CN108508188A - 一种新型抗扰动收缩试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型的抗扰动收缩试验装置，该装置包括质量量测装置与形变量测装置：所述的形变量测装置由三个量表、多孔板、支架、测板、垫块、底座构成，其中两个量表固定在底座上，一个量表安装在支架上；所述质量质量量测装置为精度达0.01g的平板电子称，变形量测装置放置在质量量测装置上。本发明可以实时采集收缩试验中试样的含水率与体积参数，并通过抗振动的橡胶垫片、带凹槽的多孔板、新型的连结支架起到抗外力扰动的效果，使试验具有较好的测量精度。装置构造简单，操作简便，安装与拆卸都十分方便。

Description

一种新型抗扰动收缩试验装置

技术领域：

本发明涉及土木工程试验领域的一种抗扰动收缩试验装置。

背景技术：

土是一种覆盖在地表上碎散的颗粒堆积物，其主要物理性质较其他材料如金属材料等有很大的不同，特别是膨胀土这一特殊土体，其吸水膨胀、失水收缩的特点是工程界不得不注意的问题，在此特点下，土体的胀缩变形可能会导致上部基础发生不均匀沉降、边坡土体开裂、地基承载力降低等问题，所以如何精确地对土的胀缩特性进行测量并对该特性进行有效处理的研究，具有重要的现实意义。收缩试验旨在测定细粒土的收缩特性，主要测定线缩率、体缩率及收缩系数，为地基评价和计算地基土的收缩变形量提供参数，所以收缩试验是土工试验中重要的试验环节之一。

目前室内一般通过收缩仪测定土的收缩特性，现有的常规收缩仪总质量较小，一般在1kg左右，所测试样的尺寸一般为2cm×6.18cm，多孔板上孔的面积大于总面积的50％，能较为准确测量土试样的竖向变形，但是仍存在以下缺点：1)底座与桌面直接接触，桌面传来的振动容易扰动试验装置；2)不能对水平向的变形直接测量，需要加装百分表，操作繁琐，加装后测量精度较低；3)原有的竖向撑杆和横梁容易产生滑动；4)多孔板与垫块的连结较弱，外部扰动下多孔板容易产生滑动；5)与试样接触的测板面积过小，导致测试的精度不高。

发明内容：

为了克服现有常规收缩仪在收缩试验过程中容易受到扰动和不能精确测量试样水平向变形以及质量变化的缺点，本发明提供一种抗扰动收缩试验装置。该装置操作方法简单，易于掌握，设计结构合理，使试验结果更加接近实际值，提高工作效率。

为了达到上述目的，本发明的构思为：

本发明的抗扰动收缩试验装置，包括竖向量测装置、水平量测装置和平板电子称；竖向量测装置由百分表、百分表连结杆件(即横梁)、立柱撑杆、竖向变形测板、水平向变形测板、多孔板和底座组成，所述立柱撑杆的下端垂直固定在底座上，立柱撑杆上端连结横梁并在撑杆背面设防滑纹理，同时设置限位套环，避免打滑。

量表通过旋钮安装在横梁前端，量表测头通过测板与试样充分接触。所述底座由一块厚度为0.6cm的硬质塑料板制成，底座底部加装有橡胶垫片，避免了振动对量表表尖的扰动，在底座相应位置钻设两个槽位，水平量表连接座通过两个槽位与底座相连，每个连接座连接一个水平量表，水平量表连接座与底座的连接形式为螺栓与垫片的组合结构，以便在底座上进行固定与调节水平量表的位置，量表的安装通过旋钮的形式进行固定。

水平量表表尖通过螺纹安装的形式连接一块宽×高为5mm×20mm的测板，该测板与试样充分接触，竖向量表的测板为十字型，翼宽6mm，所述的所有测板均保证平整光滑，使得三个量表能准确测量到水平和竖直方向上的变形。

本发明中的多孔板孔面积大于总面积的50％，以保证试样水分的蒸发，使得试验能够准确地测量到正常环境下的竖向变形，所述垫块通过螺纹安装的形式固定在底座上；本发明中的多孔板的凹槽与垫块的方位相对应；所述的质量量测装置为平板电子秤，量程为3000g，精度0.01g。

