CN107877669A - 双重压缩高强生土砖制备装置及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双重压缩高强生土砖制备装置，包括固定架，水平设置并套设于固定架上的模具和对应分设于模具两侧的上、下液压装置，模具上开设有制砖孔，制砖孔的下端配合套入有下压件，制砖孔内套设有部分露出于制砖孔外的上压件，生土夹设于制砖孔内对应于上压件和下压件之间；上液压装置的活塞杆连接有与上压件和模具的顶面相接触的，用于推进模具向下移动或推进上压件进入制砖孔内的上连接板，下液压装置的活塞杆连接有与模具的底面相接触的，用于承接模具的下连接板。通过上液压装置给上压件施加压力和下压件作为制砖孔的底部，使得生土被垂直压缩，增加了生土砖的均匀性和强度。本发明还提供了一种双重压缩高强生土砖制备装置的制备方法。

Description

双重压缩高强生土砖制备装置及制备方法

技术领域

本发明涉及土木工程领域，更具体地说涉及一种双重压缩高强生土砖制备装置及制备方法。

背景技术

生土是一种历史悠久的建筑材料，由土壤和水的混合物组成，用生土制备成生土砖，再用此生土砖砌墙，即为生土建筑的建筑方式。由于生土能够缓冲建筑内相对湿度和温度的变化，故有助于居住者的健康，并还能够提高居住的舒适性。并且，生土还具有环保的优点，使用生土能够减少施工期间的能源消耗，而且，生土来源于土壤，也可回归于土壤，可持续性突出。基于上述优点，生土建筑逐渐重新被人们所重视。

前述的生土砖是生土材料加工的一种方式，申请号为“201610315731.4”名称为“一种生土制砖机及其使用方法”的中国专利和申请号为“201610190680.7”、名称为“一种生土材料的制样方法及压制装置”的中国专利，均公开有生土砖的制备装置及方法，但是，上述的生土砖制备装置及方法均是单向压缩生土，因此采用上述制备装置及方法制备的生土砖强度较低，限制了生土的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种双重压缩高强生土砖制备装置，其能够有效解决生土砖分布不均匀，且强度较低的问题。

本发明的另一目的是提供一种双重压缩高强生土砖制备装置的制备方法。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种双重压缩高强生土砖制备装置，包括底座，安装于所述底座上的固定架，水平设置并套设于所述固定架上的模具和对应分设于所述模具两侧的液压装置，所述模具上开设有制砖孔，所述底座上固设有从所述制砖孔的下孔口配合套入所述制砖孔内的下压件，所述制砖孔内套设有部分露出于所述制砖孔外的上压件，所述上压件和所述制砖孔形成有供生土放置于内的容纳空间，且所述生土夹设于所述制砖孔内对应于所述上压件和所述下压件之间；以处于所述模具上方的液压装置为上液压装置，处于所述模具下方的液压装置为下液压装置，所述上液压装置的活塞杆连接有与所述上压件和所述模具的上端端面相接触的，用于推进所述模具向下移动或推进所述上压件进入所述制砖孔内的上连接板，所述下液压装置的活塞杆连接有与所述模具的底面相接触的，用于承接所述模具的下连接板。

所述固定架包括两立柱和连接于两所述立柱的顶端的横梁，所述模具上开设有两安装孔，两所述安装孔分别对应套接于所述立柱外。

所述上液压装置竖向装设于所述横梁上，所述上液压装置的活塞杆沿轴向方向伸缩，且所述上连接板处于所述上压件的正上方，所述下液压装置竖向装设于所述底座上对应于所述制砖孔外，所述下液压装置的活塞杆沿轴向方向伸缩，且所述下连接板处于所述模具底面的对应位置的正下方。

