CN112649262A - 一种多组岩土试样的制样、脱模装置及制样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于土木工程技术领域,具体地说,是一种多组岩土试样的制样、脱模装置及制样方法,装置包括反力架装置、固定的可拆卸顶盘、可拆卸的制样底座(脱模底座)和试样支撑盘以及位移控制器,其中,反力架装置包括从上到下的反力架和螺纹杆,可拆卸顶盘设置可拆卸的带螺纹钢制圆柱体和制样钢盘,可拆卸制样底座包括带螺纹的模具和固定模具的底座,顶盘和底座均设置带螺纹的凹槽,位移控制器包括位移电机、位移控制系统和位移控制面板,能够准确的控制试样的整体密实度,在进行劈裂试验、常规三轴试验、单轴压缩试验等时,可获得准确可靠试验结果。
Description
技术领域
本发明属于土木工程技术领域,具体地说,是一种多组岩土试样的制样、脱模装置及制样方法。
背景技术
在测定土体的力学性能时,常常需要进行制备各种试样。目前,常用的是制样方法是分层击实。其在控制密度时,制作工艺比较复杂,耗费时间比较长。同时,在脱模时容易对试样造成损伤。最后,会对试验获得的力学参数有一定影响。此外,在制备水泥土试样时,规范要求试样成型时间不应超过25min。但是,在采用常规制样方法时,同一组试样的制备耗费时间长,随着时间的推移,其度水泥土的力学性能影响越大。而且,试样分层制备时,每层的高度不易控制。
发明内容
为了满足制样的要求和减少试验误差,发明一种多组岩土试样的制样装置、脱模及制样方法很有必要。
本发明针对于岩土试样考虑按不同土性、不同密度或不同材料提出了一种多组岩土试样的制样、脱模装置及制样方法;此外,本发明还提供一种能够准确控制岩土体试样各分层的高度的制样方法。
本发明采用的具体技术方案如下:
一种多组岩土试样的制样、脱模装置,包括反力架装置、固定的可拆卸顶盘、可拆卸的制样底座(脱模底座)和试样支撑盘以及位移控制器,其中,反力架装置包括从上到下的反力架和螺纹杆,可拆卸顶盘设置可拆卸的带螺纹钢制圆柱体和制样钢盘,可拆卸制样底座包括带螺纹的模具和固定模具的底座,顶盘和底座均设置带螺纹的凹槽,位移控制器包括位移电机、位移控制系统和位移控制面板。
本发明的进一步改进,反力架装置、固定的可拆卸顶盘、可拆卸的制样底座(脱模底座)和试样支撑盘以及位移控制器之间的连接均为螺栓连接固定。
本发明的进一步改进,顶盘的上表面中心开直径可以连接固定螺纹杆的凹槽螺纹接口,下表面设置与底模具中心对应的螺纹圆柱体凹槽,连接可拆卸的带螺纹钢圆柱体。
本发明的进一步改进,钢圆柱体的尺寸设置为直径3cm、高度10cm,上端和下端柱体表面部分设置螺纹,连接固定不同直径的制样钢盘。
本发明的进一步改进,制样钢盘的上表面中心设置可以与钢圆柱体连接的螺纹接口凹槽。
本发明的进一步改进,模具为具有一定厚度的筒状圆柱体,柱体下端外部设置螺纹,用于连接底座。
本发明的进一步改进,钢制底座的上表面设置与模具连接固定的螺纹接口凹槽,距离圆盘边缘一定距离沿底座圆周均匀布置尺寸相同的圆柱体凹槽,凹槽内表面带有螺纹,用以连接固定模具。
本发明的进一步改进,制样底座可以拆卸更换成脱模底座,脱模底座尺寸与制样底座相同,在表面设置与制样底座的位置相同的贯穿孔,设置成阶梯状,上阶梯的直径比模具的外直径大4mm,下阶梯的直径比模具的内直径大2mm。
本发明的进一步改进,试样支撑盘中心开口,内部设置螺纹,用以调节高度。
一种多组岩土试样的制样、脱模方法,包括以下步骤:
步骤一、第一层制样:组装第一层制样装置,制样装置包括从下到上依次固定制样底座、模具、钢圆柱体、顶盘和螺旋杆;制样底座和模具之间、钢圆柱体和制样钢盘之间、顶盘和螺旋杆之间均通过螺纹和螺栓连接和固定;;把称量好的试样土样倒入第一层制样装置中,用振捣棒振捣均匀。然后,调节位移控制器使制样钢盘底面与模具的顶面位于同一水平面。位移控制器清零,设置达到压实高度所需要的上升位移为电机停止运转的临界值,点击位移上升按钮,制样开始。当电机停止工作后,点击位移下降按钮使位移电机回到初始位置,然后将压实后的试样表面刨毛,完成第一层制样;
步骤二、第n层制样:第n 层制样依照步骤一;
步骤三、第n 层制样完成后,点击位移下降按钮使电机的位移回到初始值,然后将压实后的试样表面刮平,试样制备完成;
步骤四、试样脱模:将制样底座更换成脱模底座,通过螺栓和自身螺纹固定。然后,将带有试样的模具放入贯穿孔内。最后,设置上升位移,上升位移的数值等于试样刚好从模具中脱出时所需的位移。设置完成后,点击位移上升按钮,电机停止运转,脱模完成。
