一种用于混凝土振捣质量检测的试验装置的制作方法

本发明涉及混凝土测试，具体涉及一种用于混凝土振捣质量检测的试验装置。

背景技术：

1、混凝土试件是评价混凝土力学性能、耐久性能等指标的重要载体，试件成型质量直接影响抗压强度、劈裂强度、弹性模量等试验结果的准确性和可靠性。在混凝土试件的制备过程中，拌合后的混凝土料浆内部往往混入大量气泡，若不在成型阶段有效排出，气泡将滞留于试件内部形成孔隙缺陷，导致试件密实度下降、表面出现蜂窝麻面，最终影响强度数据和耐久性评价的准确性。

2、为消除混凝土试块中的气泡，现有技术（cn221456277u）公开了一种混凝土试件成型模具，其通过在模具箱的两侧外壁安装震动模块，利用驱动电机带动曲柄转动，经连杆和摇杆传动后推动移动板往复运动，移动板间歇性地推动两侧长板移动，当长板失去移动板的挤压时，弹簧推动长板反向移动，使长板端部的缓冲垫敲击模具箱外壁。该方案通过左右两侧长板间歇敲击模具箱外壁来实现振动排气。

3、然而，上述现有技术仍存在以下不足：一、敲击式振动能量传递不均匀，该方案依赖长板间歇性地敲击模具外壁产生振动，振动能量以脉冲冲击的形式断续注入模具，而非持续、均匀地作用于料浆，这种间歇敲击方式容易在模具壁面产生局部应力集中，气泡排除效果不均匀。二、该方案通过长板间歇性敲击模具外壁产生振动，其振动能量以脉冲形式注入，在壁面形成的应力分布可能存在不均匀性，且反复的机械冲击对模具的长期使用耐久性提出更高要求。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于混凝土振捣质量检测的试验装置，通过竖向和径向的复合振动场，提高了排气效率，模具寿命较高。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种用于混凝土振捣质量检测的试验装置，包括：

4、底座，底座内设有振动平台，所述振动平台上安装有模具；

5、多个侧向微振组件，多个所述侧向微振组件围绕模具设置，所述微振组件包括柔性夹持部、振动部、调节部，所述调节部可调节柔性夹持部与模具之间的距离，所述振动部可通过柔性夹持部向模具侧壁传递振动，所述柔性夹持部具有弹性，多个柔性夹持部可夹持模具；

6、升降架和振捣杆，所述升降架安装在底座上，升降架可带动振捣杆沿模具轴向进入或退出；

7、顶部限位板和灌浆导流件，所述模具顶部安装有顶部限位板，顶部限位板内设有导流孔，所述灌浆导流件通过导流孔向模具内输送料浆，所述顶部限位板设有与振捣杆配合的通孔，顶部限位板还设有排气孔。

8、工作原理：本装置工作时，首先根据试件模具的外径尺寸，通过调节部驱动多个侧向微振组件同步径向移动，使各柔性夹持部均匀抵接于模具外壁，实现对模具的弹性对中夹持。将待成型的混凝土料浆经灌浆导流件和顶部限位板上的导流孔注入模具内部。随后，升降架带动振捣杆沿模具轴向下降，使振捣杆穿过顶部限位板的通孔伸入料浆中。启动振动平台，对模具底部施加低幅高频竖向振动，使料浆内部的气泡在垂直方向上获得上浮加速度；同时启动各侧向微振组件的振动部，振动能量经由柔性夹持部传递至模具侧壁，对贴附于壁面和转角处的气泡施加径向剥离力。底部竖向振动与侧向径向振动在空间上形成正交复合力场，共同驱动气泡脱离料浆并向上迁移，最终经由顶部限位板的排气孔逸出。排气完成后，升降架提升振捣杆退出料浆，取下顶部限位板，脱模获得密实试件

9、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

10、1、通过多个侧向微振组件围绕模具周向均匀布置，配合底部振动平台，形成了竖向和径向的复合振动场，能够同时驱除料浆内部悬浮气泡和模具壁面附着气泡，排气效率优于单一底部振动方式，且持续振动的方式的力平稳、持续且可控，相较于敲击，对模具损伤较小。

11、2、柔性夹持部具有弹性变形能力，能够自适应贴合不同直径和截面形状的模具外壁，配合调节部的径向可调功能，实现了多规格模具的通用快速装夹，解决了传统振动台适配性差的问题。