本发明与现有的常规收缩仪相比，保留了以往收缩仪操作简便、原理简单的长处，并且进一步发展了如下优点：

(1)本发明保证了试验的精度与所得数据的可靠性，该试验装置可由竖向量表和水平量表分别测得竖向和水平向的变形，避免了以往常规收缩试验中只能测得竖向变形的缺点，并且竖向量表的测板经过改进，增大了与试样的接触面积而不影响试样水分的蒸发，水平量表的测板通过螺纹安装与量表连结，减少了测板与表尖产生滑移的可能性；

(2)本发明实现了试验过程中抵抗外部扰动的功能，该实验装置的底座加装了橡胶垫，竖向撑杆与横梁的连结采用了新型的连结结构，不易产生滑动，水平量表的支座采用螺栓与垫片的组合结构进行固定，既保证了连结的稳固效果又实现了针对不同试样尺寸可调节量表位置的目的，水平向变形测板通过螺纹旋入的方式与水平量表相连，解决了水平量表与测板容易产生滑动的问题，若将测板旋出并装回顶针，水平量表又可用于其他用途，实现了仪器的使用便捷性。多孔板设有凹槽与垫块相对应，限制了多孔板的滑移；

(3)本发明达到了对试样连续实时监测变形的目的，变形量测装置放置在质量量测装置在，可实时测得整个变形量测装置的质量变化，只要实现称量出试验装置的质量，即可得到试样的质量变化，进一步推求土样的含水量，同时可以同时对试样的竖向变形和水平向变形进行监测，提高了现有常规收缩仪的精度。

附图说明

图1是本发明中抗扰动收缩试验装置的结构主视图。

图2是本发明中抗扰动收缩试验装置的结构俯视图。

图3是本发明中抗扰动收缩试验装置的底座结构主视图。

图4是本发明中抗扰动收缩试验装置的底座结构俯视图。

图5是抗扰动收缩试验装置的立柱撑杆与横梁示意图。

图6是水平向变形测板与水平量表的连结方式示意图。

图7是单独测量竖向变形的试验装置示意图。

具体实施方式

本发明的优选实施例结合附图1～6说明如下：

实施例1：

如图1～6所示，一种抗干扰收缩试验装置由立柱撑杆(1)、竖向量表(2)、横梁(3)、限位套环(4)、竖向变形测板(5)、水平、量表支座(7)、水平量表(8)、多孔板(9)、垫块(10)、底座(11)、橡胶垫片(12)、平板电子称(13)、电子秤水平调节旋钮(14)、水平向变形测板(15)组成，除底座(11)的材质为硬质塑料板外，其他装置的材质均为不锈钢；试验时由立柱撑杆(1)、竖向量表(2)、横梁(3)、限位套环(4)和竖向变形测板(5)组成竖向变形量测装置，对试样的竖向收缩变形进行测量；所述水平量表支座(7)和水平量表(8)组成水平向变形量测装置；所述平板电子称(13)和电子秤水平调节旋钮(14)组成质量量测装置，由该质量量测装置量测试样质量的变化过程；所述的立柱撑杆(1)、横梁(3)与限位套环(4)共同组成竖向量表的支架，通过立柱撑杆的防滑纹理(16)、限位套环(4)、带有凹槽的多孔板(9)、垫块(10)、橡胶垫片(12)实现收缩试验的抗干扰功能。水平量表与竖向量表均为百分表。