在上述一种多组岩土试样的制样、脱模方法中,分层所需试样土样的质量误差小于0.1%,分层最好用3层;第n层的层数≥ 3。
本发明的有益效果:本发明采用了位移控制系统,可以很好的控制试样的整体密实度。其次,可以同时制作多个试样,不仅可以同时制备多个试样,节省制样时间,而且孔易消除多个试样人工制备时不可避免的试验误差。实现实验室制样半自动化。
本发明提供的多组一种岩土体试样的制样、脱模装置及制样方法,可以保证试样的整体密实度良好,从而使试样的试验数据点离散型减小,故本发明可准确控制各层土样的密度;螺栓结构连接的设置,实现了各连接面的可拆卸式安装;分多层制样的设置,确保了试验土样的密实度均匀。本发明提供的一种多组岩土体试样的制样装置及制样方法,能够准确同时控制多组岩土体各分层的密度,在进行劈裂试验、常规三轴试验、单轴压缩试验等时,可获得准确可靠试验结果。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图。
图2 为本发明中反力架的结构示意图。
图3 为本发明中制样顶座的结构示意图。
图4 为本发明中模具的结构示意图。
图5 为本发明中制样底座的结构示意图。
图6 为本发明中脱模底座的结构示意图。
图中,1-反力架,101-横梁,102-固定螺纹杆,103-底梁,2-上螺旋杆,3-制样顶盘,301-钢圆柱体,302-制样钢盘,4-模具,5-底盘,51-脱模底座,6-试样支撑盘,7-脱模螺旋杆,8-位移控制器。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解,下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述,该实施例仅用于解释本发明,并不对本发明的保护范围构成限定。
实施例:如图1-6 所示,一种多组岩土试样的制样、脱模装置,包括反力架装置(1)、螺纹杆(2)、固定的可拆卸顶盘(3)、模具(4)、可拆卸的制样底座(脱模底座)(5)、试样支撑盘(6)和脱模螺纹杆(7)以及位移控制器(8),所述反力架装置(1)包括从上到下的横梁(101)和2根竖向固定螺纹杆(102),横梁可以通过螺母与竖向螺纹杆(102)固定;所述螺纹杆(2)可以通过螺母与反力架横梁(101)固定;所述可拆卸制样顶盘(3)包括固定钢圆柱体(301)和制样钢盘(302);所述模具(5)底部带有螺纹;所述的可拆卸制样、脱模底座(6)中心设置螺纹,与脱模螺纹固定;所述脱模螺纹(7)可以通过螺母固定;所述位移控制器包括位移电机、位移控制系统和位移控制面板。
本实施例中,装置连接均为螺栓连接固定;制样顶盘,其上表面中心开直径可以连接固定螺纹杆(2)的凹槽螺纹接口,下表面设置与模具中心对应的螺纹凹槽,连接可拆卸的带螺纹钢圆柱体(301);钢圆柱体(301)的尺寸设置为直径3cm、高度10cm,上端和下端柱体表面部分设置螺纹,连接固定不同直径的制样钢盘(302);制样钢盘(302)的上表面中心设置可以与钢圆柱体(301)连接的螺纹接口凹槽;模具(4)为具有一定厚度的筒状圆柱体,柱体下端外部设置螺纹,用于连接制样底座(5);制样底座(5)的上表面设置与模具(4)连接固定的螺纹接口凹槽,距离圆盘边缘一定距离沿底座圆周均匀布置寸相同的圆柱体凹槽,凹槽内表面带有螺纹,用以连接固定模具(4)。底座中心开贯穿螺纹孔,连接固定脱模螺纹杆(7);制样底座(5)可以拆卸更换成脱模底座(51),脱模底座(51)的尺寸与制样底座(5)相同,在表面设置与制样底座(5)位置相同的贯穿孔,并设置成阶梯状,上阶梯的直径比模具的外直径大4mm,下阶梯的直径比模具(4)的内直径大2mm;试样支撑盘中心(6)开口,内部设置螺纹,用以调节高度。
一种多组岩土试样的制样、脱模方法,使用到本实施例披露的一种多组岩土试样的制样、脱模装置,具体包括以下步骤:
步骤一、第一层制样:组装第一层制样装置,所述制样装置包括从下到上依次固定制样底座(5)、模具(4)、钢圆柱体(301)、制样顶盘(3)和螺旋杆(2);所述制样底座(5)和所述模具(4)之间、所述钢圆柱体(301)和制样钢盘(302)之间、所述制样顶盘(3)和螺旋杆(2)之间均通过螺纹和螺栓连接和固定;;把称量好的试样土样倒入所述第一层制样装置中,用振捣棒振捣均匀。然后,调节位移控制器(8)使制样钢盘(5)底面与模具(4)的顶面位于同一水平面。位移控制器(8)清零,设置达到压实高度所需要的上升位移为电机停止运转的临界值,点击位移上升按钮,制样开始。当电机停止工作后,点击位移下降按钮使位移电机回到初始位置,然后将压实后的试样表面刨毛,完成第一层制样。
