基于工程实际的碎轻质条板干燥收缩免反复操作式实验装置的研制

引言

干燥收缩率过高不仅会对混凝土轻质条板产生影响,同时还是裂缝产生的主要原因。目前,配有百分表的混凝土收缩膨胀仪是测量建筑墙板的常用仪器设备,HSP-540混凝土收缩膨胀仪是新标准下的专用仪器,用于测量碎试件在某一特定温度、湿度下硬化过程中长度(体积）的变化,适用于大多数建筑企业、施工单位、科研院所对碎特性的研究。但该膨胀仪测量范围在534～545mm,试件一般取条板板宽方向,而轻质条板的宽度尺寸一般为600mm,用HSP-540测量需要对碎试件做切断处理,且每次测量均需移动碎试件,浪费人力和物力成本。切断的轻质条板实验试件如图1所示。

吴善才等人对3种干燥收缩检测方法进行了对比实验,结果表明,在检测过程中,采用国家标准实验法和手持应变仪测量法会干扰到实验稳定条件,产生人为实验操作误差,而新的实验检测方法从检测样品开始到结束无须移动实验样品,检测仪器也一直未离开实验样品,因而其检测的数据较为准确。因此,研究出一种免反复操作式实验装置尤为重要。

1工程概况

柳州装配式建筑现代化产业园倒班楼项目采用EPC总承包管理模式,装配式结构、装配式装修施工,装配率达到63%,是广西目前装配率最高的项目。该楼共有2栋6层,总建筑面积9021.02m2,为装配式混凝土框架结构,内墙采用碎轻质隔墙条板,总使用量达1.5万m2,室内装修采用装配式全装修,内墙安装效果如图2所示。该项目实现了标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应用的统一,充分体现了"节地、节能、节水、节材、节时和环境保护"的理念。该项目的实施,标志着柳州市装配式建筑产业进入到应用阶段,是柳州市装配式建造方式的重大创新实践。

图2  内墙安装效果图

2碎轻质隔墙板干燥收缩观测台的建立

2.1方案的建立

HSs-P40混凝土收缩膨胀仪无法适应企业的大批量研究测量,并且实际测量中由于操作人员不熟练、试件静置冷却不及时,会造成大量数据失真。研究一种免反复操作式干燥收缩平台,可最大程度减少实验过程中人为因素带来的误差。

实验装置由底座、定位立柱、可调立柱、百分表、标准杆等组成,方案分解如图3所示。

优点:(1）满足多个试件同时测量的需求:(2）不受设备尺寸的限制:(3）减少人为误差的影响。

原理:测量建筑墙板干燥收缩值的原理为墙板试件的长度变化量除以其有效长度。根据该原理,可用钢结构部件作为底座,安放碎试块,用固定装置固定百分表,用两个百分表卡住碎试块测头左右两侧端,加大底座长度,以实现多块碎试块同时测量。可调立柱上的5个安装百分表的通孔和帮助百分表定位的紧定螺钉,可用开关式万向强磁力杠杆、磁力底座代替,以实现任意高度的测量,防止因测头定位不准而导致难以测量。

用定制的比长仪测定碎试块原长后,将碎试块安放在钢底座上,调节特定的温度和湿度,固定百分表和磁力底座,无须反复操作,间隔一定时间读数即可。前后两个百分表变化之差即为碎试件的长度变化量。

2.2装置尺寸的确定

根据碎试件的厚度尺寸(一般为90mm、120mm、150mm,长度一般是600mm）,要满足9个试件同时放置,以最厚的墙板150mm计算,两端实验试件距实验平台两侧边100mm,试件与试件之间间隔50mm,实验平台的宽度不得小于墙板的长度。综合考虑,建筑用轻质条板干燥收缩实验装置的钢结构底座尺寸为1950mm×750mm×12mm,如图4所示。