所述下液压装置和下连接板均设置有两个，所述下液压装置与所述下连接板一对一配设，两所述下液压装置分别对称装设于所述模具对应于所述制砖孔的下方的两侧。

所述固定架上竖向装设有用于测量所述下液压装置的移动高度的位移计，且所述位移计与所述下液压装置一对一配设。

所述上压件包括相适配的上压板和上多孔板，所述上压板叠设于所述上多孔板上，所述下压件包括相适配的下压板和下多孔板，所述下多孔板叠设于所述下压板上，所述下压板通过一承载台固设于所述底座上，所述上多孔板和所述下多孔板上分别均匀开设有若干个排气孔，并且，所述上压件与所述上多孔板相对应的一面和所述下压件与所述下多孔板相对应的一面均开设有呈网状的凹槽。

所述下多孔板与所述生土的底面之间夹设有第一尼龙过滤网，所述生土的顶面与所述上多孔板之间夹设有第二尼龙过滤网。

双重压缩高强生土砖制备装置还包括两个脱模垫块，两所述脱模垫块分别对称放置于所述模具对应于所述制砖孔的两侧，且两所述脱模垫块均对应落于所述上连接板的范围内。

一种双重压缩高强生土砖制备装置的制备方法，包括如下步骤：

(1)、按所需的生土砖的体积、生土的最大干密度和最优含水率，计算出制备一块生土砖所需的湿土质量，按计算所需的湿土质量准备生土土样，并密封保存24小时；

(2)、通过下液压装置调整模具的高度，使所述下压件深入制砖孔内，将步骤(1)中的生土土样倒入所述下压件与制砖孔形成的容纳空间内，并将生土土样的表面整平，然后将上压件套设在所述制砖孔的上端，且，所述上压件的上端端部露出于所述制砖孔外；

(3)、所述上液压装置动作，使所述上连接板推动所述上压件向下移动对生土土样施加压力，直到所述上压件被完全压入所述制砖孔内，得到半成型生土砖，其中，所述上液压装置的恒定加载速率为0.1MPa/s，应压力为100MPa；

(4)、完成步骤(3)后，所述下液压装置动作使自身下降，令所述下连接板处于所述模具的下方，然后，所述上液压装置以0.1MPa/s的恒定加载速率，带动所述上连接板对所述模具的上端端面施加压力，直至所述模具的底面承接于所述下连接板上，此时所述上液压装置的压应力为100MPa，所述上液压装置保持该压应力带动所述上连接板对所述模具和所述上压件施加压力，使所述模具带动所述上压件和所述半成型生土砖向下移动，被所述下连接板承接，待上液压装置持续施力使半生型生土砖充分固结后，得到生土砖；

(5)、在步骤(4)中，所述模具向下移动的过程中，所述下压件持续对所述半成型生土砖施加向上的压力；

(6)、待步骤(1)-(5)完成后，从模具内取出生土砖即可。

步骤(6)中，调节所述下液压装置的高度，使所述下液压装置下降，所述上液压装置缩短，带动所述上连接板升高，然后在所述模具的顶面对应于所述制砖孔的两侧外对称装设有两块脱模垫块，所述上液压装置带动所述上连接板对两所述脱模垫块施加压力，直到所述生土砖完全露出所述模具外，取出生土砖，脱模完成。

采用上述结构后，本发明具有如下有益效果：

(1)、通过上液压装置给上压件施加压力和下压件作为制砖孔的底部，使得容纳空间内的生土依次被从上至下和从下至上垂直压缩，即，生土受到上压件向下的压力和受到下压件的阻挡，使得生土从其顶面向下被压缩，而且，生土也会受到下压件向上的推力和上压件的阻挡，使得生土从其底面向上被压缩，这样，通过双重压缩降低了制砖孔的外侧壁和生土之间摩擦的影响，也增加了生土砖的均匀性和强度。

(2)、通过设置上、下多孔板，并于上压板与上多孔板相对应的一面和下压板与下多孔板相对应的一面上设置网状的凹槽，这样，有利于在生土压实过程中令生土中的空气充分排出，进一步地增加生土砖的强度。

采用上述制备方法后，本发明具有如下有益效果：利用上液压装置对上压件施加的压力、下液压装置承接模具和下压件套接于制砖孔内，这三者之间的配合，使得生土土样在成型过程中，生土土样会受到上液压装置施加于生土土样顶面由上至下的压力，对生土土样进行压缩；在上液压装置带动模具向下移动过程中，生土土样受到下压件推进深入制砖孔内的推力，此推力施加于生土土样的顶面并由下至上，对生土土样进行压缩，以此实现生土土样的双重垂直压缩，制备出均匀分布且强度高的生土砖。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中模具的横向截面示意图。

