一种空心圆柱水泥稳定土试样与养护装置及使用方法
【专利摘要】本发明涉及一种空心圆柱水泥稳定土制样与养护装置。本发明为拉杆连接底座与压盘，中间连接的三开内筒、三开外筒，三开内筒在三开外筒内，三开内筒、三开外筒之间形成试样仓。本发明克服了试样中的气泡、泌水无法排出，很难保证试样的均匀密实性，很难保证脆性试样最终的完整性等缺陷。本发明在脱模时可以倒置架在拉杆上，三开外筒和试样放在压盘上，便于将试样从三开外筒中自上而下整体推出来，可以有效保证试样的完整性，可有效防止瓣片之间的错动，无裂缝，不需要等到养护龄期，只要试样有一定自立性就可以拆模，可大大减少装置占用时间，提高制样效率。
【专利说明】一种空心圆柱水泥稳定土试样与养护装置及使用方法
【技术领域】
[0001]本发明属于岩土工程试验【技术领域】，特别涉及一种空心圆柱水泥稳定土试样与养护装置及使用方法。
【背景技术】
[0002]GDS空心圆柱扭剪仪可施加独立控制的动态围压、轴向力和扭矩，能模拟工程中遇到的绝大多数复杂应力路径，是研究土体在复杂应力条件下力学性质的必要设备。对于传统的砂土或者粘土来说可以直接在与仪器配套的空心圆柱试样模具中制样，而对于水泥稳定土来说，需要一样的养护龄期，对制样、养护和脱模等方面有新的要求，由于水泥稳定土在制备时为流塑状态，传统方法在制样时试样的密实度难以保证，也不能收集制样过程的泌水量，另外由于水泥稳定土有一定的脆性，在脱模时试样极易产生径向裂缝，试样表面也容易剥落，导致试样不均，表面不平整，因此需要开发空心圆柱水泥稳定土制样与养护装置。
[0003]在本发明之前，专利“一种空心圆柱制样仪(申请号:200920228846) ”公开了一种空心圆柱试样制样仪，该设备在使用过程中将试样分层均匀放在加压板、空心圆柱体形成的内嵌空间中，通过转动手柄来进行试样的压密。但在制备水泥稳定土样试样时，试样还是流塑状态的，试样中的气泡很难排出，泌水也无法排出，很难保证试样的均匀密实性；另外，该设备的使用说明中没有详细说明脱模过程，很难保证脆性试样最终的完整性。
[0004]专利“一种粗粒土大型空心圆柱制样器及使用方法(专利号:201110122295) ”公开了一种粗粒土大型空心圆柱制样器及使用方法，该发明在环型内套筒外和环型外套筒内分别套上橡皮膜形成的空心圆柱空间中添加试样，再通过振动密实器将土样压密实。该发明在振动压密的过程中容易将橡皮膜挤破，在较长期养护过程中橡皮膜也可能会腐蚀破损进而影响试样表面的化学、物理性质；另外，该发明同样无法保证流塑状态试样的均匀密实性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于解决上述困难和问题，提供一种一种空心圆柱水泥稳定土试样与养护装置及使用方法。
[0006]本发明采用的技术方案是:
[0007]—种空心圆柱水泥稳定土试样与养护装置，其主要技术特征在于拉杆连接底座与压盘，中间连接的三开内筒、三开外筒，三开内筒在三开外筒内，三开内筒、三开外筒之间形成试样仓。
[0008]所述底座上从中间M14螺纹孔由内向外依次设置有内筒固定槽、集水槽、外筒固定槽、渗水槽、MlO螺纹孔、侧壁的排水孔，三开内筒设置在内筒固定槽中，三开外筒设置在外筒固定槽中。
[0009]底座上设置有径向排水槽，其外端连通集水槽，内端连通渗水槽。[0010]所述三开内筒由两个大瓣片、一个小瓣片构成一个圆，小瓣片顶端有小孔，小瓣片与大瓣片之间有卡口，内筒盖卡在三开内筒顶部。
[0011]所述三开外筒由三个相同的120°圆环瓣片通过卡口拼装成整体。
[0012]所述透水板设置在试样仓底部，在底座上。
[0013]所述压盘压在三开外筒顶部的斜切环面上。
[0014]所述芯轴连接底座和上部的内筒盖。
[0015]本发明空心圆柱试样试样与养护装置的使用方法，主要技术步骤如下:
[0016](I)将芯轴旋紧在底座的M14螺纹孔上；
