一種溫度控制土壤膨脹儀的制作方法
【專利摘要】一種溫度控制土壤膨脹儀，包括盛水容器、頂蓋、位移采集系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)，頂蓋固定在盛水容器上。所述盛水容器包括底座和外壁，該外壁為夾層結(jié)構(gòu)；所述位移采集系統(tǒng)包括軸向位移傳感器、導線和數(shù)據(jù)采集儀；所述溫度控制系統(tǒng)包括硅橡膠電熱片、導線、溫度控制器和溫度傳感器。本實用新型除了具備常規(guī)土壤膨脹儀的功能外，還通過溫度控制系統(tǒng)實現(xiàn)了對實驗溫度的精確控制，能夠進行不同溫度下的土體的膨脹試驗；并且對土體在浸水過程中體積膨脹量實現(xiàn)了自動化采集，所測數(shù)據(jù)準確。
【專利說明】
一種溫度控制土壤膨脹儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于巖土工程土工試驗技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種溫度控制土壤膨脹儀，適用于測量不同溫度下的土體在浸水過程中體積增大膨脹量。
【背景技術(shù)】
[0002]在自然條件下，土體自身存在一個初始溫度場，溫度沿著土體深度的增加而逐漸變化，進而影響到土體的工程性質(zhì)。而我們使用傳統(tǒng)土壤膨脹儀對粘性土的膨脹量進行量測時，往往是在常溫的條件下進行的，忽略了溫度的影響，最后測得的膨脹量是不準確的，也不能滿足實際工程的需要。同時，使用傳統(tǒng)的膨脹儀對粘性土膨脹量進行測量時，需要人為地每隔2h測計數(shù)據(jù)采集儀一次，直至兩次讀數(shù)差值不超過0.0 Imm時膨脹穩(wěn)定，工作效率低，試驗誤差亦大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷及不足，本實用新型提供一種溫度控制土壤膨脹儀，能夠?qū)嶒灉囟染_控制和測量，開展不同溫度下的土體膨脹率試驗；同時對土體膨脹量實時數(shù)據(jù)自動化采集，所測數(shù)據(jù)準確，解決了膨脹量不能連續(xù)測量和自動記錄、誤差較大的缺點。
[0004]本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)上述目的:一種溫度控制土壤膨脹儀，包括盛水容器、頂蓋、溫度控制系統(tǒng)和位移采集系統(tǒng)。具體結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系為:
[0005]所述頂蓋固定在盛水容器上。
[0006]所述盛水容器包括底座、外壁以及可調(diào)節(jié)支座，底座與外壁焊接，底座下設有可調(diào)節(jié)支座，外壁通過導線與溫度控制器相連接。
[0007]所述溫度控制系統(tǒng)包括硅橡膠電熱片、溫度傳感器、導線以及溫度控制器，所述硅橡膠電熱片設置于外壁夾層內(nèi)，溫度傳感器通過螺帽固定于頂蓋上，溫度傳感器的一端置于盛水容器內(nèi)的水中，另一端通過導線與溫度控制器相連接，溫度控制器接電源。
[0008]所述位移控制系統(tǒng)包括軸向位移傳感器、導線和數(shù)據(jù)采集儀，所述軸向位移傳感器通過螺帽固定在頂蓋的中央，軸向位移傳感器一端與墊片頂部相接觸，另一端通過導線與數(shù)據(jù)采集儀相連接，數(shù)據(jù)采集儀連接電源，數(shù)據(jù)采集儀自動采集記錄試驗過程中的墊片的軸向位移變化。
[0009]所述外壁為夾層結(jié)構(gòu)，外壁外部設有一層玻璃纖維。
[0010]所述硅橡膠電熱片為軟性可彎曲的薄膜狀電熱器件，均勻緊貼在盛水容器外壁夾層的內(nèi)壁上。
[0011]所述底座內(nèi)設置注水通道，通過注水通道往盛水容器注水。
[0012]所述頂蓋通過固定螺栓固定連接在盛水容器外壁上，頂蓋上設置排氣閥，頂蓋中央固定設置有軸向位移傳感器，旁邊固定設置溫度傳感器。
[0013]所述排氣閥連通盛水容器內(nèi)部與外部空氣，保持大氣平衡，有利于實驗時通過注水通道往盛水容器內(nèi)部注水，同時避免粘性土遇水膨脹時壓縮內(nèi)部空氣引起的誤差。
[0014]所述墊片上帶有多個孔隙，以便于膨脹土遇水膨脹過程中的氣泡排放。
[0015]所述頂蓋底部與外壁頂面通過固定螺桿連接，頂蓋四周的圓孔與外壁四周的圓孔
——對應。
[0016]所述盛水容器底座中央設有環(huán)狀水槽，環(huán)狀水槽上放置透水石，透水石上放置環(huán)刀，環(huán)刀內(nèi)部為土樣;透水石和環(huán)刀外部設置一護環(huán)，防止膨脹;環(huán)刀上放置另一導環(huán)，通過只螺桿固定于底座;土樣上放置墊片，墊片頂部與軸向位移傳感器一端相接觸。
[0017]本實用新型的突出效果在于:
[0018]1、由于設置了溫度控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了對實驗溫度的精確控制和測量，能夠在不同溫度下進行粘性土膨脹率試驗。