图3为本发明中上多孔板和下多孔板的结构示意图。

图4为本发明中上压件和下压件的结构示意图。

图中：

11-底座 12-立柱

13-横梁 14-承载台

2-模具 21-制砖孔

22-安装孔 3-上压件

4-下压件 51-上液压装置

52-下液压装置 61-上连接板

62-下连接板 7-位移计

8-脱模垫块

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

一种双重压缩高强生土砖制备装置，如图1-4所示，包括底座11、固定架、模具2和液压装置。

为方便描述，以双重压缩高强生土砖制备装置正常使用时的方向为本发明的参考方位。

固定架固定安装在底座11上，且模具2套设于固定架上，且模具2水平设置，模具2上开设有制砖孔21，制砖孔21内套入有上压件3，初始状态，此上压件的上段露出于制砖孔21外，此底座11上固设有从制砖孔21的下孔口配合套入制砖孔21内的下压件4，生土夹设于制砖孔21内对应于上压件3和下压件4之间。其中，此制砖孔21的尺寸按实际生产所需的尺寸进行设置，生土于此制砖孔21内进行制备成型为所需尺寸的生土砖。

模具2的上下两侧分别装设有液压装置，以处于模具2上方的液压装置为上液压装置51，处于模具下方的液压装置为下液压装置52，上液压装置51的活塞杆固定连接有用于与上压件3和模具2的顶面相接触的，从而推进模具2向下移动和推进上压件3进入制砖孔21内的上连接板61，下液压装置52的活塞杆固定连接有能够与模具2的底面相接触的，用于承接模具2的下连接板62。

在本实施例中，上液压装置51为高压液压千斤顶，下液压装置52采用现有常规的液压千斤顶。

进一步地，固定架由两立柱12和横梁13构成，两立柱12装设于底座11上，横梁13的两端分别装设于两立柱12的顶端处，以将两立柱12连接在一起。其中，模具2沿制砖孔21的长度方向上的两端处开设有安装孔22，两立柱12分别对应穿套于安装孔22内，模具2通过两安装孔22与对应立柱12的配合套接在固定架上，此模具2在外力作用下可沿立柱12向下或向上移动。且，底座11上固设有承载台14，下压件4设置于所述承载台14上，并与制砖孔21相对应设置，以使模具2向下移动时，下压件4能够套入于制砖孔21内。

本实施例中，前述的外力作用是指上液压装置51或下液压装置52提供的向上的推力或向下压力。

前述的上液压装置51装设于横梁13上，且上液压装置51的活塞杆沿竖向方向伸缩，上连接板61处于上压件3的正上方，在上液压装置的带动下上连接板61能够下移与上压件3相接触，并施加给上压件3和模具2向下的压力。下液压装置52装设于底座11上，此下液压装置52处于模具2除了制砖孔21和两安装孔22外的其他部位的正下方，且下液压装置52的活塞杆沿其竖向方向伸缩，下连接板62处于模具2底面的对应位置的正下方；此下液压装置52一方面用于带动模具2上下移动，以调节制砖孔21与下压件4之间的间距，另一方面下液压装置52通过下连接板62来承载模具2，使得在上液压装置51作用下受到向下压力的模具2无法向下移动或停止向下移动，并使上压件3以上连接板61为支撑平台，被向下的压力推进制砖孔21内。

