CN111272803A - 土壤高温烧结试验联合测定仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土壤高温烧结试验联合测定仪，其特征在于：包括烧结室、电加热棒、蒸汽分级处理系统、温度采集系统和温度控制系统，所述电加热棒设置于烧结室的中部，所述烧结室的顶部通过蒸汽收集连接管与蒸汽分级处理系统相连，所述烧结室内设有温度传感器，所述温度传感器通过温度采集系统与温度控制系统相连。本发明所述的土壤高温烧结试验联合测定仪明显优于普通的电热丝或水交换加热的方式，能够提供的热源温度高，可以达到土体中的部分固体物质进行固相反应的温度，同时能够精确的给出土体在烧结过程中的温度变化规律；联合导热系数分析系统可以给出土样在各个温度梯度情况下的导热系数变化情况。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种土壤高温烧结试验联合测定仪。
背景技术
随着我国城镇化进程的加快，人口集中化程度越来越高，城市建设用地越来越紧张，逐渐开始开发地下建筑空间，建筑深基坑工程越来越多。由于建筑基坑支护和支护的耐久性严重的影响建筑工程的质量和安全，需要增强对地基土的利用率，提高建筑基坑土体自身的承载能力。目前多采用原味固化的方法原位固结土壤增强其承载力，由于使用的固化剂常会对地下水产生一定的污染,需要采用新的固化方法。采用原位高温烧结方法能够直接增强建筑地基土的承载力，有效避免地基处理时对地下水的污染，同时提高地基的耐久性。目前众多学者对于土壤热固结的研究作了大量的研究工作，例如，专利CN108508178A一种饱和土内部加热的热固结试验仪及其试验方法，通过改装三轴压力室，在土样的内部加入热源装置，用于研究环境温度情况下的土体位移和温度的影响分析。专利CN102809504A给出了一种可控气压的多功能土样加热试验系统，该系统改善了土样在加热过程蒸汽压力的控制，可以测量土体固结之后的变形量，实现土体在加热过程中对饱和度和含水率的实时监测。专利号CN102507904A一种空心圆柱试样热固结压力室，通过改变温度控制系统实现在固结试样的内、外壁的温度耦合，测试在温度耦合情况下土样的热固结变形量。
综合前人的研究情况，目前用于研究加热情况下土壤固结的试验仪器其设备所能提供的加热温度范围基本限定在100℃以下，试验的输出结果较为单一，加热的温度较低，并且采集数据单一。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种土壤高温烧结试验联合测定仪。本发明采用的技术手段如下：
一种土壤高温烧结试验联合测定仪，包括烧结室、电加热棒、蒸汽分级处理系统、温度采集系统和温度控制系统，所述电加热棒设置于烧结室的中部，所述烧结室的顶部通过蒸汽收集连接管与蒸汽分级处理系统相连，所述烧结室内设有温度传感器，所述温度传感器通过温度采集系统与温度控制系统相连。
进一步地，所述电加热棒处设有第一温度传感器，所述烧结室的内部空间内设有多个第二温度传感器，多个第二温度传感器中至少有两个距离电加热棒的距离不同并且至少有两个设置高度不同，所述烧结室内还设有反向串联的第三温度传感器，所述第一温度传感器和第二温度传感器均与温度采集系统相连，所述第三温度传感器与导热系数分析系统相连。
进一步地，所述烧结室包括保温盖、保温侧壁和保温底座，所述保温盖为内部真空结构的双壁式真空保温顶盖，所述保温侧壁为内部真空的双壁式真空保温侧壁，所述保温底座为内部真空的双壁式真空保温底座，所述保温侧壁包括多块拼接的真空保温板，所述真空保温板之间的拼接缝处填充有隔温垫片，所述温度传感器的导线穿过隔温垫片与温度采集系统、温度控制系统相连以及导热系数分析系统相连，所述保温盖上设有蒸汽孔，所述蒸汽孔通过蒸汽收集连接管与蒸汽分级处理系统相连。
