CN209979330U - 一种无机结合料稳定材料的制样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无机结合料稳定材料的制样装置，包括模具、反力框架和加压装置，所述模具包括圆筒状的试模，试模由两个半圆筒状的组件拼接而成，两拼接处分别铰接连接和可拆卸的栓接连接，每拼接处的两个贴合的接触面分别为凸面和凹面，反力框架包括顶板、底板、中板、弹簧和两个平行间隔设置的立柱，两个立柱垂直穿过中板，中板沿着立柱可移动，弹簧一端与立柱底部相对固定，另一端活动连接中板的下表面，试模位于中板下方，中板将加压装置的压力传递至试模内的土样上。本实用新型脱模简单方便、不需要电动脱模仪、避免了外力脱模对试样结构的损伤、装置简单实用、操作方便、可广泛应用于公路、铁路、建筑和水利等行业。

Description

一种无机结合料稳定材料的制样装置

技术领域

本实用新型属于公路工程领域，具体为一种无机结合料稳定材料的制样装置。

背景技术

对于公路工程中采用的无机结合料稳定材料，必须通过试验测试其强度及变形性能，而稳定材料的制样方法是试验前的必需环节。现行《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTGE51-2009对于制作无机结合料稳定材料试样(圆柱形)时，先采用圆筒试模静压成型，再在电动脱模器实现脱模。上述方法可用于制作进行无侧限抗压强度、间接抗拉强度、室内抗压回弹模量、动态模量和劈裂模量等试验的圆柱形试样。该方法可制作Φ50mm、Φ100mm、Φ150mm三种不同直径的试样，而且试样高度等于直径。它存在以下缺点：1) 不同尺寸的试样须配备相应的试模，试样高度不能根据需要调整；2)试样脱模需要电动脱模器等大型设备，且电动脱模器只适用于三种固定尺寸的试样，无法实现其它尺寸试样的脱模；3)电动脱模器施加的外力可能对试样造成损伤，从而影响试样强度参数的精度。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种脱模简单方便、不需要电动脱模仪、避免了外力脱模对试样结构的损伤、装置简单实用、操作方便、可广泛应用于公路、铁路、建筑和水利等行业的无机结合料稳定材料的制样装置。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种无机结合料稳定材料的制样装置，包括模具、反力框架和加压装置，所述模具包括圆筒状的试模，试模由两个半圆筒状的组件拼接而成，两拼接处分别铰接连接和可拆卸的栓接连接，每拼接处的两个贴合的接触面分别为凸面和凹面，反力框架包括顶板、底板、中板、弹簧和两个平行间隔设置的立柱，两个立柱垂直穿过中板，中板沿着立柱可移动，弹簧一端与立柱底部相对固定，另一端活动连接中板的下表面，试模位于中板下方，中板将加压装置的压力传递至试模内的土样上。

立柱为空心圆管，在其中部沿长度方向开设有连通立柱内外的开口，弹簧位于立柱内，弹簧一端固定于立柱底部，另一端连接有插片，插片穿过所述开口后凸出立柱表面，插片沿开口长度方向的尺寸小于开口的长度，中板沿着立柱可移动至架设在插片上。

所述通过铰接连接和栓接连接的两拼接处分别为铰接端和栓接端，所述栓接端连接时两个所述组件相对固定，拆卸后两个所述组件彼此脱离固定，两个组件彼此脱离固定后可独立绕着铰接端转动。

模具还包括圆柱形的压块，压块的外径小于试模的内径，压块位于试模内。

两个立柱垂直穿过底板，底板位于中板下方、和中板间隔设置，试模底面接触底板上表面。

立柱的上部设有外螺纹，立柱上中板的上方设有与外螺纹配合的、限制中板最高位置的螺栓，中板接触螺栓时，中板下表面与底板之间的距离大于压块和试模的高度之和。

立柱的下部标注有刻度，刻度从下至上标注，零刻度在底板上表面。

两个立柱垂直穿过顶板，顶板间隔位于中板的上方，立柱的上部开设有外螺纹，立柱上顶板的两侧各设有一螺栓，螺栓与外螺纹配合，将顶板固定。

加压装置位于中板和顶板之间。

所述加压装置为液压千斤顶。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)所述装置使脱模简单方便，打开试模即可取出试样，不需要电动脱模仪等大型设备；

