CN104360047B - 一种板式无砟轨道封闭模腔自密实混凝土动态稳定性评价方法与装置 - Google Patents

一种板式无砟轨道封闭模腔自密实混凝土动态稳定性评价方法与装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种板式无砟轨道封闭模腔自密实混凝土动态稳定性评价方法与装置，该方法测试步骤：1)在锥形料斗(1)中灌注自密实混凝土拌合物；2)拌合物在带有凹槽(7)和内置钢筋网片(8)的封闭模腔(3)中自由流动；3)当封闭模腔中充满拌合物时，持续保压灌注，直至拌合物在观察孔(5)中上升10cm，停止灌注；4)称取刚配制后的及距离模腔两端20cm自密实混凝土拌合物，采用5mm方孔筛进行筛分，计算两种拌合物筛下砂浆占混凝土比例的差；5)静止15分钟，采用针入度仪(6)测试观察孔的针入深度。本发明可真实模拟灌注过程自密实混凝土在封闭模腔中流动状态，具有操作便捷、测试精度高、适用于现场等特点，适用于板式无砟轨道自密实混凝土动态稳定性快速评价。

Description

一种板式无砟轨道封闭模腔自密实混凝土动态稳定性评价方法与装置
技术领域：
本发明属于建筑材料的测试技术领域，具体涉及一种板式无砟轨道封闭模腔自密实混凝土动态稳定性评价方法与装置，适用于自密实混凝土、大流动性混凝土动态稳定性的评价，特别适用于高速铁路CRTSII型板式无砟轨道岔区和CRTSIII型板式无砟轨道封闭模腔用自密实混凝土动态稳定性的评价。背景技术：
以混凝土材料自身智能动力实现结构的自充填和自密实功能是利用材料性能来解决由施工因素而引起结构耐久性问题的重大技术革命。作为智能动力混凝土的典型代表——自密实混凝土因其高可施工性、技术经济性以及环境友好性被应用于具有我国自主知识产权的CRTSIII型板式无砟轨道结构中。CRTSIII型板式无砟轨道充填层特殊的结构形式，对充填层用自密实混凝土提出了新的技术要求：轨道板与底座构成的充填层封闭模腔决定了自密实混凝土应具有高的自流平性能和良好的稳泡性能。充填层封闭模腔空间内钢筋网片、底座上的限位凹槽以及轨道板底的门型筋等多重阻碍作用要求充填层混凝土应具有良好的间隙通过性、自充填性和抗离析性。充填层底部土工布隔离层柔性基础的吸水特性以及高摩擦系数决定了充填层自密实混凝土应具备高流动性和高保水性。在板式无砟轨道这一封闭模腔使用的自密实混凝土，既要考虑自密实混凝土具有足够的流动性，自密实混凝土能够灌注整个模腔；又要考虑自密实混凝土具有适当的稳定性，在自密实混凝土灌注过程以及自密实混凝土静止过程，自密实混凝土拌合物中的骨料不得发生离析。
自密实混凝土稳定性可分为静态离析和动态离析。静态稳定性是指在混凝土浇筑完成后，硬化前这段时间内发生，常为竖直方向；动态稳定性是指在混凝土运输，浇筑过程中发生，常为水平方向。目前针对静态稳定性的研究较多，也有纳入到自密实混凝土相关标准中。借鉴国外日本和欧美自密实混凝土相关标准规范，我国相关标准规范对自密实混凝土稳定性检测提出了相应的指标，《自密实混凝土设计与施工指南》(CCES02-2004)中提出了拌合物稳定性跳桌试验，提出了粗骨料振动离析率不大于10％的要求。据此，《自密实混凝土拌合物稳定性测试装置》(ZL200720062718.9)公开了了采用静态离析柱法来评价自密实混凝土拌合物的稳定性，该装置包括稳定性检测筒和跳桌，稳定性检测荣是由三节尺寸相同(直径为φ115mm，高度100mm)的圆柱体叠放而成，最下节圆柱筒设有底板，稳定性检测筒置于跳桌。两圆柱筒相接处设有突出边，并用螺栓固定。所述圆柱筒的内径为115mm，高度为100mm。所述的跳桌振幅为25±2mm，每秒振动1次，振动次数为25次。《自密实混凝土设计与施工指南》(CCES02-2004)提出了自密实混凝土硬化体匀质性应满足硬化混凝土上表面砂浆层的厚度小于15mm的要求，但没有给出相应的检测方法。《自密实混凝土应用技术规程》(CECS203-2006)提出用V型漏斗通过时间来评价自密实混凝土抗离析性，并将自密实混凝土抗离析性分为三个等级，一级：10-25s，二级：7-25s，三级：4-25s。V型漏斗的容量约为10L，制作材质可为金属或塑料，在漏洞出料口的部位设有快速开启且具有水密性的底盖。