实施例2：

如图1～6所示，在进行收缩试验时，首先通过电子秤水平调节旋钮(14)使平板电子称(13)保持水平，然后将带有凹槽的多孔板(9)放置在高为11.5mm、半径为1.5mm的垫块(10)上，并使垫块嵌入多孔板(9)的凹槽，试样顶部放置翼宽6mm的十字形测板(5)，竖向量表(2)的顶针抵在十字形测板(5)的中心处，竖向量表(2)通过横梁(3)与立柱撑杆(1)连结，其中横梁(3)与立柱撑杆(1)初步连结好后将进一步通过限位套环(4)限制横梁(3)的滑动。所述水平量表(8)通过支座(7)与底座(11)相连，底座(11)与支座(7)的连结细部为螺栓组合结构，该结构可避免外部扰动影响水平量表(8)的数据准确性，与水平量表(8)相连的水平向变形测板(15)的形状为矩形，其尺寸为5mm×20mm，通过螺纹旋入的方式与水平量表(8)相连，解决了水平量表(8)与测板(15)容易产生滑动的问题，并且水平向变形测板(15)能在竖直平面上微调，使之于试样充分接触。所述的平板电子称(13)量程为3000g，其最小精度为0.01g。将组合好后的变形测量装置放置在平板电子秤上，即可开始采取数据。试验过程中，试样(6)在不同的环境条件下失水收缩，试样(6)的高度与半径不断减小，由此引起与试样紧密相连的水平向测板(15)、十字形测板(5)产生不同方向的位移，带动水平量表(8)和竖向量表(2)的顶针移动，十字形测板(5)产生的位移反应在竖向量表(2)上，水平向测板(15)产生的位移反应在水平量表(8)上，根据竖向量表(2)和两个水平量表(8)所得的数据，分别推算出试样的高度变化值与试样半径变化的平均值，进一步可计算试样的体积收缩量。在此过程中，通过读取平板电子称(13)所显示的数值，可精确地得出试样(6)在收缩过程中的质量变化过程，从而计算出试样(6)在不同时间段的失水量与含水率。由此，通过所述抗扰动收缩试验装置所得的数据，可初步得到在低外界扰动条件下的试样线缩率、体缩率及收缩系数。

实施例3：

如图2～7所示，若试验只需测量竖向变形，可拧开两个水平量表支座(7)在底座任意一侧上的螺母，将两个支座(7)分别顺着底座(11)上的槽位往试验仪器的左右两侧移出，然后根据实施例2中所述的相关步骤，按照多孔板(9)、试样(6)、十字形测板(5)的顺序进行操作，最后安装竖向量表(2)并调整量程，再通过电子秤水平调节旋钮(14)使平板电子秤(13)保持水平，最后将整个装置放置在平板电子称(13)上，即可开始试验。

实施例4：

如图1～6所示，若试验需要对不同尺寸的试样进行测量，可拧开水平量表支座(7)在底座任意一侧上的螺母，将支座(7)顺着底座(11)上的槽位往左/往右进行移动(根据试样(6)的大小进行调节)，初步确定支座(7)的位置之后，拧紧螺母固定支座(7)，在放置好试样(6)后可通过调节支座(7)上固定水平量表(8)的旋钮对水平量表(8)的位置进行微调，从而控制水平量表(8)的有效量程。调节竖向变形测量装置时，先松开立柱撑杆(1)背后的旋钮，从而松开横梁(3)，然后根据试样(6)的大小向上/向下调节横梁所处的高度，初步确定高度后拧紧立柱撑杆(1)背后的旋钮，固定横梁(3)的位置，而后松开限位套环(4)的旋钮并移动至与横梁(3)紧靠的位置，拧紧旋钮，进一步固定横梁(3)的位置，避免产生滑动，最后安装竖向量表(2)时，通过调节横梁(3)上固定竖向量表(2)的旋钮对竖向量表(2)的位置进行微调，从而控制竖向量表(2)的有效量程，最后将整个装置放置在已保持水平的平板电子称(13)上，即可开始试验。

Claims (10)

