CN106769320B - 一种液塑限联合测定仪试样杯及其制样方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液塑限联合测定仪试样杯，尤其涉及土工试验中一种新型的液塑限联合测定仪试样杯以及使用该试样杯制样的方法。该液塑限联合测定仪试样杯包括：盛样器、套筒、推样活塞和托盘，盛样器的一端连接套筒，另一端连接托盘，推样活塞工作时置于套筒内压制土样；盛样器为柱形杯，套筒为柱形筒，盛样器连接套筒的一端为广口，盛样器连接托盘的一端为盛样器底板，盛样器底板上设有若干小孔。采用该试样杯制样时，可通过观察从盛样器底板的小孔中压出的试样形状来判断试样是否制作成功，研究发现该方法可大大缩小试样液塑限数据的离散性。

Description

一种液塑限联合测定仪试样杯及其制样方法

技术领域

本发明涉及一种液塑限联合测定仪试样杯，尤其涉及土工试验中一种新型的液塑限联合测定仪试样杯以及使用该试样杯制样的方法。

背景技术

根据《土工试验规程》SL 237-1999液限、塑限联合测定仪试验操作步骤如下：

1．制备试样：可采用天然含水率土样或风干土样制备。采用天然土样时，剔除大于0.5mm土粒，取代表性土样约600g，拌和均匀后分成3份，制成不同含水率的土样，使它们的圆锥入土深度分别在4～6mm、9～11mm和16～19mm，静置一段时间即可；对风干土样，过0.5mm筛，取筛下土约400g分成三份后，分别加水制成3种不同含水率的试样，3种土样的圆锥入土深度与天然含水率土样制成的土样相同，拌和均匀后密封于保湿缸中静置24小时；

2．将试样用调土刀调匀，并且用调土刀密实地填入试样杯，土中不能含封闭气泡，将高出试样杯的余土用调土刀括平，随即将试样杯放于仪器底座上；

3．取圆锥仪，在锥尖涂以极薄凡士林，接通电源，使磁铁吸稳圆锥仪；

4．调节屏幕基线，使初始读数于零刻线处。调节升降底。使圆锥尖刚好接触土面，放开圆锥仪，圆锥仪在自重作用下插入土中，经过5秒钟后测读圆锥仪下沉深度；

5．重复步骤2、3、4，进行另外两个试样的圆锥入土深度h和对应含水率ω的测试。

传统的试样杯为柱形杯体结构，在专利号为CN200420018156.4的专利文件中也曾提到底座可拆卸的杯体结构。发明人在操作步骤２时，发现采用此两类结构的试样杯制作试样时，即便选用相同的土样，每次向试样杯中填土时仍很难达到相同的密实度。土样的密实度不同，就会导致圆锥仪下沉深度不同，从而导致数据的差别会很大。发明人为了减小液塑限指标离散性发明了一种新型的液塑限联合测定仪试样杯，并研究了采用该试样杯制样的方法。

发明内容

本发明目的是弥补原有试验试样杯及试样制作方法的缺点，设计了一种密实度易控制的新型液塑限联合测定仪试样杯。方案如下：液塑限联合测定仪试样杯包括盛样器、套筒、推样活塞和托盘，盛样器的一端连接套筒，另一端连接托盘，推样活塞工作时置于套筒内压制试样；所述的盛样器为柱形杯，盛样器连接套筒的一端为广口，盛样器连接托盘的一端为盛样器底板，盛样器底板上设有若干小孔；所述的套筒为柱形筒。

进一步，作为一种具体的结构形式，所述的盛样器和套筒的内径相同，为了保证试样中各位置的气泡均能排出，所述的小孔均匀分布在盛样器底板上。

进一步，作为一种具体的结构形式，所述的盛样器与套筒通过螺纹连接，所述的盛样器与托盘通过螺纹连接。

进一步，作为一种具体的结构形式，所述的盛样器材质为铜或不锈钢。所述的套筒材质为铜或不锈钢。

进一步，作为一种具体的结构形式，所述的推样活塞分为把手部和柱体部，所述的柱体部为高度小于或等于套筒高度的圆柱体，所述圆柱体的直径与套筒内径相同。

为了防止工字型把手进入套筒内，所述的把手部为工字型把手，工字型把手连接柱体部的一端的长度大于套筒的内径。

为了便于推样活塞的拔出，所述的柱体部设有柱形孔，柱形孔纵向贯穿柱体部。

进一步，作为一种具体的结构形式，所述的推样活塞的材质选自较硬的橡胶、树脂材料、铜和不锈钢的一种。

一种基于上述的液塑限联合测定仪试样杯制样的方法，包含如下步骤：连接套筒和盛样器并于内壁涂抹凡士林、制样、检测样品密实度、安装托盘、刮平试样；所述的检测样品密实度为观察从盛样器底板小孔中挤出的试样形状，若挤出的试样为均匀柱状且表面没有空隙则说明密实度达到要求，即制样成功，若挤出的试样为柱状，不均匀（带有空隙，或者很容易断掉）则制样不成功。

