基于工程實際的碎輕質(zhì)條板干燥收縮免反復操作式實驗裝置的研制

引言

干燥收縮率過高不僅會對混凝土輕質(zhì)條板產(chǎn)生影響,同時還是裂縫產(chǎn)生的主要原因。目前,配有百分表的混凝土收縮膨脹儀是測量建筑墻板的常用儀器設備,HSP-540混凝土收縮膨脹儀是新標準下的專用儀器,用于測量碎試件在某一特定溫度、濕度下硬化過程中長度(體積）的變化,適用于大多數(shù)建筑企業(yè)、施工單位、科研院所對碎特性的研究。但該膨脹儀測量范圍在534～545mm,試件一般取條板板寬方向,而輕質(zhì)條板的寬度尺寸一般為600mm,用HSP-540測量需要對碎試件做切斷處理,且每次測量均需移動碎試件,浪費人力和物力成本。切斷的輕質(zhì)條板實驗試件如圖1所示。

吳善才等人對3種干燥收縮檢測方法進行了對比實驗,結(jié)果表明,在檢測過程中,采用國家標準實驗法和手持應變儀測量法會干擾到實驗穩(wěn)定條件,產(chǎn)生人為實驗操作誤差,而新的實驗檢測方法從檢測樣品開始到結(jié)束無須移動實驗樣品,檢測儀器也一直未離開實驗樣品,因而其檢測的數(shù)據(jù)較為準確。因此,研究出一種免反復操作式實驗裝置尤為重要。

1工程概況

柳州裝配式建筑現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)園倒班樓項目采用EPC總承包管理模式,裝配式結(jié)構、裝配式裝修施工,裝配率達到63%,是廣西目前裝配率最高的項目。該樓共有2棟6層,總建筑面積9021.02m2,為裝配式混凝土框架結(jié)構,內(nèi)墻采用碎輕質(zhì)隔墻條板,總使用量達1.5萬m2,室內(nèi)裝修采用裝配式全裝修,內(nèi)墻安裝效果如圖2所示。該項目實現(xiàn)了標準化設計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理、智能化應用的統(tǒng)一,充分體現(xiàn)了"節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)時和環(huán)境保護"的理念。該項目的實施,標志著柳州市裝配式建筑產(chǎn)業(yè)進入到應用階段,是柳州市裝配式建造方式的重大創(chuàng)新實踐。

圖2  內(nèi)墻安裝效果圖

2碎輕質(zhì)隔墻板干燥收縮觀測臺的建立

2.1方案的建立

HSs-P40混凝土收縮膨脹儀無法適應企業(yè)的大批量研究測量,并且實際測量中由于操作人員不熟練、試件靜置冷卻不及時,會造成大量數(shù)據(jù)失真。研究一種免反復操作式干燥收縮平臺,可最大程度減少實驗過程中人為因素帶來的誤差。

實驗裝置由底座、定位立柱、可調(diào)立柱、百分表、標準桿等組成,方案分解如圖3所示。

優(yōu)點:(1）滿足多個試件同時測量的需求:(2）不受設備尺寸的限制:(3）減少人為誤差的影響。

原理:測量建筑墻板干燥收縮值的原理為墻板試件的長度變化量除以其有效長度。根據(jù)該原理,可用鋼結(jié)構部件作為底座,安放碎試塊,用固定裝置固定百分表,用兩個百分表卡住碎試塊測頭左右兩側(cè)端,加大底座長度,以實現(xiàn)多塊碎試塊同時測量。可調(diào)立柱上的5個安裝百分表的通孔和幫助百分表定位的緊定螺釘,可用開關式萬向強磁力杠桿、磁力底座代替,以實現(xiàn)任意高度的測量,防止因測頭定位不準而導致難以測量。

用定制的比長儀測定碎試塊原長后,將碎試塊安放在鋼底座上,調(diào)節(jié)特定的溫度和濕度,固定百分表和磁力底座,無須反復操作,間隔一定時間讀數(shù)即可。前后兩個百分表變化之差即為碎試件的長度變化量。

2.2裝置尺寸的確定

根據(jù)碎試件的厚度尺寸(一般為90mm、120mm、150mm,長度一般是600mm）,要滿足9個試件同時放置,以最厚的墻板150mm計算,兩端實驗試件距實驗平臺兩側(cè)邊100mm,試件與試件之間間隔50mm,實驗平臺的寬度不得小于墻板的長度。綜合考慮,建筑用輕質(zhì)條板干燥收縮實驗裝置的鋼結(jié)構底座尺寸為1950mm×750mm×12mm,如圖4所示。

