CN110231255A - 可控制温度场的用于测试土体扩散系数的3d打印装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可控制温度场的用于测试土体扩散系数的3D打印装置，该装置包括扩散室以及设置在所述扩散室上部的温度场发生器，所述扩散室上部设置有一个用于放置试样环刀的环形挡板，所述温度场发生器包括壳体，所述的壳体内设置有上下两组水浴管，其中上水浴管分别连接上层进液口和上层出液口，下水浴管分别连接下层进液口和下层出液口，所述扩散室连接有进气口和出气口，所述扩散室外部设置有保温层。本发明能够用于研究温度场作用下土体阻隔气体扩散性能。
Description
技术领域：
本发明涉及一种可控制温度场的用于测试土体扩散系数的3D打印装置，属于土木与环境工程的技术领域。
背景技术：
随着城市污染的加剧，填埋方法已经被普遍用于各种污染物的处理当中。实际工程中通常在填埋场上方覆盖工程覆土，用于防止下部污染气体扩散到周边环境以至污染周边的环境。工程覆土的气体扩散系数一般被用来评估其阻隔污染气体的能力，但其所处环境的温度梯度具有季节性变化，夏季高温条件会导致工程覆土的失水开裂，使其扩散系数降低，阻隔性能变差；同时，温度梯度的存在也会使溶质发生扩散，这种热扩散作用通常称之为索雷特效应，热扩散作用的本质是由于温度梯度导致了溶质的浓度梯度发生变化，进而产生了分子扩散现象。因此，开发出一种能研究温度场作用下土体阻隔气体扩散性能的仪器显得十分必要。
发明内容：
本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种可控制温度场的用于测试土体扩散系数的3D打印装置，能够研究温度场作用下土体阻隔气体扩散性能。
本发明的上述目的可通过以下技术方案来实现：
可控制温度场的用于测试土体扩散系数的3D打印装置，包括扩散室以及设置在所述扩散室上部的温度场发生器，所述扩散室上部设置有一个用于放置试样环刀的环形挡板，所述温度场发生器包括壳体，所述的壳体内设置有上下两组水浴管，其中上水浴管分别连接上层进液口和上层出液口，下水浴管分别连接下层进液口和下层出液口，所述扩散室连接有进气口和出气口，所述扩散室外部设置有保温层。
所述的可控制温度场的用于测试土体扩散系数的3D打印装置，上层进液口、上层出液口、下层进液口、下层出液口上分别设置有用于与循环水泵的水管连接的接口。
所述的可控制温度场的用于测试土体扩散系数的3D打印装置，所述进气口和出气口上设置有用于连接阀门的螺纹。
有益效果：
1. 本发明为土样提供温度场，测量温度场作用下土体中气体扩散系数，以模拟实际应用中土体存在温度场的情况，且整个仪器的构造较为简单。此外，该仪器采用3D打印制作，整个仪器仅分为外壳与土样容器两个部分，大大减少了拼接接头；由于3D打印精确可控的特性，两个部分的连接部分具有极高匹配度，从而保证了实验过程的密封性；环状挡板允许土样在失水收缩后仍可以支撑土样。最后，土样容器的尺寸和环刀相同，可使用环刀试样直接放入，保证了所制备的试样较为方便可靠。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的俯视图。
图中标号说明：1、扩散室；2、温度场发生器；3、环形挡板；4、上水浴管；5、上层进液口；6、上层出液口；7、下水浴管；8、下层进液口；9、下层出液口；10、进气口；11、出气口；12、保温层。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的可控制温度场的用于测试土体扩散系数的3D打印装置，包括扩散室1以及设置在所述扩散室上部的温度场发生器2，所述扩散室上部设置有一个用于放置试样环刀的环形挡板3，所述温度场发生器包括壳体，所述的壳体内设置有上下两组水浴管，其中上水浴管4分别连接上层进液口5和上层出液口6，下水浴管7分别连接下层进液口8和下层出液口9，所述扩散室连接有进气口10和出气口11，所述扩散室外部设置有保温层12。本实施例中的上水浴管和下水浴管之间要保持一定的距离，确保上下温度差。挡板3的设置，可以直接将装有土样的环刀放在挡板上，同时可忽略边缘不均匀的土样。此外，挡板3的存在防止土样发生轻微失水后收缩滑落。
所述的可控制温度场的用于测试土体扩散系数的3D打印装置，上层进液口、上层出液口、下层进液口、下层出液口上分别设置有用于与循环水泵的水管连接的接口。
所述的可控制温度场的用于测试土体扩散系数的3D打印装置，所述进气口和出气口上设置有用于连接阀门的螺纹。
为了防止试验时土样失水与初始含水率发生明显差异，甚至因失水收缩产生裂隙导致扩散系数与实际工况不符。试验中使用加湿器，控制土样的含水率。
工作原理及工作过程：
该仪器为土样提供温度场，测量温度场作用下土体的气体扩散系数，以模拟实际工程中土体存在温度场的情况（如：春夏秋冬条件下填埋场的阻隔填埋气的效能），且整个仪器的构造较为简单。此外，该仪器采用3D打印制作，整个仪器仅分为外壳与土样容器两个部分，大大减少了拼接接头；由于3D打印精确可控的特性，两个部分的连接部分具有极高匹配度，从而保证了实验过程的密封性；环状挡板允许土样在温度场影响下失水收缩后仍可以支撑土样。最后，土样容器的尺寸可使用环刀取样直接放入，一来保证了所制备的试样较为方便可靠，二来可以直接用环刀从现场取原位土样进行测试。
上述的对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种可控制温度场的用于测试土体扩散系数的3D打印装置，其特征在于，包括扩散室以及设置在所述扩散室上部的温度场发生器，所述扩散室上部设置有一个用于放置试样环刀的环形挡板，所述温度场发生器包括壳体，所述的壳体内设置有上下两组水浴管，其中上水浴管分别连接上层进液口和上层出液口，下水浴管分别连接下层进液口和下层出液口，所述扩散室连接有进气口和出气口，所述扩散室外部设置有保温层。
2.根据权利要求1所述的可控制温度场的用于测试土体扩散系数的3D打印装置，其特征在于，上层进液口、上层出液口、下层进液口、下层出液口上分别设置有用于与循环水泵的水管连接的接口。
3.根据权利要求1所述的可控制温度场的用于测试土体扩散系数的3D打印装置，其特征在于，所述进气口和出气口上设置有用于连接阀门的螺纹。
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