进一步，具体的，所述的制样为将调好的试样密实的填入套筒和盛样器中；将推样活塞置于套筒内进行推样，当推样活塞的工字型接触到盛样器上端套筒时推样自然停止。

进一步，具体的，所述的安装托盘为试样制作成功后通过螺纹将托盘固定在盛样器底部，并保证盛样器底部托盘的底板与盛样器底板紧密接触，置于液塑限联合测定仪上进行试验，所述的刮平试样为制样成功后旋下套筒，刮平盛样器上端试样。

本发明所产生的有益效果：１、该试样杯结构简单易于操作，盛样器与套筒和托盘之间均通过螺纹连接，便于安装和拆卸；２、盛样器底板上均匀设有若干小孔，在推样过程中不仅便于排出试样中的气泡，而且可通过观察从小孔中挤出试样的形状来初步判断试样的密实度；３、盛样器内径、套筒内径与推样活塞的柱体部直径相同，有利于推样过程中，同一水平面的试样受力均匀；４、推样活塞的上端工字型把手与柱体部接触的一端长度大于套筒内径，便于控制推样过程中活塞的推入深度，防止推样过度；５、制样方法中在套筒和盛样器内壁涂抹凡士林有利于检测完成后拆模，并方便清洁套筒和盛样器等；６、制样成功后安装托盘，并保证托盘底部与盛样器底板紧密贴合，是为了防止试样从盛样器的底板漏出，保证了测试的准确度；７、通过试验证明，该试样杯及试样制作方法可以使相同的试样不同的试验人员得到试验数据基本相同，７、推样活塞中的柱体部设有纵向贯穿的柱形孔，可便于推样完成后拔出推样活塞。

附图说明

图1. 试样杯的结构示意图；

图2. 盛样器和盛样器底板的结构示意图；

图3. 套筒的结构示意图；

图4. 托盘的结构示意图；

图5. 推样活塞的结构示意图。 图中1、推样活塞，11、把手部，12、柱体部，121、柱形孔，2、套筒，3、盛样器，31、盛样器底板，4、托盘。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图１所示，液塑限联合测定仪试样杯包括推样活塞1、套筒2、盛样器3和托盘4。盛样器3一端连接套筒2，另一端连接托盘4，推样活塞1置于套筒2内可压制试样。

如图２所示，盛样器3为柱形杯，该盛样器3的上端为开口、下端为盛样器底板31，盛样器底板31上设有若干均匀分布的小孔，小孔在盛样器底板上成环状分布，由盛样器底板中心位置向外排列依次为第一环１个小孔、第二环８个小孔和第三环８个小孔。盛样器3的两端均设有外螺纹，上端外螺纹用于固定连接套筒2，下端外螺纹用于固定连接托盘4。

如图３所示，套筒2为柱形筒，套筒2与盛样器3相连的一端设有与盛样器3上端外螺纹相对应的内螺纹，套筒2和盛样器3的内径相同，两者固定连接后形成粗细均匀的柱体结构；套筒2和盛样器3的材质为铜或不锈钢，该材质可使该试样杯具备较强的耐用性。

如图４所示，托盘4的侧壁上分布有与盛样器3下端外螺纹相对应的内螺纹，当托盘4固定在盛样器3下端后，托盘4的底板与盛样器底板31紧密贴合。

如图５所示，推样活塞1分为把手部11和柱体部12，把手部11为工字型形状，且该把手下端即连接柱体部12一端的长度大于套筒2内径的长度，当把手部11分接触到套筒2上端时压样自然停止，推样活塞1部分的设计可防止在推样过程中因柱体部12压入盛样器3而导致压样过度。柱体部12的高度小于或等于套筒2的高度，柱体部12还设有置于把手部11两侧的柱形孔121，柱形孔121由柱体部12的上表面贯穿至柱体部12的下表面，该柱形孔121有利于推样完成后拔出推样活塞1。柱体部12的直径与套筒2的内径相当，可保证同一水平面的试样受力均匀。推样活塞1的材质选用较硬的橡胶或树脂既能保证活塞具备一定的硬度又可以具备一定的弹性。

采用该试样杯制备样品的方法如下：

（1）首先把盛样器3上端套筒2与盛样器3连接一起来，内部均匀的涂抹凡士林。

（2）根据规范把调好的土样用调土刀密实的填入套筒2和盛样器3中，试样与套筒2的顶部平齐，在试样顶端放置一片滤纸，以防止推样活塞1中的柱形孔121在推样过程中被土样填充，滤纸片的直径小于套筒2的直径。

