CN107063827B - 充填体圆柱形标准试件制备装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种充填体圆柱形标准试件制备装置及方法，属于矿山充填理论与技术领域。包括底模，侧模，浮模，底模的中心设置有圆形结构凹槽，该圆形结构凹槽内装有筒状侧模的底部，侧模由三个相同的弧形分体结构构成，侧模的上端设置有凸沿结构，该凸沿结构上套装有筒状浮模，凸沿结构与浮模上的凹沿结构相嵌合。将料浆一次性浇筑满组装的制备装置；6小时后，拆除浮模，刮去超出侧模高度的多余充填体，使试件与侧模处于同一高度；24小时后，拆除侧模与底模，取出试件进行编号，并按要求进行养护，完成试件的制备。由三个相同的弧形分体结构构成的侧模，既不损坏试件又便于试件脱模；与侧模上端相连接的浮模，能够保证所制试件一次浇筑完成。

Description

充填体圆柱形标准试件制备装置及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种充填体圆柱形标准试件制备装置及方法，属于矿山充填理论与技术领域。

背景技术

矿山充填体的力学参数是采场充填质量评价的重要指标，而充填体力学参数的测试都需要制备立方体（70.7mm×70.7mm×70.7mm或100mm×100mm×100mm）或者圆柱体（一般为Φ50mm×100mm）试件。目前，立方体试件常用标准的三联模具制备，而圆柱体试件的制作方法各有不同，有的采用钻取切割立方体试件制备，有的采用PVC管作为模具制备，有的采用两个空心半圆柱体拼接成模具制备。钻取切割中的水对充填体的力学参数影响较大，且对试件造成一定损伤；PVC管或半圆柱体组合模具在制备试件时因料浆的固结沉降而需要多次浇筑，造成试件分层，同时在拆模时由于模具的夹制作用而破坏试件的完整性。因此，需要开发一种充填体圆柱形标准试件制备装置及方法来制备完整的圆柱体试件。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明旨在提供一种充填体圆柱形标准试件制备装置及方法，制备质量高、完整性好的圆柱体标准试件。

一种充填体圆柱形标准试件制备装置，包括底模，侧模，浮模，底模的中心设置有圆形结构凹槽，该圆形结构凹槽内装有筒状侧模的底部，侧模由三个相同的弧形分体结构构成，侧模的上端设置有凸沿结构，该凸沿结构上套装有筒状浮模，凸沿结构与浮模上的凹沿结构相嵌合。

上述技术方案的本发明与有现有技术相比，具有如下明显优势：

由三个相同的弧形分体结构构成的侧模，改善了半圆形模具的夹制作用，既不损坏试件又便于试件脱模；与侧模上端相连接的浮模，能够保证所制试件一次浇筑完成，解决了因浆体固结沉降而造成试件尺寸误差或试件分层等问题。

本发明的优选方案是：

侧模的外壁上设置有定位凹槽结构，定位凹槽结构外装有卡箍。

底模外壁上设置均布设置有三个U型槽，U型槽通过横轴连接螺杆，螺杆穿过侧模外壁上的U型槽结构并装有蝶形螺母。

侧模的外壁上设置有U型槽结构。

底模的外壁呈圆形结构或六边形结构或等分的多边形结构。

底模为铸铁材质，直径66mm，高8mm；中心的圆形结构凹槽，槽深3mm，直径60mm；底模外壁上均布有三个U型槽：U型槽高6mm，U型两端壁厚5mm，U型底端厚3mm，U型槽口间距8mm，槽深16mm。

侧模的内径50mm，外径60mm，高100mm，为铸铁材质；侧模上端凸沿结构外径55mm，凸沿高8mm；侧模上的定位凹槽结构槽深1.5 mm，槽高18 mm。

U型槽结构采用铸铁材质，槽高4 mm，两端壁厚5 mm，底端厚4 mm，槽口间距8 mm，槽深18 mm，U型槽结构底面距离侧模底平面7 mm。

一种充填体圆柱形标准试件制备装置的制备方法，按如下步骤进行：

a. 将装置的各配件进行擦拭清理干净，涂抹机油；

b. 组装固定各配件，构成试件制备装置；

c. 根据实验要求的料浆浓度和灰砂配比制备料浆；

d. 将料浆一次性浇筑满组装的制备装置；

e. 6小时后，拆除浮模，刮去超出侧模高度的多余充填体，使试件与侧模处于同一高度；

f. 24小时后，拆除侧模与底模，取出试件进行编号，并按要求进行养护，完成试件的制备。

采用上述制备方法，能够保证所制试件一次浇筑完成，解决了因浆体固结沉降而造成试件尺寸误差或试件分层等问题。

附图说明

图1是本发明的装配结构示意图。

图2是图1中底模的主视图。

图3是图1中底模的俯视图。

图4是图1中侧模的主视图。

图5是图1中侧模的俯视图。

图6是图1中浮模的主视图。

图7是图1中浮模的俯视图。

图8是图1中卡箍的主视图。

图9是图1中卡箍的俯视图。

图10是图1中弧形分体结构模板。

图11是带有燕尾槽和燕尾结构的侧模的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例详述本发明：

一种充填体圆柱形标准试件制备装置，参见附图1至附图11，图中：浮模1、凹沿结构101、侧模2、凸沿结构201、定位凹槽结构202、卡箍3、底模4、圆形凹槽结构401、螺杆5、蝶形螺母6、U型槽结构7、U型槽8、横轴9。

