CN214703398U - 岩石冻融循环试验装置 - Google Patents
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Abstract
岩石冻融循环试验装置，包括冻融保温箱、真空泵、液氮罐、电加热棒，冻融保温箱顶部设有保温箱盖，冻融保温箱上侧部设有进水管，冻融保温箱底部设有排水管，液氮罐通过冷却管与冻融保温箱一侧部连接，冻融保温箱另一侧部设有排气管，真空泵通抽真空管与冻融保温箱内部连通，电加热棒设有若干根，若干根电加热棒均布设在保温箱盖下表面。本实用新型原理科学，操作方便，通过对石灰岩试样反复进冻融，并对冻融过程中的温度和湿度进行调节以适合取样的石灰岩所处的温度和湿度，从而使冻融试验后对石灰岩的进一步测试提供更准确测试数据打下坚实的基础。
Description
技术领域
本实用新型属于岩石测试技术领域，具体涉及一种岩石冻融循环试验装置。
背景技术
我国云贵高原的石灰岩分布面积广，在该地区进行岩体工程施工时需要对石灰岩进行相关测试，其中循环冻融循环作用会使石灰岩的微观结构（裂纹和孔隙）更加突出，以方便采用低场核磁共振实验仪对石灰岩的微观结构进行孔隙率等参数的测试。目前在实验室尚未有一种专门针对石灰岩进行循环冻融的试验装置。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种原理科学、结构简单、方便操作、冻融试验效果佳的岩石冻融循环试验装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：岩石冻融循环试验装置，包括冻融保温箱、真空泵、液氮罐、电加热棒，冻融保温箱顶部设有保温箱盖，冻融保温箱上侧部设有进水管，冻融保温箱底部设有排水管，液氮罐通过冷却管与冻融保温箱一侧部连接，冻融保温箱另一侧部设有排气管，真空泵通抽真空管与冻融保温箱内部连通，电加热棒设有若干根，若干根电加热棒均布设在保温箱盖下表面。
冻融保温箱上端边沿与保温箱盖底面之间设有密封条。
进水管上设有进水阀，排水管上设有排水阀，冷却管上设有冷冻电磁阀，抽真空管上设有抽真空阀，排气管上设有排气阀。
还包括PLC控制器、PLC控制器通过控制导线分别连接有温度感应器、湿度感应器、实时温湿度显示器、计时设置按键、计时显示器、温度控制按键、温度控制显示器、湿度控制旋钮和湿度控制显示器；PLC控制器通过控制电缆分别与冷冻电磁阀和若干根电加热棒连接。
温度感应器和湿度感应器均设置在冻融保温箱内侧上部，实时温湿度显示器设置在实时温湿度显示器外部前侧面，计时设置按键、温度控制按键和湿度控制旋钮均设置在冻融保温箱外部前侧面，计时显示器、温度控制显示器和湿度控制显示器分别设置在计时设置按键、温度控制按键和湿度控制旋钮的上方。
冻融保温箱上侧部设有加湿管接头，加湿管接头的进口连接有加湿器，加湿管接头上设有加湿电磁阀，加湿器和加湿电磁阀均通过信号线与PLC控制器连接。
采用上述技术方案，本实用新型在对石灰岩进行冻融试验的具体过程为：打开保温箱盖，将石灰岩试样放入到冻融保温箱内，合上保温箱盖，启动真空泵，打开抽真空阀，对冻融保温箱内孔进行抽真空，使石灰岩试样处于真空状态，完成抽真空作业后，关闭抽真空阀，打开进水阀，清水流入到冻融保温箱内对石灰岩试样浸泡，石灰岩试样达到饱水状态后，打开排水阀，将冻融保温箱内多余的水排出；然后通过操作计时设置按键设置对冷冻的时间，操作温度控制按键设置冷冻的温度，PLC控制器根据设置的冷冻的时间和温度启动冷冻电磁阀，液氮罐内的液氮进入到冻融保温箱内对石灰岩试样进行冷冻，冷冻结束后，关闭冷冻电磁阀，通过温度控制按键和湿度控制按键设置温度和湿度，使温度和湿度与当地的常温和湿度基本一致，PLC控制器启动电加热棒，电加热棒对冻融保温箱内的石灰岩试样进行加热解冻，在解冻过程中，若实时温湿度显示器显示的湿度数值小于当地的湿度，则启动加湿器，打开加湿阀，加湿器向冻融保温箱内进行加湿作业；若实时温湿度显示器显示的湿度数值大于当地的湿度，则提高电加热棒的加热功率，并打开排气阀，将一定的湿气通过排气管排出冻融保温箱。