CN104266891A - 酸碱溶液浸泡土环刀试样的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种酸碱溶液浸泡土环刀试样的制备方法。设置一种酸碱溶液浸泡土环刀试样的制备装置，由ABS塑料环刀、制样器和压力系统组成；ABS塑料环刀采用ABS工程塑料加工制成，内径为61.8mm，高度为20.0mm，壁厚1.6mm。制样器由底座、外钢筒、上钢环和压样顶帽构成，全部采用不锈钢材料；压力系统由千斤顶和反力支架构成；通过该装置可以实现酸碱溶液浸泡土环刀试样的制备。本方法原理简单、操作方便，制备的环刀试样均一性好，可有效地减少人为因素的影响。

Description

酸碱溶液浸泡土环刀试样的制备方法

技术领域

本发明属于环境岩土工程测试技术领域，特别涉及一种酸碱溶液浸泡土环刀试样的制备方法。

背景技术

污染土是指由于工业废弃物的不合理排放而导致土壤的物理、力学、化学性质发生变化，直接影响工程活动、有害人类健康的土；近年来，该领域逐渐得到了环保人士和科研人员的广泛关注。由于自然环境的复杂多变性，目前研究者仅是针对具体的工程实例进行分析，一般采用实验室内模拟浸泡的试验方法，即在实验室内利用酸、碱溶液浸泡已制备的土样模拟自然环境中土壤的污染过程，然后对浸泡前后土壤的物理、力学性能的变化进行比较分析。在该方法的实施过程中，如何制备合适、均匀的环刀试样是一个关键环节；目前研究者一般采用常规方法制备环刀试样，即采用不锈钢环刀切取原状土样或者已制备好的扰动土样；该方法对实验结果的精确性存在一定的影响，主要表现在以下两个方面：第一，切取环刀试样时人为因素的影响较大，很难保证环刀试样的均一性，使得同一批土试样的离散性较大；第二，环刀试样浸泡时不锈钢环刀会与酸、碱溶液发生化学反应，且这种反应无论从速度还是数量上来说，都远大于土中矿物成分与酸、碱浸泡液的反应，不能真实地反映出酸、碱溶液对土的影响。因此，设计开发一种科学、合理的环刀试样制备方法成为一个迫切需要解决的难题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的缺陷，提供一种酸碱溶液浸泡土环刀试样的制备方法。

具体步骤为：

(1)设置一种酸碱溶液浸泡土环刀试样的制备装置，由ABS塑料环刀、制样器和压力系统组成，ABS塑料环刀采用ABS工程塑料加工制成，内径为61.8mm，高度为20.0mm，壁厚1.6mm；制样器由底座、外钢筒、上钢环和压样顶帽构成，全部采用不锈钢材料；底座为直径86.0mm、高15.0mm的圆形钢板，上部为高3.0mm的空心圆柱形卡槽，其内径为76.0mm，壁厚5.0mm；外钢筒为空心圆柱，内、外直径分别为65.0mm、76.0mm，壁厚5.5mm，高度为50.0mm；上钢环为空心圆柱，内、外直径分别为61.8mm、65.0mm，壁厚1.6mm，高度为30.0mm；压样顶帽分为两部分，下部为直径61.8mm、高30.0mm的实心圆柱，上部为直径100.0mm、高15.0mm的圆形钢板；压力系统由千斤顶和反力支架构成。

(2)使用步骤(1)设置的装置时，先将外钢筒放进底座的卡槽内，然后把ABS塑料环刀和上钢环依次放入外钢筒。

(3)按照实验方案设计的土样干密度和含水率计算出制备一个环刀试样所需土料的质量，并称取预先备好的土料。

(4)将步骤(3)称取的土料倒入装置中，稍稍震动使装置内的土料均匀分布，并使土料表面保持水平，然后把压样顶帽放入上钢环内，稍微压实土样。

(5)将制样器整体放到千斤顶上，启动千斤顶使制样器整体上升，并与反力支架接触；继续上升，由于反力支架的限制，压样顶帽缓缓压入到上钢环内，当压样顶帽的下部实心圆柱全部进入上钢环内，土样最终压实，关闭千斤顶。

(6)将制样器整体从千斤顶上取出，依次拿开压样顶帽、底座、上钢环，然后将制备好的环刀试样连同ABS塑料环刀一齐推出外钢筒，用保鲜膜封好，即制得环刀试样。

本发明方法的优点：

(1)本发明方法能够有效降低由于击实不均匀或者人工切取环刀试样造成的人为误差；本发明方法使用的装置中，压样顶帽的下部实心圆柱的长度正好与上钢环高度保持一致，目的是为了最终压实土料时有一个统一的控制标准，即土料全部压入ABS环刀而又能保证土料高度正好与环刀上表面持平；同时，由于外钢筒的紧箍作用，ABS环刀在压力作用下不致发生侧向变形，保证了环刀试样的均一性。

(2)本发明方法使用的装置中，ABS塑料环刀采用ABS工程塑料，其是一种耐化学药品性的材料，不与酸、碱溶液发生反应，因此能够有效地减少由于不锈钢环刀与酸、碱溶液反应所带来的影响，从而提高后续试验结果的精度和可信性。