《自密实混凝土应用技术规程》(JGJ/T283-2012)提出了采用离析率和粗骨料振动离析率两个指标来评价自密实混凝土的抗离析性，离析率分为两个等级，即小于20％和小于15％，离析率检测原理是基于自密实混凝土拌合物中骨料在静止状态下沉，测试圆柱体(总高度300mm)上层(60mm)中砂浆占混凝土的比例，砂浆是采用混凝土过5mm的方孔筛获得；粗骨料振动离析率试验方法与评价标准与《自密实混凝土设计与施工指南》一样。随着自密实混凝土应用范围的拓展，自密实混凝土拌合物的稳定性成为决定其应用的关键，广大学者逐渐开始研究自密实混凝土静态稳定性和动态稳定性。自密实混凝土稳定性的评价大致可以分为几大类：第一类为可视化稳定性评价，该方法是在测定自密实混凝土扩展度的同时，根据拌合物中骨料分布、周围的泌水环将自密实混凝土的稳定性分为四个等级，该方法具有简单易行等特点，并被纳入《TestMethodforSlumpFlowofSelf-ConsolidatingConcrete》(ASTMC1611-2014)。第二类为筛分析法，取10±0.5L自密实混凝土拌合物置于桶中，并盖上盖子，在水平处静置15min后称取桶上部(4.8±0.2)kg的混凝土从筛子上部50±5cm位置倒入方孔筛，称量通过筛子的砂浆与所取混凝土的质量比。第三类为静态离析柱法，该方法是将自密实混凝土一个多节筒体的圆柱体中，静止一段时间测试最上层与最下层自密实混凝土拌合物中的骨料分布，该方法已经被纳入《TestMethodforStaticSegregationofSelf-ConsolidatingConcreteUsingColumnTechnique》(ASTMC1610-2014)。第四类其他方法，其他方法包括电导率法、沉入试验法等，但这些方法多处于研究阶段尚未进行实际工程应用。对混凝土动态离析的研究相比于静态来说要少很多，但多数研究都认为动态离析是混凝土在流经一段相对长的时间或距离后逐渐发生的，或在浇筑过程中由于与模板的挤压，冲撞等作用迅速发生的，它取决于混凝土的流动特性和悬浮媒介的表面特征。自密实混凝土动态稳定性测试方法主要有：流动槽法以及摆动箱试验法等。流动槽法的测试原理是利用自密实混凝土拌合物流经具有一定倾斜度的斜槽后骨料的含量差，自密实混凝土拌合物流过具有7°1.83m的溜槽，没有任何障碍物，该方法存在敏感性差、不适用于现场等问题。摆动箱试验法的测试步骤：将自密实混凝土从摆动箱中部倒入，测量仪器翘起部位初始贯入深度，然后以每次两秒的速度，来回摆动60次，最后使仪器保持平衡，再次测量翘起部位贯入深度。该方法的优点是利用摆动箱的摆动次数可以模拟混凝土拌合物的流动距离，缺点摆动箱中没有设置障碍，不能反映自密实混凝土在实际结构中的流动状态。现在虽然有自密实混凝土动态稳定性的研究，但是尚且没有哪一种测试方法得到一致认可。更没有针对CRTSIII型板式无砟轨道自密实混凝土层封闭模腔、多重阻碍(凹槽、钢筋网片)等特点所提出自密实混凝土动态稳定性的检测方法。
发明内容：
本发明针对缺少高速铁路板式无砟轨道封闭模腔自密实混凝土动态稳定性评价的现状，发明了一种具有可视化、适用于现场、且能客观模拟板式自密实混凝土在无砟轨道封闭模腔中流动状态的拌合物稳定性评价方法与装置，以实现对高速铁路板式无砟轨道自密实混凝土拌合物稳定性的现场控制，提出本发明。
本发明的技术方案：一种板式无砟轨道封闭模腔自密实混凝土动态稳定性评价方法与装置，该方法测试步骤：1)在锥形料斗1中灌注自密实混凝土拌合物；2)拌合物在带有凹槽7和内置钢筋网片8的封闭模腔3中自由流动；3)当封闭模腔中充满拌合物时，持续保压灌注，直至拌合物在观察孔5中上升10cm，停止灌注；4)称取刚配制后的及距离模腔两端20cm自密实混凝土拌合物，采用5mm方孔筛进行筛分，计算两种拌合物筛下砂浆占混凝土比例的差；5)静止15分钟，采用针入度仪6测试观察孔的针入深度。
所述的锥形料斗1固定在支架2上。
所述的封闭模腔的尺寸为120cm×60cm×10cm，材质为有机玻璃。
所述的封闭模腔底部设置2个10cm×60cm×10cm的凹槽7。
所述的封闭模腔内置钢筋网片8，尺寸为120cm×60cm，钢筋网片由纵向3根、横向6根φ10mm的钢筋组成。
所述的封闭模腔的底板可以进行拆卸，底板上可以铺设土工布。
所述的观察孔5为φ8cm×20cm的圆柱体，置于凹槽正上方。
所述的针入度仪6为铝合金或塑料的圆柱筒，内径、高和厚度分别为75mm，50mm和1mm，重量为40-60g。