圖4  免反復操作式輕質(zhì)條板干燥收縮實驗平臺結(jié)構圖

2.3操作指導

(1）將鋼底座放置于平整的地方,保證底面無雜質(zhì),可用水平尺檢查底座平面。

(2）將碎試件放置于鋼板底座的兩道鋼支架上,檢驗碎試件是否平穩(wěn):若出現(xiàn)局部不平整,可用角磨機磨平。

(3）固定開關式萬向強磁力杠桿于合適位置,將校核好的百分表固定在支架上,調(diào)整百分表位置使百分表測量頭與收縮頭中心線接觸,關閉磁力座開關。

(4）進一步調(diào)整百分表位置,使兩個百分表測桿與試件收縮頭基本在同一軸線上,可彈線輔助調(diào)整,調(diào)整好后鎖緊所有活動扣及緊固螺釘。

(5）讀取百分表初始讀數(shù),調(diào)整指定的溫度、濕度,間隔一定時間后再次讀數(shù)。

(6）計算干燥收縮值。

操作流程圖以SmartArt流程圖形式列出,如圖5所示。

3對策實施

3.1制備碎試件

選取需要的建筑碎輕質(zhì)條板,放置于平整的墊木上,沿板寬方向用鋼尺畫出切割線,在距墻板板端不小于25mm的中間位置,分別沿板長方向截取高度為100mm、長度為板寬(因為板寬<800mm,則試件切取長度為板寬）、厚度為板厚的試件各一個,共截取3個試件。實際操作中,切割機的鋸片寬3mm,所以畫切割線時高度應增加1～2mm。要求試件表面不應有可見裂紋、氣孔、蜂窩等缺陷。采用千分尺測量兩個收縮頭的長度,精確至0.01mm。

3.2泡水養(yǎng)護

將制備好的試件浸沒在(20士2）℃的水中,水面高出試件30mm,浸泡72h。將試件從水中取出,用擰干的濕布抹去表面水分,并將收縮測頭擦干凈。

3.3放置底座

底座應安放在平整的地面上,4個腳架受力均勻,不可三點著力,因碎試件移動而影響精度。將試件放置于鋼板底座的兩道鋼支架上。將磁力座支架置于碎試件兩端合適位置,百分表固定在支架上,調(diào)整百分表位置,使百分表測頭與收縮頭中心線重合。調(diào)整好后鎖緊所有鎖扣及緊固螺釘。

3.4讀數(shù)計算

百分表測量碎試件長度變化量,兩側(cè)百分表的讀數(shù)變化量之和即為試件的變化量,計算公式如下:

式中:s為試件干燥收縮值(mm/m）:L1為試件初始長度(含收縮頭）(mm）:L2為試件干燥后長度(mm）:L為試件初始長度(不含收縮頭）(mm）。

4實驗結(jié)果

按照以上步驟進行長達半月的觀察,得到如表1所示的實驗數(shù)據(jù)。

由表1數(shù)據(jù)得到干燥收縮曲線如圖6所示。

由圖6可以看出,該配比下碎輕質(zhì)條板的干燥收縮值均隨齡期的增長而增長,第8天至第11天出現(xiàn)短暫的膨脹,早齡期(9天以前）增長速度快,后期(9天以后）增長速度變緩,14天以后趨于穩(wěn)定。

5總結(jié)與展望

對類似的3組實驗進行分析,兩個月的觀測實驗中,累計觀測有171個實驗數(shù)據(jù),僅有3個出現(xiàn)明顯失真,即數(shù)據(jù)失真的概率為1.75%,預期的目標達成。

觀測臺架設完畢后,無須再做任何操作,直接讀數(shù)即可:磁力座支架和百分表穩(wěn)固,不會松動:數(shù)據(jù)真實可靠。該裝置不僅節(jié)省了人力,免去了反復安裝測量儀器的步驟,還提高了測量的準確度,減少了測量誤差。

但免反復操作式建筑用輕質(zhì)條板干燥收縮實驗裝置的研制尚有難點:

(1）鋼板底座長度尺寸較大,容易產(chǎn)生彎曲變形,需要用剛度較好的鋼材,且需焊接加強筋。0235B是一種碳素結(jié)構鋼,具有一定的伸長率、強度,良好的韌性和鑄造性,易于沖壓和焊接,廣泛用于一般機械零件的制造,主要用于建筑、橋梁工程上質(zhì)量要求較高的焊接結(jié)構件,可用0235B制作底座。

(2）鋼板底面必須平整,并放置于平整的地面,不可出現(xiàn)傾斜,以防試件測頭移動而影響測量精度。底座做拋光處理,拋光后用水平尺校檢平整度,平整度應控制在±2mm。

(3）鋼板底座較重,移動困難,需要放置在一個相對固定的場地,配有調(diào)節(jié)溫度與濕度的設備。