图4  免反复操作式轻质条板干燥收缩实验平台结构图

2.3操作指导

(1）将钢底座放置于平整的地方,保证底面无杂质,可用水平尺检查底座平面。

(2）将碎试件放置于钢板底座的两道钢支架上,检验碎试件是否平稳:若出现局部不平整,可用角磨机磨平。

(3）固定开关式万向强磁力杠杆于合适位置,将校核好的百分表固定在支架上,调整百分表位置使百分表测量头与收缩头中心线接触,关闭磁力座开关。

(4）进一步调整百分表位置,使两个百分表测杆与试件收缩头基本在同一轴线上,可弹线辅助调整,调整好后锁紧所有活动扣及紧固螺钉。

(5）读取百分表初始读数,调整指定的温度、湿度,间隔一定时间后再次读数。

(6）计算干燥收缩值。

操作流程图以SmartArt流程图形式列出,如图5所示。

3对策实施

3.1制备碎试件

选取需要的建筑碎轻质条板,放置于平整的垫木上,沿板宽方向用钢尺画出切割线,在距墙板板端不小于25mm的中间位置,分别沿板长方向截取高度为100mm、长度为板宽(因为板宽<800mm,则试件切取长度为板宽）、厚度为板厚的试件各一个,共截取3个试件。实际操作中,切割机的锯片宽3mm,所以画切割线时高度应增加1～2mm。要求试件表面不应有可见裂纹、气孔、蜂窝等缺陷。采用千分尺测量两个收缩头的长度,精确至0.01mm。

3.2泡水养护

将制备好的试件浸没在(20士2）℃的水中,水面高出试件30mm,浸泡72h。将试件从水中取出,用拧干的湿布抹去表面水分,并将收缩测头擦干净。

3.3放置底座

底座应安放在平整的地面上,4个脚架受力均匀,不可三点着力,因碎试件移动而影响精度。将试件放置于钢板底座的两道钢支架上。将磁力座支架置于碎试件两端合适位置,百分表固定在支架上,调整百分表位置,使百分表测头与收缩头中心线重合。调整好后锁紧所有锁扣及紧固螺钉。

3.4读数计算

百分表测量碎试件长度变化量,两侧百分表的读数变化量之和即为试件的变化量,计算公式如下:

式中:s为试件干燥收缩值(mm/m）:L1为试件初始长度(含收缩头）(mm）:L2为试件干燥后长度(mm）:L为试件初始长度(不含收缩头）(mm）。

4实验结果

按照以上步骤进行长达半月的观察,得到如表1所示的实验数据。

由表1数据得到干燥收缩曲线如图6所示。

由图6可以看出,该配比下碎轻质条板的干燥收缩值均随龄期的增长而增长,第8天至第11天出现短暂的膨胀,早龄期(9天以前）增长速度快,后期(9天以后）增长速度变缓,14天以后趋于稳定。

5总结与展望

对类似的3组实验进行分析,两个月的观测实验中,累计观测有171个实验数据,仅有3个出现明显失真,即数据失真的概率为1.75%,预期的目标达成。

观测台架设完毕后,无须再做任何操作,直接读数即可:磁力座支架和百分表稳固,不会松动:数据真实可靠。该装置不仅节省了人力,免去了反复安装测量仪器的步骤,还提高了测量的准确度,减少了测量误差。

但免反复操作式建筑用轻质条板干燥收缩实验装置的研制尚有难点:

(1）钢板底座长度尺寸较大,容易产生弯曲变形,需要用刚度较好的钢材,且需焊接加强筋。0235B是一种碳素结构钢,具有一定的伸长率、强度,良好的韧性和铸造性,易于冲压和焊接,广泛用于一般机械零件的制造,主要用于建筑、桥梁工程上质量要求较高的焊接结构件,可用0235B制作底座。

(2）钢板底面必须平整,并放置于平整的地面,不可出现倾斜,以防试件测头移动而影响测量精度。底座做抛光处理,抛光后用水平尺校检平整度,平整度应控制在±2mm。

(3）钢板底座较重,移动困难,需要放置在一个相对固定的场地,配有调节温度与湿度的设备。