[0017](2)在三开内筒外壁贴一层薄膜；
[0018](3)将三开内筒通过内筒盖、芯轴和M14螺母固定在底座上；
[0019](4)将透水板放到试样仓底部；
[0020](5)用外筒套环将三开外筒固定成整体，在三开外筒内壁贴一层塑料薄膜，在贴薄膜时可以先将薄膜卷在稍细的圆棍上，然后将圆棍在三开外筒内壁滚一圈；
[0021](6)将三开外筒通过压盘、拉杆和MlO螺母固定在底座上。
[0022](7)把排水管接在底座的排水孔上，在试样仓内添满试样，将压土板盖在试样顶部，将整个装置放入标准养护条件的养护室内。
[0023](8)待试样具有一定自立性后，打开压土板，取下内筒盖，用铁钧穿过小孔将三开内筒的小瓣片拔出，再取出两个大瓣片；然后卸下压盘，将三开外筒连同试样一起从底座上取出；
[0024](9)把压盘倒置架在底座的四根拉杆上，把外筒倒置放在压盘上，用透水板垫在试样顶部，将试样慢慢地从三开外筒中推下来，得到试样，再将试样放回养护室内继续养护，直至养护龄期再取出。
[0025]本发明的优点及效果如下:
[0026](I)三开内筒和三开外筒各个瓣片之间的卡口，都做成“z”字形截面，可有效防止瓣片之间的错动；
[0027](2)三开内筒，有一个小瓣片，可以单独先抽出，减少对试样内壁的扰动；
[0028](3)装置底座有排水通道，可收集试样泌水量；
[0029](4)在三开内筒外壁和三开外筒内壁贴上塑料薄膜，较脆和较粘的试样都可以制备，且试样较密实，表面光滑，减少了脱模对试样的扰动，在接缝处也不会出现受力不均匀的现象；
[0030](5)压盘除了可以用来固定三开外筒外，在脱模时还可以倒置架在拉杆上，三开外筒和试样放在压盘上，便于将试样从三开外筒中自上而下整体推出来，可以有效保证试样的完整性，无裂缝；
[0031](6)不需要等到养护龄期，只要试样有一定自立性就可以拆模，可大大减少装置占用时间，提闻制样效率。
[0032]本发明的其他具体优点和效果将在下面继续说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1——本发明结构装置立面剖视图。[0034]图2—本发明结构装置三维示意图。
[0035]图3——本发明结构装置底座三维示意图。
[0036]图4——本发明结构装置三开内筒三维示意图。
[0037]图5——本发明结构装置三开外筒三维示意图。
[0038]图6——本发明结构装置拆模关键步骤示意图。
[0039]图中各标号对应的部件名称如下:
[0040]底座1、(环型试样)透水板2、三开内筒3、大瓣片3-1、、瓣片3-2、小孔3-3、内筒盖4、三开外筒5、(8。倾角)斜切环面5-1、压盘6、拉杆7、M10螺母8、芯轴9、M14螺母10、压土板11、外筒套环12、试样仓13、外筒固定槽14、径向排水槽15、内筒固定槽16、M14螺纹孔17、渗水槽18、集水槽19、排水孔20、MlO螺纹孔21、(z截面)卡口 22、(水泥稳定土 )试样23、透水纸24、(塑料)薄膜25。
【具体实施方式】
[0041]如图1?图6所示:
[0042]—种空心圆柱水泥稳定土试样与养护装置,包括底座1、三开内筒3、三开外筒5、压盘6、内筒盖4、芯轴9、透水板2、压土板11、拉杆7、外筒套环12以及其他配套的零件。
[0043]如图3所示:
[0044]底座I上从中间M14螺纹孔17由内向外依次设置有内筒固定槽16、外筒固定槽
14、M10螺纹孔21和侧壁的排水孔20，径向排水槽15外端连通集水槽19，其内端连通渗水槽18，本例中设置4个径向排水槽15，等距离。其中MlO螺纹孔21用来固定四根拉杆，M14螺纹孔用来固定芯轴9。另外，试样23泌出的水，可以透过透水板2进入渗水槽18，再通过径向排水槽15排到集水槽19中，最后通过排水孔20排出。
[0045]如图4所示:
[0046]三开内筒3由两个大瓣片3-1、一个小瓣片3-2组成一个圆，小瓣片3_2顶端有小孔3-3，小瓣片3-2与大瓣片3-1之间有卡口 22，内筒盖4卡在三开内筒3顶部。拆模时，可以用铁钧穿过小孔3-3首先将小瓣片3-2抽出，由于卡口 22的限制，小瓣片3-2不会向试样仓13内移动，减少对试样23的扰动。
[0047]如图5所示:
[0048]三开外筒5由三个相同的120°圆环瓣片通过卡口 22拼装成整体，外筒套环12套在三开外筒5中部将其箍牢，三开外筒5外壁的上下两端有8°倾角的斜切环面5-1。
[0049]如图1?图6所示:
[0050]压盘6压在三开外筒5顶部的斜切环面5-1上，压盘6上还有四个均布的MlO螺纹孔21 ;四根拉杆7穿过压盘6上的四个MlO螺纹孔21并连接底座I和上部的压盘6，将三开外筒5与底座I连成整体；芯轴9连接底座I和上部的内筒盖4，将三开内筒3与底座I连成整体；芯轴9顶部配一个M14螺母10，四根拉杆7顶部配4个MlO螺母8 ;三开外筒5在三开内筒3外，三开内筒3与三开外筒5之间形成试样仓13，透水板2放在试样仓13底部、底座I上。
[0051]本发明应用过程说明:
[0052](水泥稳定土)试样23的尺寸为:内径60mm,外径100mm,高度200_;三开内筒3的外径为60mm,内径40mm,壁厚10mm,总高度为224mm,上下各留IOmm以容纳透水板2和压土板11，试样仓13内外壁的净高度为204mm，比试样23高度多出来的4mm为透水纸24预留高度；三开外筒5的内径为100mm,上半部分外径为120mm,壁厚为IOmm,下半部分外径为124mm,壁厚为12mm,总高度为226mm,上下各留Ilmm以容纳透水板2和压土板11 ;三开外筒5上下端外壁都有8。倾角的斜切环面5-1,上端最薄壁厚为6mm,下端最薄壁厚为8mm ；底座I直径212mm,厚度35mm,集水槽19外径170mm,内径150mm,底座I最外壁厚21mm,外壁顶面均匀分布四个MlO螺纹孔21，正对着的两个MlO螺纹孔21圆心距离为190mm ;M14螺纹孔17用来固定芯轴9，外径36mm ;内筒固定槽16和外筒固定槽14尺寸分别与三开内筒3和三开外筒5的下端匹配。
[0053]本装置的材料要求有一定强度，且不易生锈，可以用铝合金或不锈钢，也可以选用其他功能相同的材料。
[0054]在试样过程中的具体步骤:
[0055](I)将芯轴9旋紧在底座I的M14螺纹孔17上；
[0056](2)将两个大瓣片3-1和一个小瓣片3-2按对应的卡口 22拼成一个完整的三开内筒3，在三开内筒3外壁涂一层凡士林，并平整地贴一层(塑料)薄膜25，薄膜25的两头多留3-4cm长，每隔Icm沿竖轴方向剪开，将两头的条状薄膜25平整地向内翻；
[0057](3)将三开内筒3卡在内筒固定槽16上,再将内筒盖4卡在三开内筒3顶端,用M14螺母10套在芯轴9顶端，向下旋紧压住内筒盖4 ；
[0058](4)在透水板2表面贴一张湿的透水纸24，将透水板2套在三开内筒3外，并由三开内筒3顶端放到试样仓13底部；
[0059](5)用外筒套环12将三开外筒5固定成整体，在三开外筒5内壁涂一层白色凡士林，并贴一圈薄膜25，为使薄膜25更加平整，可以先将薄膜25卷在稍细的圆棍上，然后将圆棍沿三开外筒5内壁滚一圈，薄膜25的两头多留3?4cm长，每隔Icm沿竖轴方向剪开，将两头的条状薄膜25平整地向外翻，薄膜25外翻的上端用橡皮筋固定；
[0060](6)把三开外筒5下端卡在底座I的外筒固定槽14上，把压盘6压在三开外筒5顶部的环切斜面5-1上，并通过四根对称的拉杆7和MlO螺母8连接底座I和压盘6，将三开外筒5固定在底座I上。
[0061](7)把排水管接在底座I的排水孔20上，在试样仓13内添加调配好的(水泥稳定土)试样23，要分层添加并用塑料棒捣实，确保试样23密实无孔洞，待试样23填满试样仓13，将试样23上表面抹平并贴一张透水纸24，将压土板11盖在试样23顶部，将整个装置放入标准养护条件的养护室内。