2)避免了外力脱模对试样结构的损伤，提高了试样后续强度测试的精度；

3)通过立柱刻度读数，可快速、简便、精确控制试样高度，以使其达到设计要求的密度；

4)试样的高度和直径可根据试验要求灵活配置不同的试模和压块；

5)所述装置制作的试样可用于无侧限抗压强度、间接抗拉强度、室内抗压回弹模量、动态模量和劈裂模量等多个试验；

6)所述装置不仅可以制作无机结合料稳定材料，还可用于重塑粘性土试样及混凝土试验桩的制作；

7)所述装置原理简单，经济实用，操作方便，易加工制作，可广泛应用于公路、铁路、建筑和水利等行业。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例的试模俯视图；

图3为本实用新型一个实施例的试模立体图；

图4为本实用新型一个实施例的立柱结构示意图；

图5为本实用新型一个实施例的底板或顶板结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型提供的无机结合料稳定材料的制样装置作进一步详细、完整地说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

一种无机结合料稳定材料的制样装置，如图1所示，包括模具、反力框架和加压装置。所述模具用于盛放土样6；加压装置用于对模具中的土样6进行加压，以制作满足要求的试样；反力框架用于支撑加压装置并将加压装置的压力传递至土样6。

模具包括压块7和试模11。如图2和3所示，试模11为圆筒状，由两个半圆筒状的组件拼接而成，两拼接处分别通过铰接和栓接进行连接，分别为铰接端15和栓接端16。栓接端16应足够牢固，防止栓接螺栓在加压装置静压过程中断裂。所述栓接端16可拆卸的设置：连接时两个所述组件相对固定，拆卸后两个所述组件彼此脱离固定。所述两个组件彼此脱离固定后可绕铰接端15旋转。栓接端16连接，土样6位于圆筒状的试模11内进行制作试样，制作完成后，拆开栓接端16使两个组件彼此脱离固定，再拉动两个组件使它们绕着铰接端15转动，且两个组件彼此背离的运动，如此将试模11打开，取出制作好的试样，无需通过电动脱离的方式使试样脱离试模11。

每个组件包括两个与另一组件进行拼接的接触面，所述两个接触面为非平面，分别为外凸的凸面和内凹的凹面，一个组件的凸面和凹面分别与另一组件的凹面和凸面贴合。凸面和凹面的设置保证两块组件拼接后密实不滑动。由上可知，所述接触面和试模11中心轴平行，即接触面的长度方向和试模11中心轴轴向一致，接触面的长度为试模11的长度。

压块7为圆柱形，压块7的外径小于试模11的内径，压块7位于试模11内，沿着试模11轴向方向传递加压装置的力，压紧土样6。

所述试模11为钢试模，试模11的厚度为10mm，内径范围50mm～150mm，高度 100mm～200mm。压块7的外径比试模11的内径小1mm，压块7的高度为50mm～100mm。压块7与试模11配套使用，压块7高度比试模11高度小50mm～100mm。