进一步地，所述保温盖的边缘向外延伸形成第一固定缘，所述保温底座的边缘向外延伸形成第二固定缘，所述第一固定缘和第二固定缘之间通过螺纹拉杆拉紧，所述保温盖的内侧设有隔热垫板。
进一步地，所述保温底座的下方设有压力传感器，所述压力传感器与压力分析系统相连。
进一步地，所述保温底座的下方设有三个压力传感器，三个压力传感器的连线呈等边三角形。
与现有技术比较，本发明所述的土壤高温烧结试验联合测定仪采用耐高温电热棒加热，同时仪器侧壁采用内部真空的双层保温材料，通过保温密封的方式进行组装，明显优于普通的电热丝或水交换加热的方式，能够提供的热源温度高，可以达到土体中的部分固体物质进行固相反应的温度，同时能够精确的给出土体在烧结过程中的温度变化规律；联合导热系数分析系统可以给出土样在各个温度梯度情况下的导热系数变化情况。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种土壤高温烧结试验联合测定仪，包括烧结室1、电加热棒2、蒸汽分级处理系统3、温度采集系统4和温度控制系统5，所述电加热棒2设置于烧结室1的中部，所述烧结室1的顶部通过蒸汽收集连接管6与蒸汽分级处理系统3相连，所述烧结室1内设有温度传感器，所述温度传感器通过温度采集系统4与温度控制系统5相连。所述的蒸汽分级处理系统3是依据蒸汽中所含物质沸点的不同分别进行液化处理，在蒸汽分级处理系统3中主要包括土中水在冷凝器中的收集，以及土体加热时产生的有害气体的吸附处理，所述的温度采集系统4采用的是多通道温度采集仪，将温度传感器的电信号转换为数值信号并记录下来，所述的温度控制系统5采用数显智能温控器通过调节电路的离合达到控制热源温度的作用。
所述电加热棒2处设有第一温度传感器7，所述烧结室1的内部空间内设有多个第二温度传感器8，多个第二温度传感器8中至少有两个距离电加热棒的距离不同并且至少有两个设置高度不同，所述烧结室1内还设有反向串联的第三温度传感器9，所述第一温度传感器7和第二温度传感器8均与温度采集系统4相连，所述第一温度传感器7通过温度采集系统4与温度控制系统5的数显智能温控器相连，数显智能温控器通过调节电路的离合达到控制热源温度的作用，所第二温度传感器与温度采集系统的多通道温度记录仪连接，用于测量土体在加热过程中的温度变化情况，所述第三温度传感器9与导热系数分析系统10相连，用于测量土体在高温加热状态下的导热系数，通过导热系数分析系统10能够直接得到土体温度上升到设定区间时两测点的温差与时间对数关系曲线，通过分析关系曲线斜率的变化推断土体导热系数的变化情况，能够确定土体在加热过程中导热系数的变化情况。在一实施例中，所述第一温度传感器7、第二温度传感器8和第三温度传感器9均为热电偶。
所述烧结室1包括保温盖11、保温侧壁12和保温底座13，所述保温盖11为内部真空结构的双壁式真空保温顶盖，所述保温侧壁12为内部真空的双壁式真空保温侧壁，所述保温底座13为内部真空的双壁式真空保温底座，所述保温侧壁13包括多块拼接的真空保温板，所述真空保温板之间的拼接缝处填充有隔温垫片14，所述温度传感器的导线穿过隔温垫片14与温度采集系统4、温度控制系统5以及导热系数分析系统10相连，所述保温盖11上设有蒸汽孔，所述蒸汽孔通过蒸汽收集连接管6与蒸汽分级处理系统3相连，烧结室1的中心位置预先安装加热棒2，加热棒2内置温度控制器，然后通过导线在加热室的底层的隔温板中引出高温烧结室，连接至温度控制系统5。烧结土样可以采用直接在烧结室内分层填筑人工击实，或者直接采用取样器直接取得原位空心圆柱试样。