本实施例中，底模4的中心设置有圆形结构凹槽401，圆形结构凹槽401内装有筒状侧模2的底部，侧模2由三个相同的弧形分体结构构成，三个结构相同的弧形分体结构可以是（如图11所示）沿轴线方向上一端带有燕尾槽，另一端带有燕尾结构，三个首尾相接的弧形分体式结构构成结构稳定的筒状侧模2。弧形分体结构也可以根据实际需要，采用如图5和图10所示的结构。侧模2的上端设置有凸沿结构201，凸沿结构201上套装有筒状浮模1，凸沿结构201与浮模1上的凹沿结构101相耦合。

侧模2的外壁上设置有定位凹槽结构202，定位凹槽结构202外装有卡箍3。

底模4外壁上设置均布设置有三个U型槽8，水平安装的U型槽8的底平面与底模4的底平面相平齐设置。U型槽8通过横轴9连接螺杆5，螺杆5穿过侧模2外壁上的U型槽结构7并装有蝶形螺母6。

底模1的外壁呈圆形结构或六边形结构或等分的多边形结构；优选圆形结构。

底模1为铸铁材质，直径66mm，高8mm；中心的圆形凹槽结构401，槽深3mm，直径60mm；底模1外壁上均布有三个U型槽8：U型槽8高6mm，U型两端壁厚5mm，U型底端厚3mm，U型槽8口间距8mm，槽深16mm。

侧模2的内径50mm，外径60mm，高100mm，为铸铁材质；侧模2上端凸沿结构201外径55mm，凸沿高8mm；侧模2上的定位凹槽结构202槽深1.5 mm，槽高18 mm。

侧模2外壁上装的U型槽结构7采用铸铁材质，槽高4 mm，两端壁厚5 mm，底端厚4mm，槽口间距8 mm，槽深18 mm，U型槽结构7底平面距离侧模底平面7 mm。

充填体圆柱形标准试件制备装置的制备方法，按如下步骤进行：

a. 将装置的各配件进行擦拭清理干净，涂抹机油。

b.组装固定各配件，构成试件制备装置。

c. 根据实验要求的料浆浓度和灰砂配比制备料浆；例如：料浆质量浓度采用68%，灰砂质量配比为采用1：4；料浆质量浓度采用70%，灰砂质量配比为采用1：6；料浆质量浓度采用72%，灰砂质量配比为采用1：10。

d. 将料浆一次性浇筑满组装的制备装置。

e. 自浇筑满开始6小时后，拆除浮模，刮去超出侧模高度的多余充填体，使试件与侧模处于同一高度；

f. 自浇筑满开始24小时后，拆除侧模与底模，取出试件进行编号，并按实际需要进行养护（例如：放置养护箱内，温度20℃±1℃，湿度≥90%，时间7天或28天，也有要求60天的），完成试件的制备。

本实施例，同其他充填体圆柱形试件制备方法相比，具有如下明显优势：

1）由三个规格相同的弧形分体结构模板配合构成的侧模，改善了半圆形模具的夹制作用，既不损坏试件又便于试件脱模；

2）与侧模上端相连接的浮模，可保证所制试件一次浇筑完成，解决了因浆体固结沉降而造成试件尺寸误差或试件分层等问题。

Claims (9)

1.一种充填体圆柱形标准试件制备装置，包括底模，侧模，浮模，其特征在于：底模的中心设置有圆形结构凹槽，该圆形结构凹槽内装有筒状侧模的底部，侧模由三个相同的弧形分体结构构成，侧模的上端设置有凸沿结构，该凸沿结构上套装有筒状浮模，凸沿结构与浮模上的凹沿结构相嵌合。

2.根据权利要求1所述的充填体圆柱形标准试件制备装置，其特征在于：侧模的外壁上设置有定位凹槽结构，定位凹槽结构外装有卡箍。

3.根据权利要求1所述的充填体圆柱形标准试件制备装置，其特征在于：底模外壁上均布有三个U型槽，U型槽通过横轴连接螺杆，螺杆穿过侧模外壁上的U型槽结构并装有蝶形螺母。

4.根据权利要求1所述的充填体圆柱形标准试件制备装置，其特征在于：侧模的外壁上设置有U型槽结构。

5.根据权利要求1述的充填体圆柱形标准试件制备装置，其特征在于：底模的外壁呈圆形结构或六边形结构或等分的多边形结构。

6.根据权利要求1所述的充填体圆柱形标准试件制备装置，其特征在于：底模为铸铁材质，直径66mm，高8mm；中心的圆形结构凹槽，槽深3mm，直径60mm；底模外壁上设置均布设置有三个U型槽：U型槽高6mm，U型两端壁厚5mm，U型底端厚3mm，U型槽口间距8mm，槽深16mm。

7.根据权利要求1所述充填体圆柱形标准试件制备装置，其特征在于：侧模的内径50mm，外径60mm，高100mm，为铸铁材质；侧模上端凸沿结构外径55mm，凸沿高8mm；侧模上的定位凹槽结构槽深1.5 mm，槽高18 mm。

8.根据权利要求4所述的充填体圆柱形标准试件制备装置，其特征在于：U型槽结构采用铸铁材质，槽高4 mm，两端壁厚5 mm，底端厚4 mm，槽口间距8 mm，槽深18 mm，U型槽结构底面距离侧模底平面7 mm。

9.使用如权利要求1至8中任意一项所述充填体圆柱形标准试件制备装置的制备方法，按如下步骤进行：

a. 将装置的各配件进行擦拭清理干净，涂抹机油；

b. 组装固定各配件，构成试件制备装置；

c. 根据实验要求的料浆浓度和灰砂配比制备料浆；

d. 将料浆一次性浇筑满组装的制备装置；

e. 6小时后，拆除浮模，刮去超出侧模高度的多余充填体，使试件与侧模处于同一高度；

f. 24小时后，拆除侧模与底模，取出试件进行编号，并按要求进行养护，完成试件的制备。

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