promotion value.Key words:Vibration table;Concrete strength;Molding quality1 研究背景根据 GB/T 50107-2010混凝土强度检验评定标准 中规定，立方体抗压强度标准值系指按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期，用标准试验方法测得的抗压强度值，由于在工程应用中很难做到理想化，混凝土抗压强度实测值与标准值之间，同一组混凝土不同试件的强度之间，都存在一定偏差1。混凝土振动台均需要校准，然后确认合格后使用2。使用普通标准振动台成型时，由于震动原因，试模在振动台上会出现不规则的运动，常常会跑偏、集中或偏离一边，甚至会掉落，即使用大量人力看管，也很难使试模与振动台相对固定，受此影响，混凝土的均匀性和密实度得不到保证，导致实测混凝土强度偏差较大，甚至影响混凝土强度的结果评定，所以在成型时，需要23人专门负责看管振动台上的试件，防止试块跑偏、集中或掉落。为了降低混凝土试件成型过程不规范对混凝土成型质量的影响，使混凝土抗压强度实测值尽可能一致，同时降低人员劳动力成本，本文研发了一种保证混凝土试件成型质量的装置。该装置配合混凝土振动台使用，可同时将数块塑料或铸铁等材质的试模固定在混凝土振动台上，使试模可随振动台频率震动，使同组混凝土试块得到相同的震动作用力和振动时间，以保证混凝土试件成型的均匀性、一致性，从而保证混凝土试块的检测结果。本课题的重难点在于，所研制的成型装置需适合现有各种振动台，与现有振动台配套使用，无需另外购买；所研制的成型装置需适合各种尺寸、各种材质的混凝土试模，且所研制的成型装置可将不同材质的试模固定在振动台上。2 研发过程2.1 现状调查混凝土振动台3一般由台面、骨架、振动器、弹簧等构件组成，材料多为钢板或型钢，振动器是用电动机和偏心轮组成，通过偏心轮的转动，使振动台在工作时达到一定的频率和振幅。目前，市场上在售的振动台台面尺寸多为500mm500mm、800mm800mm、1000mm1000mm等，为了将铸铁试模紧紧吸附在台面上，部分振动台安装了磁力装置。使用振动台成型混凝土试件时，按照 GB/T 50081-2019 混凝土物理力学性能试验方法标准，将试样装入混凝土试模，然后放置在振动台面上4。目前，混凝土试模的材质多为金属或塑料5，对有磁力的振动台，使用铸铁试模时，铸铁试模可紧紧吸附在振动台面上，这在一定程度上保证了同组试块受到的震动作用基本相同，有利于减少同组试块试验结果的偏差。但铸铁试模由于沉重、拆模、清理不便等原因，在实际成型时，很少使用铸铁试模，因此，磁力振动台的作用受到了限制。对于无磁力的振动台或使用塑料试模成型试件时，试件不易紧密固定在台面上，此时往往需要加派人手，一般情况下，一次取样至少为两组，采用标准抗压强度试模时，就需要6 块试模，需要3 人将试模同时固定放置在振动台面上或者1 人先后分3 次进行成型，且固定效果不好，试模在振动台面上自由跳动的情形经常发生，无法保证同组试件之间受到的震动作用一致，从而加剧了混凝土试件试验结果的偏差，不易得到较为准确的试验结果。江西建材试验与研究232023年1 月2.2 混凝土试件成型装置2.2.1 装置特点本次基于1m2标准振动台进行装置设计，可适用于150mm150mm150mm和100mm100mm100mm两种试件尺寸。所制作的混凝土试件成型装置具有以下特点。（1）将此装置放到振动台上即可，不对振动台原有结构做任何改造。（2）安装、拆卸、清理都非常方便。（3）振捣过程中不需要任何人力辅助工作，可以节约劳动力。（4）确保混凝土试件在振捣过程中振捣均匀，不偏不坠落。2.2.2 使用效果经过一系列的优化设计，本文研制的保证混凝土试件成型质量的装置，可达到以下使用效果：（1）保证混凝土试件成型质量的装置，通过设置分隔定位板、第一分隔板、第二分隔板和第三分隔板，限制第一试模和第二试模的相对位置，避免振捣时试件跑偏、集中或掉落，使混凝土的均匀性和密实度统一，保证检测的准确性，从而实现保证混凝土试件质量的效果。（2）保证混凝土试件成型质量的装置，通过设置角铁，每次将该装置放到振动台上即可，不对振动台原有结构做任何改造，安装、拆卸、清理都非常方便，振捣过程中，不需要任何人力辅助工作，从而实现节约劳动力的效果。（a）结构示意图 （b）第一成型边框俯视结构示意图（c）第一试模俯视结构示意图 （d）第二成型边框俯视结构示意图（e）第二试模俯视结构示意图注：1.振动台；2.成型边框；3.角铁；4.分隔定位板；5.第一试模；6.第一分隔板；7.第二分隔板；8.第三分隔板；9.第二试模。