12、作为本发明优选的实施方式，所述柔性夹持部包括导热弹性接触层和隔热阻尼层；所述导热弹性接触层与模具外壁抵接，其材质为导热硅橡胶；所述隔热阻尼层设置于所述导热弹性接触层与所述振动部之间，用于阻断所述导热弹性接触层一侧的热量逆向传导至所述振动部。

13、工作原理：

14、工作时，导热弹性接触层直接与模具外壁接触，在调节部的驱动下产生弹性压缩变形，紧密贴合模具外壁，确保振动能量在接触界面上的高效传递。隔热阻尼层设置在导热弹性接触层与振动部之间，当侧向微振组件中的加热件产生热量并经导热弹性接触层向模具方向传导时，隔热阻尼层利用其低热导率特性，在热量路径上形成热阻断屏障，阻止热量反向传导至振动部，避免振动部因温升导致压电陶瓷退极化、轴承润滑油失效或永磁体性能衰减。

15、有益效果：

16、1、导热弹性接触层兼具弹性自适应和导热传导双重功能：在静态夹持时自适应贴合不同直径模具，在动态振动时高效传递振动能量，在加热模式下同时作为热传导介质向模具壁输送热量。

17、2、隔热阻尼层的设置解决了热、振功能耦合中的核矛盾，允许加热件向模具侧壁供热以降低料浆黏度，同时保护精密振动部不受热损伤，提高了装置的可靠性和连续工作寿命；且隔热阻尼层本身具有一定的阻尼特性，能够吸收振动部产生的结构噪声和高频杂波，防止振动能量在层间反射叠加。

18、作为本发明优选的实施方式，所述侧向微振组件还包括加热件，所述加热件设置于所述隔热阻尼层与所述导热弹性接触层之间；所述加热件为柔性电热膜或微型热管，用于将模具侧壁加热至35~60℃。

19、工作原理：

20、在侧向微振组件中，加热件设置在隔热阻尼层与导热弹性接触层之间。工作时，加热件（柔性电热膜或微型热管）通电产生35~60℃的热量，热量沿正向路径穿过导热弹性接触层传导至模具外壁，再经模具壁面传入内部料浆。由于加热件位于隔热阻尼层内侧，而隔热阻尼层位于加热件与振动部之间，热量沿反向路径被隔热阻尼层有效阻断，无法到达振动部。模具壁面被加热后，与其接触的料浆层温度升高，该区域的料浆塑性黏度降低，形成一层厚度约0.5~1mm的微流动性润滑层。该润滑层一方面使贴附于壁面的气泡更易脱附，另一方面在模具内壁与料浆主体之间形成滑移边界，降低气泡上浮的壁面摩擦阻力。

21、有益效果：

22、1、由于气泡表面张力随温度升高而降低，气泡在径向温度梯度场（外热内冷）中受热毛细力驱动，该力指向表面张力较高的方向，即指向温度较低的模具中心区域。该驱动力与侧向微振的径向剥离力方向相同，二者协同促进壁面气泡向中心区域迁移并上浮排出。

23、2、35~60℃的温升区间使料浆塑性黏度发生非线性降低，底部振动平台和侧向振动部传递的微振能量在低黏度介质中的传播距离和有效作用范围增加，同等振动功率下的排气效果优于常温状态。

24、作为本发明优选的实施方式，每个所述调节部均包括螺纹杆，所述底座上设有多个安装板，所述螺纹杆通过螺纹径向安装在安装板上，所述安装板一侧设有水平导轨，且螺纹杆一端转动安装有滑动块，使得螺纹杆可调节滑动块沿水平导轨平移，所述柔性夹持部安装在滑动块上。

25、有益效果：每个侧向微振组件独立配置一套调节部。调节时，操作人员旋转螺纹杆，螺纹杆通过与安装板上的螺纹孔配合，将旋转运动转化为轴向直线运动。螺纹杆的末端转动安装在滑动块上（可相对转动但不脱离），推动滑动块沿安装板上的水平导轨径向平移。由于柔性夹持部固定安装在滑动块上，滑动块的平移带动柔性夹持部同步径向移动，从而改变柔性夹持部与模具外壁之间的距离。多个侧向微振组件分别调节，使各柔性夹持部从周向多点同时靠近或远离模具，实现对不同直径模具的快速夹持定位。

26、作为本发明优选的实施方式，所述振捣杆包括从上至下同轴设置的旋转驱动件、带弹簧缓冲的万向伸缩轴、微振驱动件和杆体；所述微振驱动件用于驱动杆体产生高频小幅轴向振动；所述旋转驱动件用于驱动杆体绕自身轴线低速旋转。

