CN210774462U - 一种膨胀力测试机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种膨胀力测试机构，包括支架和反力架，所述支架上设有台板，所述台板上固定设有顶部为开口的反应桶，所述反应桶的底端设有注浆口，所述注浆口上设有阀门，所述反应桶内设有沿反应桶轴向移动的活塞，所述活塞上设有第一连接杆，所述第一连接杆上设有力值测量元件和位移测量元件，所述第一连接杆的顶端延伸至反力架并与反力架相连，所述反力架的下部活动穿过台板，所述反力架的下部设有载荷添加装置。能够测量膨胀物在不同载荷下的膨胀力，测量精度高。本实用新型应用于岩土工程技术领域。

Description

一种膨胀力测试机构

技术领域

本实用新型涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种膨胀力测试机构。

背景技术

近年来，随着我国土木水利工程的不断发展，针对各种“水-土”工程病害，涌现出一批批适用于不同病害助强抢险的新型土木工程材料。其中，发泡类高聚物注浆材料，由于其具有无水反应、早强、膨胀力大、耐久性强等特点，已广泛的应用于“水-土”病害造成的工程抢险与修复加固。而在众多的“水-土”病害中路面、机场道面、地下管道、渠道板及高铁轨道板的下陷等病害是最为常见的，传统的方法是对病害位置进行高聚物导管注浆抬升，但事先要得到高聚物的膨胀力参数。然而，现有的测量方法是在一密闭容器内注浆，通过在反应容器上盖内部安装土压力盒测量高聚物膨胀力，这样便是忽略了上部荷载的约束，不符合实际工程情况，并且现有的土压力盒精度及测量结果的准确性都待考虑。因此，亟需一种能够精确测量固定约束作用下高聚物膨胀力的装置。

授权号为CN205748755U的专利文件公开了一种多通道岩土膨胀力自动化测试系统，包括与中央控制系统电连接的一组结构相同的膨胀力测试仪，膨胀力测试仪包括由底座、顶板和两根连接两者的立柱构成的抗变形框架，顶板下方设置有S型测力传感器，底座上设置有丝杠升降装置，丝杠升降装置顶杆端部设置有托盘，S型测力传感器和托盘之间卡接有样品容器；S型测力传感器的信号输出端与模数转换器输入端电连接，模数转换器输出端与PLC控制器的信号输入端电连接，PLC控制器的信号输出端与中央控制系统信号输入端电连接。

上述专利文件中方案对于如何在不同载荷在测量膨胀力没有任何技术启示，且测量精度不高。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种膨胀力测试机构，能够测量膨胀物在不同载荷下的膨胀力，测量精度高。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种膨胀力测试机构，包括支架和反力架，所述支架上设有台板，所述台板上固定设有顶部为开口的反应桶，所述反应桶的底端设有注浆口，所述注浆口上设有阀门，所述反应桶内设有沿反应桶轴向移动的活塞，所述活塞上设有第一连接杆，所述第一连接杆上设有力值测量元件和位移测量元件，所述第一连接杆的顶端延伸至反力架并与反力架相连，所述反力架的下部活动穿过台板，所述反力架的下部设有载荷添加装置。

优选的，本实用新型测试的膨胀物为高聚物；支架可以为设置在台板底端的几条支撑腿，支架和台板组成工作平台的结构。

进一步改进的，所述力值测量元件为量力环，所述位移测量元件包括电子千分表和数据采集仪，所述量力环嵌设在第一连接杆上，所述电子千分表设在量力环内，所述电子千分表和数据采集仪电性相连。第一连接杆分成两段，其中一段连接在量力环的顶端，另一段连接在量力环的底端，通过量力环和电子千分表能够准确测试力值和位移，数据采集仪用于读电子千分表的读数，电子千分表和数据采集仪通过数据线相连，电子千分表通过数据线将数据传递给数据显示仪。待数据采集仪读数稳定后即可得到反应过程中膨胀力变化曲线(膨胀力＝(电子千分表读数变化量×量力环环系数×10)/高聚物结石体与活塞接触处结石体平均受力面积)和竖向位移曲线(位移＝千分表读数变化量)，改变注浆枪数和载荷重复上述步骤，就可以得到膨胀力与固定约束力、高聚物密度之间的关系。