[0019]2、由于設置了位移采集系統(tǒng)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)測量和采集的自動化，減少了測量過程中每2h讀數(shù)的繁瑣性，提高工作效率，且所測數(shù)據(jù)精確。
[0020]3、為了使土樣整體均勻受熱，在盛水容器外壁均勻緊貼硅橡膠電熱片，有效保證了加熱的均勻性。
[0021]4、為了防止盛水容器內(nèi)熱量的散失，將盛水容器外壁設置了夾層結(jié)構(gòu)，并在外壁設置玻璃纖維，同時還在盛水容器頂部設置了頂蓋，有效防止盛水容器內(nèi)熱量的散失。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型所述的溫度控制土壤膨脹儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本實用新型所述的溫度控制土壤膨脹儀的安裝順序示意圖。
[0024]其中:1-排氣閥，2-頂蓋，3-螺桿，4-外壁，5-玻璃纖維，6-導環(huán)，7_環(huán)刀，8_硅橡膠電熱片，9-護環(huán)，I O-底座，11-可調(diào)節(jié)支座，12-墊片，13-土樣，14-透水石，15-軸向位移傳感器，16-溫度傳感器，17-導線，18-數(shù)據(jù)采集儀，19-溫度控制器，20-螺桿，21-注水管道。
【具體實施方式】
[0025]以下通過附圖和實施例對本實用新型的技術(shù)方案作進一步說明。
[0026]如圖1至圖2所示，本實用新型所述的溫度控制土壤膨脹儀，包括盛水容器、頂蓋2、位移采集系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)。具體結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系為:
[0027]所述盛水容器包括底座10、外壁4和可調(diào)節(jié)支座11;底座10與外壁4焊接，底座10下設置可調(diào)節(jié)支座U，保證儀器水平;外壁4為夾層結(jié)構(gòu)，硅橡膠電熱片8設置于外壁4夾層內(nèi)，并通過導線17與溫度控制器19相連接;外壁4外部設置一層玻璃纖維5，防止盛水容器內(nèi)熱量散失。
[0028]所述頂蓋2設置于盛水容器上，通過3個固定螺栓3固定連接于盛水容器外壁4;頂蓋2上設置一排氣閥I;中央固定設置一軸向位移傳感器15，一端與墊片12頂部相接觸，另一端通過導線17與數(shù)據(jù)采集儀18相連接;頂蓋2周邊固定設置一溫度傳感器16，一端置于盛水容器內(nèi)，另一端通過導線17與溫度控制器19相連接;所述頂蓋2底部與外壁4頂面通過固定螺桿3連接，其中，頂蓋2四周的圓孔與外壁4四周的圓孔一一對應。
[0029]所述溫度控制系統(tǒng)包括硅橡膠電熱片8、溫度傳感器16、導線17和溫度控制器19;所述的硅橡膠電熱片8為盛水容器內(nèi)部的溫度改變提供熱源，環(huán)繞外壁4布置，其內(nèi)部電阻絲的兩端通過導線17與溫度控制器19相連接;溫度傳感器16通過一固定螺帽固定于頂蓋2，其一端置于盛水容器內(nèi)的水中，另一端通過導線17與溫度控制器19相連接;溫度控制器19接電源，其誤差范圍為±0.5 °C，能夠?qū)κ⑺萜鲀?nèi)部的水溫進行精確控制。
[0030]所述位移控制系統(tǒng)包括軸向位移傳感器15、導線17和數(shù)據(jù)采集儀18;軸向位移傳感器15通過一固定螺帽固定于頂蓋2中央，一端與墊片12頂部相接觸，另一端通過導線17與數(shù)據(jù)采集儀18相連接;數(shù)據(jù)采集儀18接電源，能夠自動采集記錄試驗過程中的墊片12的軸向位移變化。
[0031 ] 盛水容器底座10中央設置環(huán)狀水槽，水槽上放置透水石14，透水石14上放置環(huán)刀7，環(huán)刀7內(nèi)部為土樣13;透水石14和環(huán)刀7外部設置一護環(huán)9，防止旁脹;環(huán)刀上放置另一導環(huán)6，通過3只螺桿20固定于底座10; 土樣13上放置墊片12，墊片12頂部與軸向位移傳感器15
一端相接觸。
[0032]具體操作方法如下:
[0033]1、實驗前準備工作:準備實驗用土、切土環(huán)刀7、各種傳感器器件等輔助材料，檢查儀器各部件是否正常；用切土環(huán)刀7制備實驗土樣13，修平兩面并將土樣放置于恒溫恒濕箱168h;通過另一溫控盛水容器將純水加熱到實驗設定的水溫。
[0034]2、試件安裝:在盛水容器內(nèi)放置護環(huán)9、透水石14，將帶有土樣的環(huán)刀7從恒溫恒濕箱取出并裝入護環(huán)9內(nèi)；然后把導環(huán)6放在環(huán)刀7上，并用3只螺桿20輕擰壓平，將其固定于底座10;最后將墊片12蓋于土樣13表面;最后將通過螺桿3將頂蓋2固定于盛水容器上，使軸向位移傳感器15底部與墊片12頂部接觸；