直到石灰岩试样被解冻并保持设定的温度和湿度一段时间，一次循环冻融试验完成。
按照上述方式再继续冷冻后再解冻，循环试验多次后完成冻融试验，打开保温箱盖，取出石灰岩试样，让石灰岩试样自然干燥10天后再进行低场核磁共振试验。
本实用新型采用的冻融保温箱和保温箱盖不仅密封性好（冻融保温箱和保温箱盖采用扣合挤压密封条，提高密封效果），而且具有良好的保温性能，在试验过程中可减少能量损耗。
电加热棒均匀设置在保温箱盖下表面，在加热时对冻融保温箱内部空间的加热会更加均匀。
综上所述，本实用新型原理科学，操作方便，通过对石灰岩试样反复进冻融，并对冻融过程中的温度和湿度进行调节以适合取样的石灰岩所处的温度和湿度，从而使冻融试验后对石灰岩的进一步测试提供更准确测试数据打下坚实的基础。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的岩石冻融循环试验装置，包括冻融保温箱1、真空泵2、液氮罐3、电加热棒4，冻融保温箱1顶部设有保温箱盖5，冻融保温箱1上侧部设有进水管6，冻融保温箱1底部设有排水管7，液氮罐3通过冷却管12与冻融保温箱1一侧部连接，冻融保温箱1另一侧部设有排气管8，真空泵2通抽真空管14与冻融保温箱1内部连通，电加热棒4设有若干根，若干根电加热棒4均布设在保温箱盖5下表面。
冻融保温箱1上端边沿与保温箱盖5底面之间设有密封条9。
进水管6上设有进水阀10，排水管7上设有排水阀11，冷却管12上设有冷冻电磁阀13，抽真空管14上设有抽真空阀15，排气管8上设有排气阀16。
本实用新型还包括PLC控制器17、PLC控制器17通过控制导线分别连接有温度感应器18、湿度感应器19、实时温湿度显示器20、计时设置按键21、计时显示器22、温度控制按键23、温度控制显示器24、湿度控制旋钮25和湿度控制显示器26；PLC控制器17通过控制电缆分别与冷冻电磁阀13和若干根电加热棒4连接。
温度感应器18和湿度感应器19均设置在冻融保温箱1内侧上部，实时温湿度显示器20设置在实时温湿度显示器20外部前侧面，计时设置按键21、温度控制按键23和湿度控制旋钮25均设置在冻融保温箱1外部前侧面，计时显示器22、温度控制显示器24和湿度控制显示器26分别设置在计时设置按键21、温度控制按键23和湿度控制旋钮25的上方。
冻融保温箱1上侧部设有加湿管接头27，加湿管接头27的进口连接有加湿器28，加湿管接头27上设有加湿电磁阀29，加湿器28和加湿电磁阀29均通过信号线与PLC控制器17连接。
本实用新型在对石灰岩进行冻融试验的具体过程为：打开保温箱盖5，将石灰岩试样放入到冻融保温箱1内，合上保温箱盖5，启动真空泵2，打开抽真空阀15，对冻融保温箱1内孔进行抽真空，使石灰岩试样处于真空状态，完成抽真空作业后，关闭抽真空阀15，打开进水阀10，清水流入到冻融保温箱1内对石灰岩试样浸泡，石灰岩试样达到饱水状态后，打开排水阀11，将冻融保温箱1内多余的水排出；然后通过操作计时设置按键21设置对冷冻的时间，操作温度控制按键23设置冷冻的温度，PLC控制器17根据设置的冷