进一步改进的，所述活塞上设有排气孔，所述反应桶内部通过排气孔与外界连通。排气孔是用于排出高聚物反应过程中产生的气体，将高聚物反应产生的气体排出后，才能更加准确的测出高聚物的膨胀力。

进一步改进的，所述反应桶内壁设有台阶，所述反应桶内，所述台阶上部的内径大于台阶下部的内径，所述活塞活动设于台阶上部。因高聚物反应时需要一定的空间，台阶可以挡住活塞，高聚物反应时，防止活塞落到反应桶底部，能够使高聚物充分反应。

进一步改进的，所述反应桶内壁涂有润滑油，能够使活塞顺利的在反应桶内壁滑动。

进一步改进的，所述活塞上套设有密封圈，密封圈能够对活塞和反应桶之间进行密封，保证良好的密闭性。

进一步改进的，所述反应桶顶部边缘朝外弯折，所述反应桶顶部边缘和台板之间通过第一螺栓相连，反应桶拆装方便，便于清洗维护。

进一步改进的，所述反力架包括多条上横梁和多条下横梁，各上横梁收尾依次相连形成第一框架结构，各下横梁收尾依次相连形成第二框架结构，所述上横梁和下横梁之间通过第二螺栓相连，所述上横梁位于台板的上方，所述第二螺栓活动穿设在台板上，所述下横梁位于台板的下方，所述第一连接杆的顶端延伸至上横梁并与上横梁相连，所述载荷添加装置设在下横梁上。上横梁、下横梁的竖向位置均可以通过第二螺栓调节，测试时，可以根据具体的情况调节上横梁和下横梁的高度，能够适应多种反应条件。

进一步改进的，所述载荷添加装置包括第二连接杆和杠杆横梁，所述第二连接杆连接在台板上，所述杠杆横梁的第一端转动挂设在第二连接杆上，所述杠杆横梁的第二端设有砝码盘，所述杠杆横梁的中部还活动挂设在反力架的底端。具体的，杠杆横梁的中部设有挂环，反力架的底端，即下横梁上设有挂钩，杠杆横梁的中部通过挂环活动挂设在挂钩上，当挂环挂在挂钩上时，在砝码盘添加的载荷可以通过下横梁-第二螺栓-上横梁-第一连接杆传递给活塞。当然，挂钩也可以设置在杠杆横梁上，相对应的，挂环则设置在下横梁上。

进一步改进的，所述杠杆横梁的第一端还设有微调砝码，所述杠杆横梁和第二连接杆的连接点位于微调砝码和砝码盘之间，所述微调砝码沿杠杆横梁长度方向滑动设置。微调砝码用于微调，使载荷的添加和调节更加精确方便。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果：

本实用新型在测量膨胀物的膨胀力时，首先打开阀门，将膨胀物从注浆口注入反应桶内，注完之后关闭阀门。待膨胀物慢慢膨胀，并在在载荷添加装置上添加载荷，在载荷添加装置添加的载荷通过反力架传递给第一连接杆，第一连接杆传递给活塞；通过力值测量元件测量膨胀物在膨胀过程中对第一连接杆的作用力，位移测量元件能够检测出膨胀物膨胀过程中活塞的位移。通过在载荷添加装置上添加不同的载荷，并重复上述步骤，可以测试出膨胀物在不同的载荷下的膨胀力，膨胀力＝位移*力值/活塞面积。

本实用新型通过载荷添加装置作用于反力架，反力架通过第一连接杆反向作用于活塞，实现了在固定约束作用下测试膨胀物的膨胀力；通过力值测量元件测量膨胀作用力，通过位移测量元件测量位移，能够精确的测出膨胀力的大小，操作简单、经济实用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为膨胀力测试机构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