[0035]3、打開排氣閥I，通過注水管道21向盛水容器注入已加熱到設定水溫的純水，使水面保持于土樣表面高度齊平，或按土工操作規(guī)程使水面高出土樣5mm;同時開啟溫度控制器19的電源開關(guān)并設置實驗所需溫度，溫度控制器19發(fā)出溫度的指令給硅橡膠電熱片8使其開始加熱，同時溫度傳感器16測試被加熱的盛水容器內(nèi)水的溫度，當溫度達到預定溫度時，溫度傳感器16檢測到并發(fā)出一個返回信號給溫度控制器19，溫度控制器19再向硅橡膠電熱片8發(fā)出停止加熱的信號，從而打到溫度恒定在預定溫度的目的，由此，溫度控制器19上的溫度顯示屏將會恒定在一定值；
[0036]4、注水后將數(shù)據(jù)采集儀18打開，將其設置為每2h自動采集數(shù)據(jù)一次，對土樣吸水后的膨脹量進行自動采集，直至兩次讀數(shù)差值不超過0.0 Imm時膨脹穩(wěn)定，即實驗結(jié)束。
[0037]上述實施例的描述是方便人們理解和應用本實用新型。本實用新型的保護范圍不受實施例所限制。任何人對本實用新型做出的改進和修改都應視為本實用新型保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種溫度控制土壤膨脹儀，包括盛水容器、頂蓋、溫度控制系統(tǒng)和位移采集系統(tǒng)，其特征在于，具體結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系為: 所述頂蓋固定在盛水容器上， 所述盛水容器包括底座、外壁以及可調(diào)節(jié)支座，底座與外壁焊接，底座下設有可調(diào)節(jié)支座，外壁通過導線與溫度控制器相連接， 所述溫度控制系統(tǒng)包括硅橡膠電熱片、溫度傳感器、導線以及溫度控制器，所述硅橡膠電熱片設置于外壁夾層內(nèi)，溫度傳感器通過螺帽固定于頂蓋上，溫度傳感器的一端置于盛水容器內(nèi)的水中，另一端通過導線與溫度控制器相連接，溫度控制器接電源， 所述位移控制系統(tǒng)包括軸向位移傳感器、導線和數(shù)據(jù)采集儀，所述軸向位移傳感器通過螺帽固定在頂蓋的中央，軸向位移傳感器一端與墊片頂部相接觸，另一端通過導線與數(shù)據(jù)采集儀相連接，數(shù)據(jù)采集儀連接電源，數(shù)據(jù)采集儀自動采集記錄試驗過程中的墊片的軸向位移變化。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制土壤膨脹儀，其特征在于，所述外壁為夾層結(jié)構(gòu)，外壁外部設有一層玻璃纖維。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制土壤膨脹儀，其特征在于:所述硅橡膠電熱片為軟性可彎曲的薄膜狀電熱器件，均勻緊貼在盛水容器外壁夾層的內(nèi)壁上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制土壤膨脹儀，其特征在于，所述底座內(nèi)設置注水通道，通過注水通道往盛水容器注水。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制土壤膨脹儀，其特征在于:所述頂蓋通過固定螺栓固定連接在盛水容器外壁上，頂蓋上設置排氣閥，頂蓋中央固定設置有軸向位移傳感器，旁邊固定設置溫度傳感器。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的溫度控制土壤膨脹儀，其特征在于:所述排氣閥連通盛水容器內(nèi)部與外部空氣，保持大氣平衡，有利于實驗時通過注水通道往盛水容器內(nèi)部注水，同時避免粘性土遇水膨脹時壓縮內(nèi)部空氣引起的誤差。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制土壤膨脹儀，其特征在于:所述墊片上帶有多個孔隙，以便于膨脹土遇水膨脹過程中的氣泡排放。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制土壤膨脹儀，其特征在于:所述頂蓋底部與外壁頂面通過固定螺桿連接，頂蓋四周的圓孔與外壁四周的圓孔一一對應。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制土壤膨脹儀，其特征在于:所述盛水容器底座中央設有環(huán)狀水槽，環(huán)狀水槽上放置透水石，透水石上放置環(huán)刀，環(huán)刀內(nèi)部為土樣;透水石和環(huán)刀外部設置一護環(huán)，防止膨脹;環(huán)刀上放置另一導環(huán)，通過螺桿固定于底座;土樣上放置墊片，墊片頂部與軸向位移傳感器一端相接觸。
【文檔編號】G01N1/44GK205484329SQ201620210771
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】歐孝奪, 潘鑫, 侯凱文, 蘇建, 陳建文, 侯福昌
【申請人】廣西大學, 廣西瑞宇建筑科技有限公司