Упругораздвижная форма для изготовления контрольных образцов

Полезная модель относится к технике лабораторных испытаний материалов и может быть использована для изготовления контрольных образцов преимущественно из укатанных бетонов и подобных материалов.
Известна цилиндрическая форма для изготовления контрольных образцов из бетона и других материалов, представляющая собой цилиндрический стакан без дна с разрезом по образующей, снабженная резьбовыми креплениями для фиксации краев в сомкнутом положении и самой формы относительно основания (ГОСТ 22685-89. Формы для изготовления контрольных образцов бетона. Рис. 3).
Недостатки такой конструкции заключаются в том, что при изготовлении контрольных образцов, с помощью виброштампа, процесс уплотнения бетона в форме с жесткими стенками значительно отличается от процесса уплотнения в натурных условиях при использовании виброкатка, под вальцом которого частицы уплотняемого материала, особенно крупные фракции, имеют возможность смещения относительно друг друга, как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, в результате чего имеет место более плотная укладка частиц бетона. То есть в натуральных условиях плотность бетона получается выше, чем в контрольных образцах, изготовленных в лаборатории.
Известна раздвижная форма для изготовления контрольных образцов из укатанного бетона (Рекомендации по применению виброкатков для уплотнения несвязных и малосвязных грунтов и материалов в гидротехническом строительстве. П 27-86/ВИИИГ, Ленинград, 1986, С. 21, рис. 2), выполненная в форме двух одинаковых секций представляющих собой фрагменты цилиндрической поверхности, которые соединяются друг с другом с помощью двух пар шпилек с надетыми на них пружинами помещенных с возможностью смещения в отверстия в ребрах жесткости расположенных на краях секции формы. К торцам секций жестко прикреплены фланцы с прорезями под шпильки, завинченные в основание, на шпильки надеты пружины одним концом упертые во фланцы, а вторым концом в гайки, навинченные на шпильки. На стыках секций внутри формы размещены нащельники из жести.
Данная конструкция раздвижной формы по наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату выбрана в качестве прототипа заявляемой полезной модели.
Недостатки прототипа заключаются в том, что условия для переукладки заполнителей бетона в процессе виброударного уплотнения в горизонтальном направлении обеспечены не по всей площади формы, а только на некоторой ее части примыкающей к участкам с максимальным смещением. На участках, примыкающих к стыкам секций закрытых нащельниками, отсутствует возможность горизонтального смещения заполнителей, что препятствует достижению максимально плотной укладки заполнителей. Кроме того форма горизонтального сечения контрольного образца заметно отличается от круга за счет появления в центре образца прямоугольной вставки, что затрудняет определение объема образца и недопустимо согласно ГОСТу 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам, при определении прочностных характеристик. Кроме того, использование спиральных цилиндрических пружин для противодействия боковому давлению уплотняемого материала требует повышенной жесткости ребер, закрепленных на краях секций вследствие точечного приложения нагрузки и ослабления ребер отверстиями, через которые пропущены шпильки воспринимающие нагрузку от пружин. К тому же возможно дополнительное искажение геометрической формы образца из-за взаимного смещения стыков секций в горизонтальном направлении.
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, состоит в обеспечении соответствия геометрических характеристик раздвижной формы геометрическим характеристикам цилиндра и возможности смещения стенок формы по всем направлениям, параллельным плите основания.
Для достижения указанного технического результата в упругораздвижной форме для изготовления контрольных образцов, состоящей из одинаковых секций, которые выполнены в форме фрагментов цилиндрической поверхности с фланцами на торцах секций и ребрами на краях и соединены друг с другом и с плитой основания посредством пружин и шпилек, снабженных нащельниками, закрывающими стыки секций, упругораздвижная форма выполнена из трех одинаковых секций, к ребрам которых с помощью винтов и планок жестко прикреплены плоские пружины прямоугольной формы, противоположные концы которых с помощью болтов и планок жестко соединены друг с другом, радиус кривизны цилиндрических поверхностей стенок секций равен радиусу цилиндра вписанного в форму при раздвинутых секциях.
Отличительными признаками предлагаемой полезной модели являются:
- выполнение упругораздвижной формы из трех одинаковых секций,
- жесткое скрепление ребер упругораздвижной формы с помощью винтов и планок с плоскими пружинами прямоугольной формы, противоположные концы которых с помощью болтов и планок жестко соединены друг с другом,
- выполнение радиуса кривизны цилиндрических поверхностей стенок секций, равным радиусу цилиндра вписанного в форму при раздвинутых секциях.
Благодаря наличию этих признаков секции упругораздвижной формы имеют возможность радиального смещения относительно ее центра, вследствие чего условия уплотнения материала в форме максимально приближены к натурным условиям и форма контрольного образца незначительно отличается от цилиндра.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-3.
На фиг. 1 дан вид, сверху совмещенный с разрезом горизонтальной плоскостью.
На фиг. 2 - сечение упругораздвижной формы плоскостью совмещенной с ее осью.
На фиг. 3 - сечение упругораздвижной формы горизонтальной плоскостью при раздвинутых ее секциях.
Предлагаемая упругораздвижная форма содержит:
1 - стенки упругораздвижной формы,
2 - ребра,
3 - плоские пружины прямоугольной формы из пружинной стали,
4 - планки,
5 - винты,
6 - болты,
7 - фланцы,
8 - шпильки,
9 - приливы,
10 -пружины, например спиральные цилиндрические,
11 – нащельники, выполненные из жести,
12 - плита основания.
Предлагаемая упругораздвижная форма работает следующим образом.
Упругораздвижную форму в собранном, с помощью планок 4, болтов 6 и винтов 5, виде устанавливают на плиту 12 основания виброштампа так, чтобы шпильки 8 разместились в прорезях приливов 9. На шпильки 8 надевают спиральные цилиндрические пружины 10, которые с помощью гаек сжимаются с заранее определенным усилием. Затем на стыках секций с помощью густой смазки закрепляют нащельники 11, выполненные из жести, далее упругораздвижную форму заполняют уплотняемым материалом. После чего на поверхность уплотняемого материала опускают пуансон виброштампа и производят его уплотнение. Благодаря податливости стенок 1 упругораздвижной формы снижается трение испытуемого материала о стенки 1 и его частицы, особенно крупные фракции, имеют дополнительную степень свободы в горизонтальной плоскости, способствующую образованию более плотной структуры, характеристики которой максимально приближены к характеристикам уплотняемого материала получаемого в натуре с использованием виброкатка.
Толщину планки 4 расположенной между внешними концами плоских пружин 3 выбирают такой, чтобы в собранном виде стыки секций с ребрами 2 и фланцами 7 упругораздвижной формы были прижаты друг к другу с некоторым усилием, определяемым опытным путем. Изменение жесткости плоских пружин 3 в зависимости от параметров работы виброштампа и характеристик уплотняемого материала может изменяться за счет их толщины, либо их длины.
В предложенной конструкции максимальное смещение стенок 1 упругораздвижной формы в радиальном направлении отличается от минимального ориентированного на 60° на величину равную Δcos60° = 0,5 Δ, что в два раза меньше, чем у прототипа. Упругораздвижная форма контрольного образца получаемого при использовании предлагаемой конструкции незначительно отличается от цилиндра, что с достаточной точностью позволяет определить геометрические характеристики образца по известным формулам.