图1混凝土试件成型装置示意图2.2.3 使用说明如图1 所示，本文研制的混凝土试件成型装置包括振动台和成型边框，成型边框的下表面固定有角铁，角铁水平面与成型边框固定连接，使用时角铁的竖直面与成型边框、振动台的侧面搭接，使成型边框正好卡在振动台上。使用时将成型边框放到振动台上即可，不对振动台原有结构做任何改造，安装、拆卸、清理都非常方便，振捣过程中不需要任何人力辅助工作，可以节约劳动力。其中，成型边框内设有6 个分隔定位板，6 个分隔定位板将第一成型边框的内腔均匀分隔成16 个成型格，成型格内放置有混凝土试模，混凝土试模的尺寸为150mm150mm150mm。设置分隔定位板，避免振捣时试件跑偏、集中或掉落，使混凝土的均匀性和密实度统一，保证检测的准确性。同理，成型边框内再设有第一分隔板、第二分隔板和第三分隔板，将成型边框分割成多个相同的成型格。其中，第一分隔板的数量为两个，第二分隔板的数量为四个，第二分隔板垂直于第一分隔板，分割出十个横向的成型格，第三分割板数量为一个，第三分隔板垂直于第一分隔板，分割出两个纵向的成型格，成型格内放置有混凝土试模，均分为三个试模腔，此试模腔的尺寸为100mm100mm100mm。2.2.4 工作原理将成型边框卡在振动台上，再将试模放置在成型格内，然后在试模内分别加入混凝土，启动振动台进行振捣，分隔定位板、第一分隔板、第二分隔板和第三分隔板的限位作用限制第一试模和第二试模的相对位置，避免振捣时试件跑偏、集中或掉落，使混凝土的均匀性和密实度统一，提高混凝土试件的质量，不需要对振动台原有结构做任何改造，安装、拆卸、清理都非常方便，振捣过程中，不需要任何人力辅助工作，节约劳动力，值得推广和使用。2.3 效果验证拌制一批 C30 混凝土试件，分别采用铸铁试模，放置在混凝土磁力振动台上成型；采用塑料试模，直接放置在振动台上和使用成型装置固定在振动台上两种方式，铸铁试模则依靠磁力振动台的磁力吸附在振动台上，每种成型方式各成型10 块，成型后24h拆模并将试件移入标准养护室进行养护，28d后进行抗压强度试验，通过计算本组试验结果的平均值、标准差及变异系数，对将试模固定在振动台上的不同方式的效果进行对比，以观察混凝土试件成型装置的使用效果。C30 混凝土配合比如表1所示，混凝土试件抗压强度试验结果如表2所示，同组混凝土试件抗压强度结果波动如图2 所示。图2 不同成型方式混凝土抗压强度结果波动图从上述混凝土抗压强度检测结果和波动图来看，混凝土抗压强度平均值相差不大，但使用塑料试模+人工看管的方式成型时的抗压强度平均值偏低；从标准差和变异系数来看，使用所研发的混凝土成型装置将试模固定在振动台上的成型效果，可达到磁力振动台固定铸铁试模的成型效果，此两种成型方式的标准差和变异系数保持一致；而使用人力将试模固定在振动台上的成型效果明显要差于另外两种，其标准差和变异系数高于另外两种成型方式两倍以上。从最大值和最小值来看，使江西建材试验与研究242023年1 月用磁力固定试模和使用成型装置固定试模的最大值和最小值差异不大，使用人力固定试模的最大值和最小值之差达到了4MPa，偏差较大。若采用不同的试验人员进行对比试验，人力固定试模的差异将会更大，由此可得，新研制的混凝土成型质量的装置效果理想、质量可靠。3 经济和社会效益分析该装置符合 GB/T 50081-2019 混凝土物理力学性能试验方法标准 中成型混凝土试件对振动设备的要求，可将不同材料、不同规格的试模固定在振动台上，并有效防止试模在振动台上自由跳动。该装置可配套于现有混凝土振动台上使用，避免了磁力振动台只能固定铸铁试模的缺点，适用性强，应用面广。使用该装置，可有效节约劳动力，减少混凝土成型人员的劳动强度，避免不同成型人员操作时产生的人为干扰。经比较，该装置可达到磁力振动台固定铸铁试模的效果，能够有效保证混凝土成型质量，减少试验结果离散性，具备较高的推广价值6。4 结论通过研发制作了一种基于振动台的混凝土试件成型装置，该装置符合规范中混凝土试件成型时对振动设备的要求，可用于混凝土试件成型。该装置不改变原有混凝土振动台的结构，可将各种材质的混凝土试模固定在振动台上，随着振动台的频率来回震动。通过该装置，可使同组混凝土试件获得相同的振捣力和震动试件，有利于保证混凝土试件成型的一致性，从而减小混凝土试件检测结果的离散性。在混凝土成型时，显著减少工作人员的劳动强度，适合用于各类建设工程项目试验室和建筑行业检验检测机构。参考文献 1 何克勤.混凝土标准试件测强结果J.福建建材，2008（1）：27-29.2 韦进强.混凝土振动台校准方法的研究 J.中国计量，2021（1）：114-115.3 吴宏玉，张敏，蔡丁一.探析如何保证混凝土试块制作质量J.建筑与装饰，2017（4）：124-125.4 于方，熊建波，邓春林，等.C100 超高强混凝土强度影响因素分析J.新型建筑材料，2017，44（12）：32-36.5 程倩.试模质量对混凝土立方体试块抗压强度的