（3）将推样活塞1放到盛样器3上端套筒2上进行推样，当推样活塞1的工字型把手部11分接触到盛样器3上端的套筒2时推样自然停止，在推样的过程中会发现土样从盛样器31底板挤出，开始被挤出的试样为不均匀的柱状（带有空隙，或者很容易断掉），当被挤出的试样为均匀的柱状且表面没有空隙时，试样制作是成功的。

（4）如果步骤３中试样制作是成功的，则可拔出推样活塞1，旋下盛样器3上端的套筒2，用调土刀抹平盛样器3顶部的试样，用调土刀把从盛样器底板31漏出的柱状试样切掉，最后旋上托盘4并保证托盘4的底板与盛样器底板31紧密贴合。

（5）将制作好的试样放在液塑限联合测定仪上进行试验。

发明人随机抽取11个学生，分别采用现有的试样杯和本发明中的新型试样杯制样后测量其液限值和塑限值，并根据公式s^2=1/n[(x1-m)^2+(x2-m)^2+.......+(xn-m)^2]计算方差 ，其中n为每组数据的个数，x1、x2…为该组数据中的实验值，m为该组数据的平均值，本实验中均采用同一土样。试验数据如下：

通过上述数据可以得出，新型试样杯的液限和塑限方差均明显小于现有试样杯的液限和塑限，即新型试样杯减小了不同的人检测出的同一试样的液限和塑限的离散性，保证了实验数据的准确性。

Claims (10)

1.一种液塑限联合测定仪试样杯，其特征在于：包括盛样器(3)、套筒(2)、推样活塞(1)和托盘(4)，盛样器(3)的一端连接套筒(2)，另一端连接托盘(4)，推样活塞(1)工作时置于套筒(2)内压制土样；所述的盛样器(3)为柱形杯，所述的套筒(2)为柱形筒，盛样器(3)连接套筒(2)的一端为广口，盛样器(3)连接托盘(4)的一端为盛样器底板(31)，盛样器底板(31)上设有若干用于检测土样密实度的小孔。

2.根据权利要求1所述的液塑限联合测定仪试样杯，其特征在于：所述的盛样器(3)和套筒(2)的内径相同，所述的盛样器底板(31)上的小孔为均匀分布。

3.根据权利要求1所述的液塑限联合测定仪试样杯，其特征在于：所述的盛样器(3)与套筒(2)通过螺纹连接，所述的盛样器(3)与托盘(4)通过螺纹连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的液塑限联合测定仪试样杯，其特征在于：所述的盛样器(3)材质为铜或不锈钢，所述的套筒(2)材质为铜或不锈钢。

5.根据权利要求1所述的液塑限联合测定仪试样杯，其特征在于：所述的推样活塞(1)分为把手部(11)和柱体部(12)，所述的柱体部(12)为高度小于或等于套筒(2)高度的圆柱体，所述圆柱体的直径与套筒(2)内径相同。

6.根据权利要求5所述的液塑限联合测定仪试样杯，其特征在于：所述的把手部(11)为工字型把手，工字型把手连接柱体部(12)的一端的长度大于套筒(2)的内径。

7.根据权利要求5所述的液塑限联合测定仪试样杯，其特征在于：所述的柱体部(12)设有柱形孔(121)，柱形孔(121)纵向贯穿柱体部(12)，所述的推样活塞(1)的材质选自较硬的橡胶、树脂材料、铜和不锈钢中的一种。

8.一种采用权利要求1所述的液塑限联合测定仪试样杯制样的方法，包含如下步骤：连接套筒(2)和盛样器(3)并于内壁涂抹凡士林、制样、检测样品密实度、安装托盘(4)、刮平土样；所述的检测样品密实度为观察推样过程中从盛样器底板(31)的小孔中压出的土样形状，若压出的土样为均匀柱状且表面没有空隙则说明密实度达到要求，即制样成功，若挤出的试样为柱状，不均匀则制样不成功。

9.根据权利要求8所述的制样方法，其特征在于：所述的制样为将调好的土样密实的填入套筒(2)和盛样器(3)中；土样上端铺设滤纸，将推样活塞(1)置于套筒(2)上端进行推样，当推样活塞(1)的工字型把手部(11)接触到套筒(2)时推样自然停止。

10.根据权利要求8所述的制样方法，其特征在于：所述的安装托盘(4)为试样制作成功后通过螺纹将托盘(4)固定在盛样器(3)底部，并保证托盘(4)的底板与盛样器底板(31)紧密接触，置于液塑限联合测定仪上进行试验，所述的刮平土样为制样成功后旋下套筒(2)，刮平盛样器(3)上端的土样。