CN102494995A - 杠杆式土粘着力测试仪 - Google Patents

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张泽
马巍
赵淑萍
邴慧
武俊杰
陈慧娥
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Abstract

本发明涉及一种杠杆式土粘着力测试仪，它是由杠杆、支架、不同材料可更换式测试头、可装卸式样品盒、小桶和底板构成。杠杆中心与支架顶部相连，支架下端固定在底板上；不同材料可更换式测试头与小桶分别挂在杠杆的两头，并分别位居于支架的两侧，可装卸式样品盒底部凹陷槽嵌于底板的凸台上，其上方正对于不同材料可更换式测试头。本发明可以在实验室和野外条件下测量不同的材料与不同类型及状态土之间的粘着力。为民用及军事运输工具的减少能耗、提高工程建筑质量提供试验数据和技术指导。

Description

杠杆式土粘着力测试仪
技术领域
本发明涉及一种利用杠杆原理测量土粘着力的仪器。
背景技术
土的粘着性(胶粘性)是土的固体组成部分通过结合水膜与过渡类型水与外部物体之间的相互作用。结合水膜与过渡类型水，一方面和土颗粒作用，另一方面与外部物体接触，于是就产生了一个应力，它们之间的作用力是复合型的，并且这个作用比较接近于粘结力(附着力)，这个力被称作粘着力。由于这个力的存在，使得大型的交通或者运输工具在野外裸露土地地面上作业时将耗费多余的动力，从而影响其工作效率，并消耗多余的动力资源。尤其是在军事方面，大型的战斗和运输机械在土地面行进过程中，车轮与地面之间的粘着力影响运输机械行进速度，消耗多余的能源。因此，需要对土的粘着性进行研究。近年，在国家倡导节能减排、保护资源环境的框架下，研究普通民用以及军事交通运输工具及车辆(不同材料-钢材或橡胶)与土地面之间的粘着力是科技人员、工程技术人员亟待解决的技术问题。
另外，大气降水和地下水位的变化会使地基中土的含水量产生变化，与此同时建筑物底板(或桩基混凝土桩壁)与土之间的粘着力也会发生变化。因此需要对混凝土(外部物体)与地基土之间产生的粘着力进行研究，使工程建筑物稳定可靠，保护国家和人民财产免受损失。
发明内容
鉴于上述，本发明的目的旨在提供一种杠杆式土粘着力测试仪。利用杠杆原理组成的装置，采用不同的压力梯度使不同材料的测试头与土样品充分接触来测量土粘着力。
本发明的目的是这样实现的：
一种杠杆式土粘着力测试仪，是由杠杆、支架、不同材料可更换式测试头、可装卸式样品盒、小桶和底板构成。杠杆中心与支架顶部相连，支架下端固定在底板上；不同材料可更换式测试头与小桶分别挂在杠杆的两头，并分别位居于支架的两侧，可装卸式样品盒底部凹陷槽嵌于底板的凸台上，其上方正对于不同材料可更换式测试头。
本发明的优点和有益效果是：
1.不同材料可更换式测试头为金属(钢质、铁质、铝质)、或橡胶、或混凝土不同材料制成。测试头可以更换，可满足对不同材料与土之间粘着力的测试需要。
2.本发明能够很好的模拟交通工具以及工程建设中不同材料与土体接触所产生的粘着效应，并能准确的测量出不同材料与土之间粘着力，解决了土与不同介质材料的粘着力测试问题，为民用及军事运输工具的减少能耗、提高工程建筑质量提供试验数据和技术指导。
3、该发明可满足实验室和野外工作的需要，具有携带方便，操作简单，测量周期短，节省能源等优点。
附图说明
图1是本发明的示意图。
具体实施方式
下面，结合附图，对本发明的技术方案再作进一步的说明：
如图1所示，一种杠杆式土粘着力测试仪，是由杠杆1、支架2、不同材料可更换式测试头3、可装卸式样品盒4、小桶5和底板6构成。杠杆1中心与支架2顶部相连，支架下端固定在底板6上。不同材料可更换式测试头3与小桶5分别挂在杠杆的两头，并分别位居于支架6的两侧，可装卸式样品盒4底部凹陷槽嵌于底板6的凸台上，使可装卸式样品盒4固定在底板6上方。可装卸式样品盒4上方正对于不同材料可更换式测试头3。不同材料可更换式测试头3为金属(钢质、铁质、铝质)、或橡胶、或混凝土不同材料制成。可装卸式样品盒4为不锈钢材料，小桶5为质量较轻的材料(塑料、或可铝质材料)。
下面，按照以上所叙述实验条件采用铁质测试头，就使用砝码和铁砂(或砂土)等不同称重材料的方式分述如下：
使用砝码方式：称重小桶5质量，将铁质测试头向下方土样施加压力，加压至需要压力值，将小桶5和铁质测试头上分别挂在杠杆1的两端，在小桶5内放入不同质量且有质量刻度的砝码，直至铁质测试头与土样脱离的瞬时，停止向小桶5中加入砝码，然后读取桶中所有砝码质量刻度之和与小桶质量。粘着力的计算公式如下：
F＝P/S＝(f小桶+f1+f2+f3+...+fn)/S，……(I)
(I)式中，F-粘着力；P-竖向的拉力；f小桶-小桶质量；f1、f2、f3...fn-小桶内砝码质量
在竖向荷载为1MPa，不同材料可更换式测试头(4)为铁质材料，称重材料为砝码，且土样品接触面积为10cm2时，测试轻质粘土最大粘着力值Fmax＝0.023MPa(约0.23kg)。
使用铁砂(或砂土)方式：将铁质测试头向下方土样施加压力，加压至需要压力值，将小桶5和铁质测试头上分别挂在杠杆1的两端，在小桶5内放入铁砂或砂土等不同材料，直至铁质测试头与土样瞬时脱离，停止向小桶5中加入铁砂、砂土，然后用称重仪器称取小桶与其中铁砂或者砂土的质量。粘着力的计算公式如下：
F＝P/S＝(f小桶+f)/S，……(II)
(II)式中，F-粘着力；P-竖向的拉力；f小桶-小桶质量；f-小桶内铁砂或砂土质量
在竖向荷载为1MPa，不同材料可更换式测试头4为铁质材料，称重材料为铁砂(或砂土)，且土样品接触面积为10cm2时，测试轻质粘土最大粘着力值Fmax＝0.02MPa(约0.2kg)。
使用砝码和铁砂(或砂土)等不同称重材料的方式结果不尽相同，砝码质量为标准标定质量，便于读取，但精确度不高；利用铁砂(或砂土)，其颗粒较小，测试完毕需要称重，但是精度较高。

Claims (1)

1.一种杠杆式土粘着力测试仪，是由杠杆(1)、支架(2)、不同材料可更换式测试头(3)、可装卸式样品盒(4)、小桶(5)、底板(6)构成，其特征是杠杆(1)中心与支架(2)顶部相连，支架下端固定在底板(6)上；不同材料可更换式测试头(3)与小桶(5)分别挂在杠杆的两头，并分别位居于支架(6)的两侧，可装卸式样品盒(4)底部凹陷槽嵌于底板(6)的凸台上，其上方正对于不同材料可更换式测试头(3)。
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