较佳地，为确保上压件3受力均匀，上液压装置51的活塞杆与上连接板61相垂直，上连接板61的底面与上压件3顶面相齐平，并且，上液压装置51的活塞杆固定连接于上连接板61的中心位置处。同时，下液压装置52和下连接板62分别设置有两个，下液压装置52与下连接板62一对一配设，且按上述的方式相连接。两下液压装置52分别对称设置于模具2的下方对应于制砖孔21的两侧外，且两下液压装置52的活塞杆分别与对应的下连接板62的中心位置固定连接，两下连接板62分别与对应的下液压装置52的活塞杆相垂直，且两下连接板62的顶面与模具2的底面相齐平。两安装孔22分别处于对应的下液压装置52的外侧，以此确保模具2受力均匀，且不易晃动。其中，上液压装置51的活塞杆、上压件3、模具2、下压件4和下液压装置52处于同一轴线上。其中，上压件3和下压件4的长度略小于制砖孔的长度，上压件3和下压件4的宽度略小于制砖孔的宽度。

进一步地，两立柱12上分别装设有常规的位移计，两位移计7均与下液压装置52的活塞杆相互平行，且它们的探测端分别与对应的下连接板62的底面相抵接，此位移计7用于测量对应的下液压装置52的移动高度。

在本实施例中，此上压件3为上压板，下压件4为下压板。

作为优选地，此上压件3包括相适配的上压板和上多孔板，上压板叠设于上多孔板上，上多孔板上均匀开设有若干个排气孔，下压件4包括下压板和下多孔板，下压板和下多孔板相适配，且下多孔板叠设于下压板上，下多孔板上均匀开设有若干个排气孔，上多孔板和下多孔板用于将生土压实过程中的生土内的空气充分排出，其中，上压板的底面和下压板的顶面分别开设有呈网格状的凹槽，使得上压板和下压板不会阻碍空气从相应的多孔板中顺利排出。另，上压板和下压板的长度略小于制砖孔21的长度，其宽度也略小于制砖孔21的宽度。

进一步地，下多孔板与生土的底面之间夹设有第一尼龙过滤网，生土的顶面与上多孔板之间夹设有第二尼龙过滤网，第一尼龙过滤网和第二尼龙过滤网均用于防止压实过程中生土堵塞上多孔板或下多孔板。

进一步地，双重压缩高强生土砖制备装置还包括两个脱模垫块8，两脱模垫块8分别对称设于模具2对应于制砖孔21的两侧，且两脱模垫块8均对应落于上连接板61的范围内；通过上液压装置51的上连接板61持续施加给两脱模垫块8向下的压力，以使制备而成的生土砖露出模具2外。

与现有技术相比，通过上液压装置给上压件施加压力和下压件作为制砖孔的底板，令容纳空间内的生土被垂直压缩，即，生土受到上压件向下的压力和受到下压件的阻挡，使得生土从其顶面向下被压缩，而且，生土也会受到下压件向上的推力和上压件的阻挡，使得生土从其底面向上被压缩，这样，通过双重压缩降低了制砖孔的外侧壁和生土之间摩擦的影响，也增加了生土砖的均匀性和强度。

并且，通过设置上、下多孔板，有利于在生土压实过程中令生土中的空气充分排出，进一步地增加了生土砖的强度。

本发明还提出根据前述实施例的双重压缩高强生土砖制备装置的制备方法，包括如下步骤：

(1)、准备双重压缩高强生土砖制备装置，且模具的制砖孔的尺寸为240*115*203mm，上压件的尺寸为239.8*114.8*70mm，下压件的尺寸为239.8*114.8*213mm；

(2)、按标准砖体积、生土的最大干密度和最优含水率，计算出制备一块生土砖所需的湿土质量，按计算所需的湿土质量准备生土土样，并密封保存24小时，其中，此标准砖体积为240*115*53mm；

(3)、通过下液压装置52调整模具2的高度，使下压件4深入制砖孔21内10mm，此时下连接板62与模具2的底面相接触，将步骤(2)中的生土土样倒入下压件4和制砖孔21形成的容纳空间内，并将生土土样的表面整平，然后将上压件3套设在制砖孔21的上端，且，上压件3的上端露出于制砖孔21外；

(4)、上液压装置51动作，使上连接板61推动上压件3向下移动对生土土样施加压力，直到上压件3被完全压入制砖孔21内，得到半成型生土砖，其中，上液压装置51的恒定加载速率为0.1MPa/s，应压力为100MPa；