反力框架包括顶板1、底板2、中板3和两个立柱5。两个立柱5平行间隔设置、垂直于水平面。顶板1、底板2和中板3上均开设有两个贯穿板面的安装孔，如图4所示，所述安装孔的直径大于立柱5的外径，顶板1或底板2或中板3上的两个安装孔的中心的距离等于两个立柱5的距离。两个立柱5通过安装孔垂直穿过顶板1、底板2和中板3，顶板1、中板3和底板2沿着立柱5从上到下依次布置。如图5所示，立柱5为空心圆管，立柱5 的上部开设有外螺纹12，立柱5的中部开设有连通立柱5内外的长条状的开口13，所述开口13的长度方向和立柱5的长度方向一致。立柱5内设有弹簧8，弹簧8一端固定于立柱 5的底部，另一端固定连接有插片10，插片10穿过所述开口13后凸出立柱5表面，用于支撑中板3。插片10沿开口13长度方向的尺寸小于开口13的长度。立柱5上顶板1的两侧各设有一对螺栓9，螺栓9与立柱5上部的外螺纹12配合，将顶板1固定。中板3沿着立柱5可移动的设置，中板3位于插片10上方、架设在两个插片10上，立柱5上中板3 的上方设有与立柱5配合的螺栓9，用于限制中板3的上限位置。试模11位于中板3下方，试模11中心轴方向和立柱5的长度方向平行，试模11底面接触底板2的上表面。立柱5 的下部和中部标注有刻度14，刻度14从下至上标注，且零刻度在底板2上表面。设置刻度 14可以方便读取中板3的位置以判断是否到达试样的设计尺寸。制样时，加压装置位于中板3和顶板1之间、接触中板3的上表面，加压装置对中板3施加垂直向下的压力，当所述压力和中板3的重力大于弹簧8对中板3的弹力时，中板3往下移动至接触并下压位于试模11上的压块7，压块7对试模11内的土样6施力，制作试样。

较佳的，顶板1和底板2为均为15mm厚的钢板，两者净距为400mm，中板3的厚度为10mm，中板3的上下位置可以根据需要调整。顶板1、中板2和底板3均为椭圆形，顶板1和底板2的长轴均为280mm、短轴均为180mm，中板3的长轴和短轴分别为260mm 和160mm。顶板1或中板3或底板2上的两个安装孔位于各自的长轴上，安装孔的直径为 25mm，两安装孔的中心间距为200mm。

立柱5的内径为Φ20mm，外径Φ24mm，长度450mm，其中上部230mm刻有外螺纹 12，中部开口13的长度为100mm，宽度5mm，插片10的尺寸为2mm×4mm×40mm。下部200mm外表面从下至上标注刻度14(精度1mm)，零刻度在底板上表面。

弹簧8的外径为18mm，自由长度约为200mm，弹簧有足够的刚度和韧性，极限变形量为60mm～110mm之间，极限荷载应大于加压装置施加给试样的作用力。弹簧压至约 200mm长时能支撑中板3及加压装置的重量，加压装置施加压力时弹簧8能在其弹性范围内压缩。较佳的，所述加压装置为液压千斤顶4。试样静压之前，千斤顶4和试模11均应放置在反力框架中心，保证千斤顶4加压时中板3和压块7不产生偏斜。反力框架应有足够的强度和刚度，保证在静压制样过程中不产生明显变形。

利用所述制样装置进行制样的过程如下：

为保证试样密度均匀，试样可分一次或多次静压成型，如试样高度小于等于50mm，则一次静压成型；如果试样高度大于50mm，则分2～5次静压，每层厚度30mm～50mm。

制样方法及步骤如下：

步骤1：按设计含水量配好土样6(无机结合料稳定材料)。

步骤2：安装反力框架。中板3支撑在弹簧8的插片10上，调高中板3上的螺栓9，使中板3抬高至上限位置后其与底板2的净距大于试模11与压板7的高度之和。

步骤3：安装试模11。固定试模11侧边的栓接端16，使试模11的两个组件彼此固定，将试模11放在中板3的下方、底板2的中心。试模11底部放入一张滤纸，试模11内壁均匀涂上一层脱模剂，以防止土样6与试模11内壁的粘结。脱模剂不能太厚，防止其对土样 6产生污染。

步骤4：计算试样每层所需土样6的质量，取规定质量的土样6倒入试模11内，并用钢钎初步捣实刮平，然后把压块7放入试模11内、土样6上方。

步骤5：通过螺栓9调低中板3的位置，把液压千斤顶4放在中板3上，并使千斤顶4上端与顶板间距2mm～5mm。

步骤6：缓慢升起液压千斤顶4，通过中板3把压力施加给压块7，压块7下降使土样6挤紧密实。在静压过程中观察中板3底面在两侧立柱5的刻度读数，当两读数平均等于压块7高度与试样设计厚度之和时，千斤顶压力不变保持2min，然后解除压力并将其从中板 3上取出。