冻的时间和温度启动冷冻电磁阀13，液氮罐3内的液氮进入到冻融保温箱1内对石灰岩试样进行冷冻，冷冻结束后，关闭冷冻电磁阀13，通过温度控制按键23和湿度控制按键设置温度和湿度，使温度和湿度与当地的常温和湿度基本一致，PLC控制器17启动电加热棒4，电加热棒4对冻融保温箱1内的石灰岩试样进行加热解冻，在解冻过程中，若实时温湿度显示器20显示的湿度数值小于当地的湿度，则启动加湿器28，打开加湿阀，加湿器28向冻融保温箱1内进行加湿作业；若实时温湿度显示器20显示的湿度数值大于当地的湿度，则提高电加热棒4的加热功率，并打开排气阀16，将一定的湿气通过排气管8排出冻融保温箱1。直到石灰岩试样被解冻并保持设定的温度和湿度一段时间，一次循环冻融试验完成。
按照上述方式再继续冷冻后再解冻，循环试验多次后完成冻融试验，打开保温箱盖5，取出石灰岩试样，让石灰岩试样自然干燥10天后再进行低场核磁共振试验。
本实用新型中的各个部件均为现有技术，市场上均可购置，其具体结构不再赘述。需要特别指出的是，涉及到PLC控制器17自动控制相关的操作，各硬件内置有已知软件实现各自的功能。本实用新型的控制功能是由选择的硬件设备及其相互之间的连接关系带来的，并不需要新的计算机程序来实现。
Claims (6)
1.岩石冻融循环试验装置，其特征在于：包括冻融保温箱、真空泵、液氮罐、电加热棒，冻融保温箱顶部设有保温箱盖，冻融保温箱上侧部设有进水管，冻融保温箱底部设有排水管，液氮罐通过冷却管与冻融保温箱一侧部连接，冻融保温箱另一侧部设有排气管，真空泵通抽真空管与冻融保温箱内部连通，电加热棒设有若干根，若干根电加热棒均布设在保温箱盖下表面。
2.根据权利要求1所述的岩石冻融循环试验装置，其特征在于：冻融保温箱上端边沿与保温箱盖底面之间设有密封条。
3.根据权利要求1或2所述的岩石冻融循环试验装置，其特征在于：进水管上设有进水阀，排水管上设有排水阀，冷却管上设有冷冻电磁阀，抽真空管上设有抽真空阀，排气管上设有排气阀。
4.根据权利要求3所述的岩石冻融循环试验装置，其特征在于：还包括PLC控制器、PLC控制器通过控制导线分别连接有温度感应器、湿度感应器、实时温湿度显示器、计时设置按键、计时显示器、温度控制按键、温度控制显示器、湿度控制旋钮和湿度控制显示器；PLC控制器通过控制电缆分别与冷冻电磁阀和若干根电加热棒连接。
5.根据权利要求4所述的岩石冻融循环试验装置，其特征在于：温度感应器和湿度感应器均设置在冻融保温箱内侧上部，实时温湿度显示器设置在实时温湿度显示器外部前侧面，计时设置按键、温度控制按键和湿度控制旋钮均设置在冻融保温箱外部前侧面，计时显示器、温度控制显示器和湿度控制显示器分别设置在计时设置按键、温度控制按键和湿度控制旋钮的上方。
6.根据权利要求4所述的岩石冻融循环试验装置，其特征在于：冻融保温箱上侧部设有加湿管接头，加湿管接头的进口连接有加湿器，加湿管接头上设有加湿电磁阀，加湿器和加湿电磁阀均通过信号线与PLC控制器连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN114324603A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-12 | 长安大学 | 冻融循环作用下基于充填节理波阻抗的岩石劣化测试方法 |
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2021
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