(5)、完成步骤(4)后，下液压装置52动作使自身下降70mm，令下连接板62处于模具2的正下方，然后，上液压装置51以0.1MPa/s的恒定加载速率，带动上连接板61对模具2的上端端面施加压力，直至模具2的底面承接于下连接板62上，此时上液压装置51的压应力为100MPa，上液压装置51保持该压应力带动上连接板61对模具2和上压件3施加压力，使模具2带动上压件3和半成型生土砖向下移动70mm，被下连接板62承接，待上液压装置51持续施力一段时间使生土充分固结后，即可得到生土砖；

(6)、步骤(5)中，模具2向下移动70mm的过程中，下压件4持续对半成型生土砖施加向上的压力，上压件3限制半成型生土砖向上移动；

(7)、待步骤(1)-(6)完成后，从模具内取出生土砖即可。

需说明的是：步骤(7)中，通过调节下液压装置52，使下液压装置52下降203mm，然后，调节上液压装置51，使其活塞杆缩短，从而带动上连接板61升高，而后在模具2的顶面对应于制砖孔21的两侧外对称装设有两块前述的脱模垫块8，上液压装置51带动上连接板61对两脱模垫块8施加压力，直到生土砖完全露出模具2外，取出生土砖，脱模完成，其中，两脱模垫块8的高度均为143mm。

步骤(1)-(6)中，下液压装置52的高度均通过查看位移计7测量的数据进行调节。

步骤(1)-(6)中，下压件4包括下多孔板和下压板，上压件3包括上多孔板和上压板，上多孔板和上压板的整体构成前述的上压件尺寸，下多孔板和下压板的整体构成前述下压件的尺寸。

在步骤(3)中，下多孔板深入制砖孔21内10mm，下压板放置于前述的承载台14上，并处于下多孔板下方，而且，下多孔板上平铺有第一尼龙过滤网，生土土样铺设于此第一尼龙过滤网上；然后，生土土样表面整平后，生土土样的顶面依次叠设有第二尼龙过滤网、上多孔板和上压板，其中，上压板的上端露出于模具2的上板面。

在本发明中，步骤(2)中，生土的最大干密度和最优含水率采用本领域现有常规的测定方式即可得到，故不再展开叙述。

采用上述双重压缩高强生土砖制备装置的制备方法，利用上液压装置对上压件施加的压力、下液压装置承接模具和下压件封堵制砖孔三者之间的配合，使得生土土样在成型过程中，生土土样会由顶面向下受到压力，对生土土样进行压缩，然后生土土样的底面向上受到推力，使生土土样进行压缩，以此实现生土土样的双重垂直压缩，制备出均匀分布且强度高的生土砖。

以上所述仅为本实施例的优选实施例，凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本发明的权利要求范围。

Claims (10)

1.一种双重压缩高强生土砖制备装置，其特征在于：包括底座，安装于所述底座上的固定架，水平设置并套设于所述固定架上的模具和对应分设于所述模具两侧的液压装置，所述模具上开设有制砖孔，所述底座上固设有从所述制砖孔的下孔口配合套入所述制砖孔内的下压件，所述制砖孔内套设有部分露出于所述制砖孔外的上压件，所述上压件和所述制砖孔形成有供生土放置于内的容纳空间，且所述生土夹设于所述制砖孔内对应于所述上压件和所述下压件之间；以处于所述模具上方的液压装置为上液压装置，处于所述模具下方的液压装置为下液压装置，所述上液压装置的活塞杆连接有与所述上压件和所述模具的上端端面相接触的，用于推进所述模具向下移动或推进所述上压件进入所述制砖孔内的上连接板，所述下液压装置的活塞杆连接有与所述模具的底面相接触的，用于承接所述模具的下连接板。

2.根据权利要求1所述的双重压缩高强生土砖制备装置，其特征在于：所述固定架包括两立柱和连接于两所述立柱的顶端的横梁，所述模具上开设有两安装孔，两所述安装孔分别对应套接于所述立柱外。