1.一种新型抗扰动收缩试验装置，其特征在于：所述收缩试验装置由立柱撑杆(1)、竖向量表(2)、横梁(3)、限位套环(4)、竖向变形测板(5)、水平量表支座(7)、水平量表(8)、多孔板(9)、垫块(10)、底座(11)、橡胶垫片(12)、平板电子称(13)、电子秤水平调节旋钮(14)、水平向变形测板(15)组成，所述立柱撑杆(1)的底端通过螺纹旋进的方式固定在所述底座(11)上，所述竖向量表(2)通过所述横梁(3)固定在立柱撑杆(1)上，所述限位套环(4)在紧靠横梁(3)的位置上固定，所述竖向变形测板(5)放置在试样(6)上，竖向量表(2)的顶针抵在竖向变形测板(5)中央，所述水平量表(8)通过所述水平量表支座(7)固定在底座(11)上，水平量表支座(7)安装在底座(11)上，所述的水平向变形测板(15)紧靠试样(6)，并与所述水平量表(8)连结，所述多孔板(9)放置在垫块(10)上，所述橡胶垫片(12)固定在所述底座(11)的四个支撑脚点上，所述底座(11)放置在平板电子称(13)上，所述平板电子称(13)底部连接有四个电子秤水平调节旋钮(14)。

2.根据权利要求1所述的新型抗扰动收缩试验装置，其特征在于：所述的竖向变形量测装置包括立柱撑杆(1)、竖向量表(2)、横梁(3)、限位套环(4)、竖向变形测板(5)，所述的水平向变形量测装置包括水平量表支座(7)、水平量表(8)、水平向变形测板(15)，竖向变形量测装置测量试样(6)的竖向收缩变形，水平向变形量测装置测量试样(6)的水平向收缩变形，质量量测装置由平板电子称(13)、电子秤水平调节旋钮(14)组成，测量试样(6)在收缩过程中的质量变化过程。

3.根据权利要求1所述的新型抗扰动收缩试验装置，其特征在于：水平量表支座(7)长度为74mm，采用螺栓与金属薄垫片的组合结构安装在底座(11)上，水平量表支座(7)高为74mm，上半部分为方柱形并预留孔位安装水平量表(8)，下半部分为圆柱形，其直径为6mm，上半部分长度为38.4mm，下半部分长度为32.6mm。

4.根据权利要求1所述的水平向变形测板(15)紧靠试样(6)，并通过螺纹旋入的方式与所述水平量表(8)连结，水平向变形测板(15)的尺寸为5mm×20mm。

5.根据权利要求1所述的新型抗扰动收缩试验装置，其特征在于：竖向变形测板(5)为十字形，翼宽6mm。多孔板(9)设有凹槽，垫块(10)需对应嵌入凹槽。，所述垫块(10)高度为7mm，半径1.5mm，顶部为半球形。

6.根据权利要求1所述的新型抗扰动收缩试验装置，其特征在于：底座(11)长×宽为220mm×125mm，厚度为6mm，在沿长边方向上开有两个矩形槽位，槽宽13mm，沿底座(11)长边方向进深48mm，底座(11)的四个脚点固定粘贴厚度为3mm的橡胶垫片，四个支撑脚点高35mm。

7.根据权利要求1所述的新型抗扰动收缩试验装置，其特征在于：立柱撑杆(1)、横梁(3)、限位套环(4)组成竖向量表(2)的支架，其中立柱撑杆(1)总长度109mm，底部为长9mm的圆柱形，上部为长100mm的方柱形，方柱的边长与圆柱的半径皆为7.8mm。横梁为方柱形，长度为70mm，高为12mm，通过一个直径为15.5mm的旋钮顶在所述立柱撑杆(1)的防滑纹理面上进行固定，竖向量表(2)通过直径15.5mm的旋钮固定在横梁(3)上。所述的限位套环(4)宽14mm，高9mm，通过一个高为12mm的旋钮顶在立柱撑杆(1)的防滑纹理面上进行固定。

8.根据权利要求1所述的新型抗扰动收缩试验装置，其特征在于：平板电子称(13)量程为3000g，精度为0.01g。

9.根据权利要求1所述的新型抗扰动收缩试验装置，其特征在于：除底座(11)的材质为硬质塑料板外，其他组成构件的材质均为不锈钢或铝。

10.根据权利要求5所述的新型抗扰动收缩试验装置，其特征在于：竖向变形测板(5)和多孔板(9)的有效工作面积与孔隙面积之比小于2:1。