所述保温盖11的边缘向外延伸形成第一固定缘，所述保温底座13的边缘向外延伸形成第二固定缘，所述第一固定缘和第二固定缘之间通过螺纹拉杆15拉紧，所述保温盖11的内侧及保温底座13的内侧均设有隔热垫板16。烧结室1的土体填筑完成以后，安装双壁式真空保温盖11，然后通过螺纹拉杆15将高温烧结室连接牢固，螺纹拉杆15的一端内置在保温底座13，另一段穿过保温盖11的第一固定边缘的预留孔用螺母拧紧。烧结室1的保温侧壁12与保温底座13及保温盖11之间采用嵌槽配合，嵌槽内放置隔温密封垫片，侧边与侧边之间采用隔温垫片14隔开。
在烧结室1安装完成后通过在隔温垫片14预留的安装孔，将温度传感器安装至土体试样的指定位置，同时在双壁式真空保温侧壁外壁的真空保温板的中心位置安装第四温度传感器19，通过导线连接至温度采集系统4。用于测量土体导热系数的温度传感器，即第三温度传感器，通过在隔温垫片14预留的专用安装孔，安装至土样的指定位置，通过导线连接至导热系数分析系统10中。
在保温盖11与加热棒2对应的位置设置预留孔，通过蒸汽收集连接管6将烧结室1与蒸汽分级处理系统3连接，在蒸汽分级处理系统3内有气体检测系统，对蒸汽中含有的挥发物质进行识别，通过分级处理测定不同种类挥发物质的含量。
所述保温底,13的下方设有压力传感器17，所述压力传感器17与压力分析系统18相连。在一实施例中，所述保温底座13的下方设有三个压力传感器17，三个压力传感器17的连线呈等边三角形。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种土壤高温烧结试验联合测定仪，其特征在于：包括烧结室、电加热棒、蒸汽分级处理系统、温度采集系统和温度控制系统，所述电加热棒设置于烧结室的中部，所述烧结室的顶部通过蒸汽收集连接管与蒸汽分级处理系统相连，所述烧结室内设有温度传感器，所述温度传感器通过温度采集系统与温度控制系统相连。
2.根据权利要求1所述的土壤高温烧结试验联合测定仪，其特征在于：所述电加热棒处设有第一温度传感器，所述烧结室的内部空间内设有多个第二温度传感器，多个第二温度传感器中至少有两个距离电加热棒的距离不同并且至少有两个设置高度不同，所述烧结室内还设有反向串联的第三温度传感器，所述第一温度传感器和第二温度传感器均与温度采集系统相连，所述第三温度传感器与导热系数分析系统相连。
3.根据权利要求2所述的土壤高温烧结试验联合测定仪，其特征在于：所述烧结室包括保温盖、保温侧壁和保温底座，所述保温盖为内部真空结构的双壁式真空保温顶盖，所述保温侧壁为内部真空的双壁式真空保温侧壁，所述保温底座为内部真空的双壁式真空保温底座，所述保温侧壁包括多块拼接的真空保温板，所述真空保温板之间的拼接缝处填充有隔温垫片，所述温度传感器的导线穿过隔温垫片与温度采集系统、温度控制系统相连以及导热系数分析系统相连，所述保温盖上设有蒸汽孔，所述蒸汽孔通过蒸汽收集连接管与蒸汽分级处理系统相连。
4.根据权利要求3所述的土壤高温烧结试验联合测定仪，其特征在于：所述保温盖的边缘向外延伸形成第一固定缘，所述保温底座的边缘向外延伸形成第二固定缘，所述第一固定缘和第二固定缘之间通过螺纹拉杆拉紧，所述保温盖的内侧设有隔热垫板。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的土壤高温烧结试验联合测定仪，其特征在于：所述保温底座的下方设有压力传感器，所述压力传感器与压力分析系统相连。
6.根据权利要求5所述的土壤高温烧结试验联合测定仪，其特征在于：所述保温底座的下方设有三个压力传感器，三个压力传感器的连线呈等边三角形。
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