3.根据权利要求2所述的双重压缩高强生土砖制备装置，其特征在于：所述上液压装置竖向装设于所述横梁上，所述上液压装置的活塞杆沿轴向方向伸缩，且所述上连接板处于所述上压件的正上方，所述下液压装置竖向装设于所述底座上对应于所述制砖孔外，所述下液压装置的活塞杆沿轴向方向伸缩，且所述下连接板处于所述模具底面的对应位置的正下方。

4.根据权利要求1或3所述的双重压缩高强生土砖制备装置，其特征在于：所述下液压装置和下连接板均设置有两个，所述下液压装置与所述下连接板一对一配设，两所述下液压装置分别对称装设于所述模具对应于所述制砖孔的下方的两侧。

5.根据权利要求4所述的双重压缩高强生土砖制备装置，其特征在于：所述固定架上竖向装设有用于测量所述下液压装置的移动高度的位移计，且所述位移计与所述下液压装置一对一配设。

6.根据权利要求1所述的双重压缩高强生土砖制备装置，其特征在于：所述上压件包括相适配的上压板和上多孔板，所述上压板叠设于所述上多孔板上，所述下压件包括相适配的下压板和下多孔板，所述下多孔板叠设于所述下压板上，所述下压板通过一承载台固设于所述底座上，所述上多孔板和所述下多孔板上分别均匀开设有若干个排气孔，并且，所述上压件与所述上多孔板相对应的一面和所述下压件与所述下多孔板相对应的一面均开设有呈网状的凹槽。

7.根据权利要求6所述的双重压缩高强生土砖制备装置，其特征在于：所述下多孔板与所述生土的底面之间夹设有第一尼龙过滤网，所述生土的顶面与所述上多孔板之间夹设有第二尼龙过滤网。

8.根据权利要求1所述的双重压缩高强生土砖制备装置，其特征在于：双重压缩高强生土砖制备装置还包括两个脱模垫块，两所述脱模垫块分别对称放置于所述模具对应于所述制砖孔的两侧，且两所述脱模垫块均对应落于所述上连接板的范围内。

9.使用如权利要求1所述的一种双重压缩高强生土砖制备装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、按所需的生土砖的体积、生土的最大干密度和最优含水率，计算出制备一块生土砖所需的湿土质量，按计算所需的湿土质量准备生土土样，并密封保存24小时；

(2)、通过下液压装置调整模具的高度，使所述下压件深入制砖孔内，将步骤(1)中的生土土样倒入所述下压件与制砖孔形成的容纳空间内，并将生土土样的表面整平，然后将上压件套设在所述制砖孔的上端，且，所述上压件的上端端部露出于所述制砖孔外；

(3)、所述上液压装置动作，使所述上连接板推动所述上压件向下移动对生土土样施加压力，直到所述上压件被完全压入所述制砖孔内，得到半成型生土砖，其中，所述上液压装置的恒定加载速率为0.1MPa/s，应压力为100MPa；

(4)、完成步骤(3)后，所述下液压装置动作使自身下降，令所述下连接板处于所述模具的下方，然后，所述上液压装置以0.1MPa/s的恒定加载速率，带动所述上连接板对所述模具的上端端面施加压力，直至所述模具的底面承接于所述下连接板上，此时所述上液压装置的压应力为100MPa，所述上液压装置保持该压应力带动所述上连接板对所述模具和所述上压件施加压力，使所述模具带动所述上压件和所述半成型生土砖向下移动，被所述下连接板承接，待上液压装置持续施力使半生型生土砖充分固结后，得到生土砖；

(5)、在步骤(4)中，所述模具向下移动的过程中，所述下压件持续对所述半成型生土砖施加向上的压力；

(6)、待步骤(1)-(5)完成后，从模具内取出生土砖即可。

10.根据权利要求9所述的一种双重压缩高强生土砖制备装置的制备方法，其特征在于：步骤(6)中，调节所述下液压装置的高度，使所述下液压装置下降，所述上液压装置缩短，带动所述上连接板升高，然后在所述模具的顶面对应于所述制砖孔的两侧外对称装设有两块脱模垫块，所述上液压装置带动所述上连接板对两所述脱模垫块施加压力，直到所述生土砖完全露出所述模具外，取出生土砖，脱模完成。