27、工作原理：升降架带动整个振捣杆组件下降，使杆体穿过顶部限位板的通孔伸入模具料浆中。启动微振驱动件，其产生的高频小幅轴向振动直接作用于杆体，使杆体端部在料浆内部做高频微振，对气泡施加交变应力以克服表面张力。同时启动旋转驱动件，其输出的旋转扭矩经带弹簧缓冲的万向伸缩轴传递至微振驱动件外壳，再经微振驱动件的壳体传递至杆体，驱动杆体绕自身轴线低速旋转。带弹簧缓冲的万向伸缩轴在此过程中发挥双重作用：一是通过花键或万向节结构传递旋转扭矩，二是利用其轴向伸缩和弹簧缓冲功能，在传递旋转运动的同时补偿微振驱动件产生的高频轴向颤动，使该颤动不逆向传递至旋转驱动件的轴承系统。

28、有益效果：

29、1、旋转扭矩被高效传递至杆体驱动其旋转，而微振驱动件产生的高频轴向振动被弹簧缓冲和万向伸缩结构吸收，无法逆向传导至旋转驱动件，有效保护了旋转驱动件的轴承和减速齿轮。

30、2、微振负责破除气泡表面张力使气泡脱附，低速旋转负责产生剪切稀化效应降低料浆黏度并消除振动的驻波盲区，提高了排气效率。

31、作为本发明优选的实施方式，所述杆体为空心杆；所述杆体上部设有旋转接头，所述旋转接头用于连接外部供液系统；所述振捣杆的底端设有可拆卸的尖端，所述尖端为球头、圆头或螺旋结构。

32、有益效果：

33、1、振捣杆的球形或圆头尖端在料浆底部高速微振时，尖端底部与模具底壁之间的微小间隙（约2~5mm）内，由于料浆的触变性和局部流动分离效应，会在该间隙区域形成一个局部低压扰动区；当升降架带动振捣杆开始匀速向上提升的瞬间（此时尖端仍浸没在料浆中，但已脱离底部极限位置），通过旋转接头向空心杆内孔注入微量的高压水（脉冲式，流量约1~3ml，压力0.2~0.5mpa），水流注入该局部低压扰动区后，一方面对该区域浆体产生局部稀释和润滑作用，另一方面通过水流冲击辅助破除该区域可能存在的“死腔”气泡。喷水量较少（小于料浆总质量的0.5%），且是在提升过程中喷入底部，瞬间即被周围浆体吸收稀释，不会产生新的滞留气泡，也不会影响试件配合比。

34、2、可更换尖端设计使同一振捣杆能够适配不同工况：球头/圆头尖端适用于普通混凝土和砂浆料浆，尖端圆滑过渡不易损伤模具底部；螺旋尖端在旋转时能产生附加的轴向推送力，适用于黏度较高的地聚物或细粒混合料，增强了装置对不同料浆类型的适应能力；

35、3、空心结构配合供液系统，在停机后可通过注水/注气主动清洗杆体外壁和尖端，有效防止料浆在杆体表面凝固干结，延长振捣杆使用寿命。

36、作为本发明优选的实施方式，所述底座上的模具可替换为清洗槽，所述振捣杆插入所述清洗槽中，所述微振驱动件在所述振捣杆插入所述清洗槽时启动，进行自清洁。

37、工作原理：当试件成型工作完成后，将底座上的模具取下，替换为专用的清洗槽，清洗槽内通过供液系统注入清洗用的水。将振捣杆下降插入清洗槽的清洗槽中，使杆体完全浸没于清洗液中。启动微振驱动件，将其振动频率调节至超声波频段（通常20khz以上）；高频振动在清洗液中激发超声波空化效应，利用空化泡内爆产生的冲击波与微射流，对杆体外壁粘附的硬化浆体或残留料浆施加高频、局部的物理冲击，使附着物从杆体表面逐层剥离并分散于清洗液中。采用该方式能够有效清除杆体表面残留物，且对涂层无可见损伤。

38、有益效果：

39、1、将振捣杆的自清洁功能集成于装置自身的驱动系统，无需额外配置超声波清洗机，降低了实验室设备采购成本和台面占用空间。

40、2、空化效应产生的清洗作用属于纯物理清洁，无需使用强酸、强碱等化学清洗剂，避免了化学试剂对杆体表面涂层的腐蚀损伤。