请参照图1，一种膨胀力测试机构，包括支架1和反力架2，支架1上设有台板3，台板3上固定设有顶部为开口的反应桶4，反应桶4的底端设有注浆口41，注浆口41上设有阀门42，反应桶4内设有沿反应桶4轴向移动的活塞5，活塞5上设有第一连接杆51，第一连接杆51上设有力值测量元件52和位移测量元件53，第一连接杆51的顶端延伸至反力架2并与反力架2相连，反力架2的下部活动穿过台板3，反力架2的下部设有载荷添加装置6。

本实施例在测量膨胀物的膨胀力时，首先打开阀门42，将膨胀物从注浆口41注入反应桶4内，注完之后关闭阀门42。待膨胀物慢慢膨胀，并在在载荷添加装置6上添加载荷，在载荷添加装置6添加的载荷通过反力架2传递给第一连接杆51，第一连接杆51传递给活塞5；通过力值测量元件52测量膨胀物在膨胀过程中对第一连接杆51的作用力，位移测量元件53能够检测出膨胀物膨胀过程中活塞5的位移。通过在载荷添加装置6上添加不同的载荷，并重复上述步骤，可以测试出膨胀物在不同的载荷下的膨胀力，膨胀力＝位移*力值/活塞5面积。

本实施例通过载荷添加装置6作用于反力架2，反力架2通过第一连接杆51反向作用于活塞5，实现了在固定约束作用下测试膨胀物的膨胀力；通过力值测量元件52测量膨胀作用力，通过位移测量元件53测量位移，能够精确的测出膨胀力的大小，操作简单、经济实用。

优选的，本实施例测试的膨胀物为高聚物；支架1可以为设置在台板3底端的几条支撑腿，支架1和台板3组成工作平台的结构。

本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，力值测量元件52为量力环，位移测量元件53包括电子千分表531和数据采集仪532，量力环嵌设在第一连接杆51上，电子千分表531设在量力环内，电子千分表531和数据采集仪532电性相连。第一连接杆51分成两段，其中一段连接在量力环的顶端，另一段连接在量力环的底端，通过量力环和电子千分表531能够准确测试力值和位移，数据采集仪532用于读电子千分表531的读数，电子千分表531和数据采集仪532通过数据线相连，电子千分表531通过数据线将数据传递给数据显示仪。待数据采集仪532读数稳定后即可得到反应过程中膨胀力变化曲线(膨胀力＝(电子千分表531读数变化量×量力环环系数×10)/高聚物结石体与活塞5接触处结石体平均受力面积)和竖向位移曲线(位移＝千分表读数变化量)，改变注浆枪数和载荷重复上述步骤，就可以得到膨胀力与固定约束力、高聚物密度之间的关系。

本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，活塞5上设有排气孔54，反应桶4内部通过排气孔54与外界连通。排气孔54是用于排出高聚物反应过程中产生的气体，将高聚物反应产生的气体排出后，才能更加准确的测出高聚物的膨胀力。

本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，反应桶4内壁设有台阶43，反应桶4内，台阶43上部的内径大于台阶43下部的内径，活塞5活动设于台阶43上部。因高聚物反应时需要一定的空间，台阶43可以挡住活塞5，高聚物反应时，防止活塞5落到反应桶4底部，能够使高聚物充分反应。

本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，反应桶4内壁涂有润滑油，能够使活塞5顺利的在反应桶4内壁滑动。

本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，活塞5上套设有密封圈55，密封圈55能够对活塞5和反应桶4之间进行密封，保证良好的密闭性。

本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，反应桶4顶部边缘朝外弯折，反应桶4顶部边缘和台板3之间通过第一螺栓44相连，反应桶4拆装方便，便于清洗维护。

本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，反力架2包括上横梁21和下横梁22，上横梁21和下横梁22之间通过第二螺栓23相连，上横梁21位于台板3的上方，第二螺栓23活动穿设在台板3上，下横梁22位于台板3的下方，第一连接杆51的顶端延伸至上横梁21并与上横梁21相连，载荷添加装置6设在下横梁22上。上横梁21、下横梁22的竖向位置均可以通过第二螺栓23调节，测试时，可以根据具体的情况调节上横梁21和下横梁22的高度，能够适应多种反应条件。