[0062](8)待试样23具有一定自立性后，进行拆模。将整个装置从养护室中取出，打开压土板11，取下内筒盖4，用铁钩穿过小孔3-3将三开内筒3的小瓣片3-2拔出(由于卡口 22的限制，小瓣片3-2不会向试样仓13内移动)，再取出两个大瓣片3-1 ;然后卸下压盘6，将三开外筒5连同试样23 —起从底座I上取出；
[0063](9)如图6所示，将四个MlO螺母8分别旋到四根拉杆上，并确保四个MlO螺母8在相同高度上，把压盘6倒置架在底座I的四根拉杆7上，把外筒倒置放在压盘6上，用透水板2垫在试样23顶部，将试样23慢慢地从三开外筒5中推下，透水板2推至三开外筒5底端即可得到完整的(空心圆柱水泥稳定土)试样23，再将试样23放回养护室内继续养护；
[0064](10)直至养护龄期再取出，养护期间贴在试样23上的薄膜25可以不撕去，可减少移动试样23时对其表面的扰动。
【权利要求】
1.一种空心圆柱水泥稳定土试样与养护装置，其特征在于拉杆连接底座与压盘，中间连接的三开内筒、三开外筒，三开内筒在三开外筒内，三开内筒、三开外筒之间形成试样仓。
2.根据权利要求1所述的一种空心圆柱水泥稳定土试样与养护装置，其特征在于底座上从中间M14螺纹孔由内向外依次设置有内筒固定槽、集水槽、外筒固定槽、渗水槽、MlO螺纹孔、侧壁的排水孔，三开内筒设置在内筒固定槽中，三开外筒设置在外筒固定槽中。
3.根据权利要求1或2所述的一种空心圆柱水泥稳定土试样与养护装置，其特征在于底座上设置有径向排水槽，其外端连通集水槽，内端连通渗水槽。
4.根据权利要求1所述的一种空心圆柱水泥稳定土试样与养护装置，其特征在于三开内筒由两个大瓣片、一个小瓣片构成一个圆，小瓣片顶端有小孔，小瓣片与大瓣片之间有卡口，内筒盖卡在三开内筒顶部。
5.根据权利要求1所述的一种空心圆柱水泥稳定土试样与养护装置，其特征在于三开外筒由三个相同的120°圆环瓣片通过卡口拼装成整体。
6.根据权利要求1所述的一种空心圆柱水泥稳定土试样与养护装置，其特征在于透水板设置在试样仓底部，在底座上。
7.根据权利要求1所述的一种空心圆柱水泥稳定土试样与养护装置，其特征在于压盘压在三开外筒顶部的斜切环面上。
8.根据权利要求1所述的一种空心圆柱水泥稳定土试样与养护装置，其特征在于芯轴连接底座和上部的内筒盖。
9.一种基于权利要求1所述的空心圆柱水泥稳定土试样与养护装置的使用方法，包括以下技术步骤: (1)将芯轴旋紧在底座的M14螺纹孔上； (2)在三开内筒外壁贴一层薄膜； (3)将三开内筒通过内筒盖、芯轴和M14螺母固定在底座上； (4)将透水板放到试样仓底部； (5)用外筒套环将三开外筒固定成整体，在三开外筒内壁贴一层塑料薄膜，在贴薄膜时可以先将薄膜卷在稍细的圆棍上，然后将圆棍沿三开外筒内壁滚一圈； (6)将三开外筒通过压盘、拉杆和MlO螺母固定在底座上。 (7)把排水管接在底座的排水孔上，在试样仓内添满试样，将压土板盖在试样顶部，将整个装置放入标准养护条件的养护室内。 (8)待试样具有一定自立性后，打开压土板，取下内筒盖，用铁钧穿过小孔将三开内筒的小瓣片拔出，再取出两个大瓣片；然后卸下压盘，将三开外筒连同试样一起从底座上取出； (9)把压盘倒置架在底座的四根拉杆上，把外筒倒置放在压盘上，用透水板垫在试样顶部，将试样慢慢地从三开外筒中推下来，得到试样，再将试样放回养护室内继续养护，直至养护龄期再取出。
【文档编号】G01N1/28GK103630433SQ201310585368
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2013年11月19日
【发明者】高洪梅, 蔡骁, 陈国兴, 潘凯, 王志华, 孙田 申请人:南京工业大学