步骤7：抬高中板3，取出压块7，继续在试模11内添加规定质量的第二层土样6，重复步骤4～步骤6，直至试样静压完成。

步骤8：取出试模11，打开试模11外侧的栓接端16，即可取出试样。此试样可用于无机结合料稳定材料强度参数的测试。

试样静压之前，千斤顶4和试模11均应放置在反力框架中心，保证千斤顶4加压时中板3和压块7不产生偏斜。

最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本实用新型的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据本实用新型的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种无机结合料稳定材料的制样装置，包括模具、反力框架和加压装置，其特征在于，所述模具包括圆筒状的试模(11)，试模(11)由两个半圆筒状的组件拼接而成，两拼接处分别铰接连接和可拆卸的栓接连接，每拼接处的两个贴合的接触面分别为凸面和凹面，反力框架包括顶板(1)、底板(2)、中板(3)、弹簧(8)和两个平行间隔设置的立柱(5)，两个立柱(5)垂直穿过中板(3)，中板(3)沿着立柱(5)可移动，弹簧(8)一端与立柱(5)底部相对固定，另一端活动连接中板(3)的下表面，试模(11)位于中板(3)下方，中板(3)将加压装置的压力传递至试模(11)内的土样(6)上。

2.根据权利要求1所述的无机结合料稳定材料的制样装置，其特征在于：立柱(5)为空心圆管，在其中部沿长度方向开设有连通立柱(5)内外的开口(13)，弹簧(8)位于立柱(5)内，弹簧(8)一端固定于立柱(5)底部，另一端连接有插片(10)，插片(10)穿过所述开口(13)后凸出立柱(5)表面，插片(10)沿开口(13)长度方向的尺寸小于开口(13)的长度，中板(3)沿着立柱(5)可移动至架设在插片(10)上。

3.根据权利要求1所述的无机结合料稳定材料的制样装置，其特征在于：所述通过铰接连接和栓接连接的两拼接处分别为铰接端(15)和栓接端(16)，所述栓接端(16)连接时两个所述组件相对固定，拆卸后两个所述组件彼此脱离固定，两个组件彼此脱离固定后可独立绕着铰接端(15)转动。

4.根据权利要求1所述的无机结合料稳定材料的制样装置，其特征在于：模具还包括圆柱形的压块(7)，压块(7)的外径小于试模(11)的内径，压块(7)位于试模(11)内。

5.根据权利要求4所述的无机结合料稳定材料的制样装置，其特征在于：两个立柱(5)垂直穿过底板(2)，底板(2)位于中板(3)下方、和中板(3)间隔设置，试模(11)底面接触底板(2)上表面。

6.根据权利要求5所述的无机结合料稳定材料的制样装置，其特征在于：立柱(5)的上部设有外螺纹(12)，立柱(5)上中板(3)的上方设有与外螺纹(12)配合的、限制中板(3)最高位置的螺栓(9)，中板(3)接触螺栓(9)时，中板(3)下表面与底板(2)之间的距离大于压块(7)和试模(11)的高度之和。

7.根据权利要求6所述的无机结合料稳定材料的制样装置，其特征在于：立柱(5)的下部标注有刻度(14)，刻度(14)从下至上标注，零刻度在底板(2)上表面。

8.根据权利要求1所述的无机结合料稳定材料的制样装置，其特征在于：两个立柱(5)垂直穿过顶板(1)，顶板(1)间隔位于中板(3)的上方，立柱(5)的上部开设有外螺纹(12)，立柱(5)上顶板(1)的两侧各设有一螺栓(9)，螺栓(9)与外螺纹(12)配合，将顶板(1)固定。

9.根据权利要求8所述的无机结合料稳定材料的制样装置，其特征在于：加压装置位于中板(3)和顶板(1)之间。

10.根据权利要求9所述的无机结合料稳定材料的制样装置，其特征在于：所述加压装置为液压千斤顶(4)。

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