步骤二、第n层制样:第n 层制样依照步骤一。
步骤三、第n 层制样完成后,点击位移下降按钮使电机的位移回到初始值,然后将压实后的试样表面刮平,试样制备完成。
步骤四、试样脱模:将制样底座(3)更换成脱模底座(51),通过螺栓和自身螺纹固定。然后,将带有试样的模具(4)放入贯穿孔内。最后,设置上升位移,上升位移的数值等于试样刚好从模具中脱出时所需的位移。设置完成后,点击位移上升按钮,电机停止运转,脱模完成。
上述中分层所需试样土样的质量误差小于0.1%,分层最好用3层;第n层的层数≥3。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种多组岩土试样的制样、脱模装置,其特征在于:包括反力架装置(1)、螺纹杆(2)、固定的可拆卸顶盘(3)、模具(4)、可拆卸的制样底座(5)、试样支撑盘(6)和脱模螺纹杆(7)以及位移控制器(8),所述反力架装置(1)包括从上到下的横梁(101)和2根竖向固定螺纹杆(102),横梁(101)通过螺母与竖向螺纹杆(102)固定,所述螺纹杆(2)通过螺母与反力架横梁(101)固定,所述可拆卸制样顶盘(3)包括固定钢圆柱体(301)和制样钢盘(302),所述模具(5)底部带有螺纹,所述可拆卸制样、脱模底座(6)中心设置螺纹,与脱模螺纹固定,所述脱模螺纹(7)通过螺母固定,所述位移控制器包括位移电机、位移控制系统和位移控制面板。
2.根据权利要求1所述的一种多组岩土试样的制样、脱模装置,其特征在于:所述反力架装置(1)、螺纹杆(2)、固定的可拆卸顶盘(3)、模具(4)、可拆卸的制样底座(5)、试样支撑盘(6)和脱模螺纹杆(7)以及位移控制器(8)之间的连接均通过螺母固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种多组岩土试样的制样、脱模装置,其特征在于:所述反力架装置(1)中的横梁(101)和底梁(103)均设置螺纹,竖向螺纹杆(102)通过螺纹调节高度且用螺母固定;所述螺纹杆(2)设置为通体螺纹。
4.根据权利要求3所述的一种多组岩土试样的制样、脱模装置,其特征在于:所述可拆卸制样顶盘(3)中心设置带螺纹开口,在其边缘均匀布置螺纹凹槽固定钢圆柱体(301)。
5.根据权利要求4所述的一种多组岩土试样的制样、脱模装置,其特征在于,所述钢圆柱体(301)上部设置2cm螺纹,下部设置2cm螺纹凹槽。
6.根据权利要求5所述的一种多组岩土试样的制样、脱模装置,其特征在于:所述制样钢盘(302)的上部设置2cm突出螺纹杆,连接钢圆柱体(301)。
7.根据权利要求6所述的一种多组岩土试样的制样、脱模装置,其特征在于:所述模具(4)的下端外部设置2cm螺纹,所述制样底座(5)连接模具部分设置2cm螺纹凹槽,所述脱模螺纹杆(7)通体设置螺纹。
8.一种多组岩土试样的制样、脱模方法,其特征在于,使用如权利要求7所述的一种多组岩土试样的制样、脱模装置,具体包括以下步骤:
步骤一、第一层制样:组装第一层制样装置,所述制样装置包括从下到上依次固定制样底座(5)、模具(4)、钢圆柱体(301)、制样顶盘(3)和螺旋杆(2);所述制样底座(5)和所述模具(4)之间、所述钢圆柱体(301)和制样钢盘(302)之间、所述制样顶盘(3)和螺旋杆(2)之间均通过螺纹和螺栓连接和固定;把称量好的试样土样倒入所述第一层制样装置中,用振捣棒振捣均匀,然后,调节位移控制器(8)使制样钢盘(5)底面与模具(4)的顶面位于同一水平面,位移控制器(8)清零,设置达到压实高度所需要的上升位移为电机停止运转的临界值,点击位移上升按钮,制样开始,当电机停止工作后,点击位移下降按钮使位移电机回到初始位置,然后将压实后的试样表面刨毛,完成第一层制样;
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步骤四、试样脱模:将制样底座(3)更换成脱模底座(51),通过螺栓和自身螺纹固定,然后,将带有试样的模具(4)放入贯穿孔内,最后,设置上升位移,上升位移的数值等于试样刚好从模具中脱出时所需的位移,设置完成后,点击位移上升按钮,电机停止运转,脱模完成。
9.根据权利要求8所述的一种多组岩土试样的制样、脱模方法,其特征在于,所述分层所需试样土样的质量误差小于0.1%,分层用3层,所述第n层的层数≥ 3。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210413 |
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