(3)本发明方法操作简单，能够有效提高工作效率，降低劳动强度。

附图说明

图1是本发明方法所使用装置的结构示意图。

图2是本发明方法所使用装置中制样器的结构示意图。

图中标记：1-ABS塑料环刀；2-制样器；3-压力系统；4-底座；5-外钢筒；6-上钢环；7-压样顶帽；8-千斤顶；9-反力支架；10-土样。

图3是本发明方法的步骤流程图。

具体实施方式

实施例：

本实施例以盐酸溶液浸泡红粘土制备环刀试样为例。

(1)设置一种酸溶液浸泡土环刀试样的制备装置，由ABS塑料环刀1、制样器2和压力系统3组成。ABS塑料环刀1采用ABS工程塑料（耐化学药品性，不与酸、碱溶液发生反应）加工制成，内径为61.8mm，高度为20.0mm，壁厚1.6mm。制样器2由底座4、外钢筒5、上钢环6和压样顶帽7构成，全部采用不锈钢材料；底座4为直径86.0mm、高15.0mm的圆形钢板，上部为高3.0mm的空心圆柱形卡槽，其内径为76.0mm，壁厚5.0mm；外钢筒5为空心圆柱，内、外直径分别为65.0mm、76.0mm，壁厚5.5mm，高度为50.0mm；上钢环6为空心圆柱，内、外直径分别为61.8mm、65.0mm，壁厚1.6mm，高度为30.0mm；压样顶帽7分为两部分，下部为直径61.8mm、高30.0mm的实心圆柱，上部为直径100.0mm、高15.0mm的圆形钢板。压力系统3由千斤顶8和反力支架9构成。

(2)使用步骤(1)设置的装置时，先将外钢筒5放进底座4的卡槽内，然后把ABS塑料环刀1和上钢环6依次放入外钢筒5。

(3)按照实验方案设计的红粘土干密度(ρ_d=1.5g/cm³)和含水率(ω=15%)计算出制备一个环刀试样所需土料的质量为103.5g，并称取该质量预先备好的土料。

(4)将步骤(3)称取的土料倒入装置中，稍稍震动使装置内的土料均匀分布，并使土料表面保持水平，然后把压样顶帽7放入上钢环6内，稍微压实土样10。

(5)将制样器2整体放到千斤顶8上，启动千斤顶8使制样器2整体上升，并与反力支架9接触；继续上升，由于反力支架9的限制，压样顶帽7缓缓压入到上钢环6内，当压样顶帽7的下部实心圆柱全部进入上钢环6内，土样10最终压实，关闭千斤顶8。

(6)将制样器2整体从千斤顶8上取出，依次拿开压样顶帽7、底座4、上钢环6，然后将制备好的环刀试样连同ABS塑料环刀2一齐推出外钢筒5，用保鲜膜封好，防止水分散失，即制得环刀试样。

重复步骤(2)~(6)，制得同一批次的环刀试样12个，进行后续的盐酸溶液浸泡试验及室内模拟试验；其中，直剪试验：8个（分两组，平行试验），压缩试验：2个、微观结构试验：2个。

本实施例制得的12个环刀试样的质量平均值为103.5g；试样质量的最大值为103.8g，质量偏差率为2.9%；试样质量的最小值为103.3g，质量偏差率为-1.9%；因此，采用该方法制备的环刀试样具有较好的均一性。

Claims (1)

1.一种酸碱溶液浸泡土环刀试样的制备方法，其特征在于具体步骤为：

(1)设置一种酸碱溶液浸泡土环刀试样的制备装置，由ABS塑料环刀、制样器和压力系统组成，ABS塑料环刀采用ABS工程塑料加工制成，内径为61.8mm，高度为20.0mm，壁厚1.6mm；制样器由底座、外钢筒、上钢环和压样顶帽构成，全部采用不锈钢材料；底座为直径86.0mm、高15.0mm的圆形钢板，上部为高3.0mm的空心圆柱形卡槽，其内径为76.0mm，壁厚5.0mm；外钢筒为空心圆柱，内、外直径分别为65.0mm、76.0mm，壁厚5.5mm，高度为50.0mm；上钢环为空心圆柱，内、外直径分别为61.8mm、65.0mm，壁厚1.6mm，高度为30.0mm；压样顶帽分为两部分，下部为直径61.8mm、高30.0mm的实心圆柱，上部为直径100.0mm、高15.0mm的圆形钢板；压力系统由千斤顶和反力支架构成；

(2)使用步骤(1)设置的装置时，先将外钢筒放进底座的卡槽内，然后把ABS塑料环刀和上钢环依次放入外钢筒；

(3)按照实验方案设计的土样干密度和含水率计算出制备一个环刀试样所需土料的质量，并称取预先备好的土料；

(4)将步骤(3)称取的土料倒入装置中，稍稍震动使装置内的土料均匀分布，并使土料表面保持水平，然后把压样顶帽放入上钢环内，稍微压实土样；

(5)将制样器整体放到千斤顶上，启动千斤顶使制样器整体上升，并与反力支架接触；继续上升，由于反力支架的限制，压样顶帽缓缓压入到上钢环内，当压样顶帽的下部实心圆柱全部进入上钢环内，土样最终压实，关闭千斤顶；

(6)将制样器整体从千斤顶上取出，依次拿开压样顶帽、底座、上钢环，然后将制备好的环刀试样连同ABS塑料环刀一齐推出外钢筒，用保鲜膜封好，即制得环刀试样。