本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，载荷添加装置6包括第二连接杆61和杠杆横梁62，第二连接杆61连接在台板3上，杠杆横梁62的第一端621转动挂设在第二连接杆61上，杠杆横梁62的第二端622设有砝码盘63，杠杆横梁62的中部还活动挂设在反力架2的底端。具体的，杠杆横梁62的中部设有挂环64，反力架2的底端，即下横梁22上设有挂钩221，杠杆横梁62的中部通过挂环64活动挂设在挂钩221上，当挂环64挂在挂钩221上时，在砝码盘63添加的载荷可以通过下横梁22-第二螺栓23-上横梁21-第一连接杆51传递给活塞5。当然，挂钩221也可以设置在杠杆横梁62上，相对应的，挂环64则设置在下横梁22上。

本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，杠杆横梁62的第一端621还设有微调砝码65，杠杆横梁62和第二连接杆61的连接点位于微调砝码65和砝码盘63之间，微调砝码65沿杠杆横梁62长度方向滑动设置，杠杆横梁62上还设有配重测量表。微调砝码65用于微调，使载荷的添加和调节更加精确方便。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种膨胀力测试机构，其特征在于，包括支架和反力架，所述支架上设有台板，所述台板上固定设有顶部为开口的反应桶，所述反应桶的底端设有注浆口，所述注浆口上设有阀门，所述反应桶内设有沿反应桶轴向移动的活塞，所述活塞上设有第一连接杆，所述第一连接杆上设有力值测量元件和位移测量元件，所述第一连接杆的顶端延伸至反力架并与反力架相连，所述反力架的下部活动穿过台板，所述反力架的下部设有载荷添加装置。

2.根据权利要求1所述的膨胀力测试机构，其特征在于，所述力值测量元件为量力环，所述位移测量元件包括电子千分表和数据采集仪，所述量力环嵌设在第一连接杆上，所述电子千分表设在量力环内，所述电子千分表和数据采集仪电性相连。

3.根据权利要求1所述的膨胀力测试机构，其特征在于，所述活塞上设有排气孔，所述反应桶内部通过排气孔与外界连通。

4.根据权利要求1所述的膨胀力测试机构，其特征在于，所述反应桶内壁设有台阶，所述反应桶内，所述台阶上部的内径大于台阶下部的内径，所述活塞活动设于台阶上部。

5.根据权利要求1所述的膨胀力测试机构，其特征在于，所述反应桶内壁涂有润滑油。

6.根据权利要求1所述的膨胀力测试机构，其特征在于，所述活塞上套设有密封圈。

7.根据权利要求1所述的膨胀力测试机构，其特征在于，所述反应桶顶部边缘朝外弯折，所述反应桶顶部边缘和台板之间通过第一螺栓相连。

8.根据权利要求1所述的膨胀力测试机构，其特征在于，所述反力架包括上横梁和下横梁，所述上横梁和下横梁之间通过第二螺栓相连，所述上横梁位于台板的上方，所述第二螺栓活动穿设在台板上，所述下横梁位于台板的下方，所述第一连接杆的顶端延伸至上横梁并与上横梁相连，所述载荷添加装置设在下横梁上。

9.根据权利要求1至8任一项所述的膨胀力测试机构，其特征在于，所述载荷添加装置包括第二连接杆和杠杆横梁，所述第二连接杆连接在台板上，所述杠杆横梁的第一端转动挂设在第二连接杆上，所述杠杆横梁的第二端设有砝码盘，所述杠杆横梁的中部还活动挂设在反力架的底端。

10.根据权利要求9所述的膨胀力测试机构，其特征在于，所述杠杆横梁的第一端还设有微调砝码，所述杠杆横梁和第二连接杆的连接点位于微调砝码和砝码盘之间，所述微调砝码沿杠杆横梁长度方向滑动设置。

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