所述的针入度测试，灌注完毕静止15分钟后，针入度仪6在观察孔5和灌注孔4各测量3个点。
本发明的机理：通过实际模拟板式无砟轨道自密实混凝土层的封闭模腔与灌注工况，采用模腔来反映自密实混凝土拌合物流动的封闭空间；采用内设钢筋网片、凹槽等模拟自密实混凝土拌合物流动过程的障碍；充分反映了自密实混凝土在模腔内流动状态。封闭模腔采用有机玻璃材质，可使自密实混凝土流动状态可视化。
本发明的优点：(1)真实模拟自密实混凝土在无砟轨道封闭模腔、多重阻碍状态下的流动状态，能够客观反映自密实混凝土动态稳定性的本质；(2)测试设备简单，测试方法便捷，不仅适用于试验室自密实混凝土配制，也适用于施工现场自密实混凝土的质量控制；(3)可以替代CRTSIII型板式无砟轨道自密实混凝土的工艺性模拟试验，减少揭板次数。
附图说明：
图1为本发明一个实施例的结构示意图。
图2为图1中锥形料斗和固定支架的结构示意图。
图3为图1中封闭模腔的结构示意图。
图4为图1中针入度仪的结构示意图。
图中：1-锥形料斗、2-固定支架、3-封闭模腔、4-灌注孔、5-观察孔、6-针入度仪、7-凹槽、8-钢筋网片。
具体实施方式：
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案做进一步的具体说明。
实施例：将自密实混凝土拌合物装入到锥形料斗1，让自密实混凝土拌合物自由下落从灌注孔4中进入封闭模腔3，自密实混凝土拌合物在封闭模腔3内自由流动，当自密实混凝土达到四周后，将逐渐与模腔上表面接触，达到一定程度，拌合物将从观察孔5中溢出，当拌合物高出模腔10cm时，停止灌注。称取刚配制后的自密实混凝土拌合物以及距离模腔端部20cm处的拌合物，采用5mm方孔筛进行筛分，计算两种拌合物筛下砂浆占混凝土比例的差，浆体之差小于10％时，自密实混凝土动态稳定性较好；静止15分钟后，用针入度仪6测试观察孔与灌注孔的针入度。在针入度头放置15-20秒后，读取针入度仪的贯入深度，针入度仪针入深度小于20mm时，自密实混凝土拌合物具有较好的稳定性。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种板式无砟轨道封闭模腔自密实混凝土动态稳定性评价方法，其特征在于：1)在锥形料斗(1)中灌注自密实混凝土拌合物；2)拌合物在带有凹槽(7)和内置钢筋网片(8)的封闭模腔(3)中自由流动；3)当封闭模腔中充满拌合物时，持续保压灌注，直至拌合物在观察孔(5)中上升10cm，停止灌注；4)称取刚配制后的及距离模腔两端20cm自密实混凝土拌合物，采用5mm方孔筛进行筛分，计算两种拌合物筛下砂浆占混凝土比例的差；5)静止15分钟，采用针入度仪(6)测试观察孔的针入深度；6)所述封闭模腔(3)底部设置2个10cm×60cm×10cm的凹槽(7)。
2.根据权利要求1所述的板式无砟轨道封闭模腔自密实混凝土动态稳定性评价方法，其特征在于：所述锥形料斗(1)固定在支架(2)上。
3.根据权利要求1所述的板式无砟轨道封闭模腔自密实混凝土动态稳定性评价方法，其特征在于：所述封闭模腔(3)的尺寸为120cm×60cm×10cm，材质为有机玻璃。
4.根据权利要求1或2所述的板式无砟轨道封闭模腔自密实混凝土动态稳定性评价方法，其特征在于：所述内置钢筋网片(8)的尺寸为120cm×60cm，钢筋网片由纵向3根、横向6根φ10mm的钢筋组成。
5.根据权利要求1或2所述的板式无砟轨道封闭模腔自密实混凝土动态稳定性评价方法，其特征在于：封闭模腔(3)的底板可以进行拆卸，底板上可以铺设土工布。
6.根据权利要求1所述的板式无砟轨道封闭模腔自密实混凝土动态稳定性评价方法，其特征在于：观察孔(5)为φ10cm×20cm的圆柱体，置于凹槽(7)的正上方。
7.根据权利要求1所述的板式无砟轨道封闭模腔自密实混凝土动态稳定性评价方法，其特征在于：针入度仪(6)为铝合金或塑料的圆柱筒，内径、高和厚度分别为75mm，50mm和1mm，重量为40-60g。
8.根据权利要求1所述的板式无砟轨道封闭模腔自密实混凝土动态稳定性评价方法，其特征在于：灌注完毕静止15分钟后，针入度仪(6)在观察孔(5)中测量3个点。
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