CN220064046U - 固化土试件干湿循环实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固化土试件干湿循环实验装置，包括由控制部和工作部构成的实验装置本体；其中，工作部上具有一上开口的工作腔、和一封盖工作腔的顶盖；工作腔中部水平卡装有卡盘，卡盘上均布有多个用于插装固化土试件的卡孔；工作腔内布设有加热单元和干燥单元；靠近工作腔的底部处设置有自工作部的侧壁上密封穿出的进水管和排水管，进水管和排水管上均设置有电磁阀。本实用新型优点在于通过一个设备便能轻松实现固化土试件的自动化干湿循环实验，无需频繁的搬运、调换固化土试件，保持固化土试件始终在原位无移动，较为真实地反应自然环境中的浸润、干燥循环状态，简化操作步骤，减轻劳动强度，方便实验人员操作，提升实验结果的准确性。

Description

固化土试件干湿循环实验装置

技术领域

本实用新型涉及道路工程质量检测技术领域，尤其是涉及一种固化土试件干湿循环实验装置

背景技术

我国疆域辽阔、地跨多个气候区，尤其是南方湿热地区，其季节性干湿交替气候变化特征非常明显；而公路路基若长期受到降雨、蒸发的干湿循环作用，同时再受到地下水位周期性变化、排水设施好坏、周边区域土体水位起降等多重因素的影响，其填料将会表现出一定的软化特征，使得路基承载强度和抗变形能力降低，从而容易造成路基结构失稳和过量沉降、塌陷等系列问题，缩减整体道路的服役寿命，造成巨大的经济和资源损失。

为保证道路工程质量，抗干湿循环能力是检验固化路基土耐久性能的重要指标。但JTG 3430《公路土工实验规程》和JTG E51《公路工程无机结合料稳定材料实验规程》中并没有对固化土的干湿循环实验方法、仪器设备和操作规程作出明确要求。

目前，本行业领域公认的干湿循环实验方法是将固化土试件在恒温恒湿的标准养护条件下养护至规定龄期，养护至规定龄期后，会将试件置于20±2℃的水中浸泡24h，而后再置于恒温干燥箱中高温烘干24h，以此为一次干湿循环，多次循环后测定该固化土试件的无侧限抗压强度，并与标准养护试件的强度值进行对比，从而以比值大小来评判该固化土试件的抗干湿循环能力。整个实验过程中，需要多次反复的将试件在水养箱和干燥箱中来回调换，不便于实验人员操作，并且费时费力、影响实验结果的准确性。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种固化土试件干湿循环实验装置。

为实现上述目的，本实用新型可采取下述技术方案：

本实用新型所述的固化土试件干湿循环实验装置，包括由控制部和工作部构成的实验装置本体；其中，所述工作部上具有一上开口的工作腔、和一封盖所述工作腔的顶盖；所述工作腔中部水平卡装有卡盘，所述卡盘上均布有多个用于插装固化土试件的卡孔；所述工作腔内布设有加热单元和干燥单元；靠近所述工作腔的底部处设置有自所述工作部的侧壁上密封穿出的进水管和排水管，所述进水管和所述排水管上均设置有电磁阀。

本实用新型优点在于通过一个设备便能轻松实现固化土试件的自动化干湿循环实验，无需频繁的搬运、调换固化土试件，保持固化土试件始终在原位无移动，较为真实地反应自然环境中的浸润、干燥循环状态，简化操作步骤，减轻劳动强度，方便实验人员操作，提升实验结果的准确性。

进一步的，所述工作部和所述顶盖均由自外而内依次设置的硬质外层、保温隔热层和防水内层构成，从而增强工作腔内的保温性能，并能保证工作腔不会出现液体外渗现象。

进一步的，所述工作腔呈圆柱形结构，工作腔中部沿周向开设有一环形卡槽，所述卡盘呈椭圆形结构，卡盘的长轴长度H大于所述环形卡槽的内圆直径、并小于所述环形卡槽的外圆直径，卡盘的短轴长度h小于所述环形卡槽的内圆直径，能够实现卡盘的快速安装及拆卸；此时，在所述卡盘上均布有6、12、18或24个所述卡孔。

进一步的，在所述工作腔的上开口口沿上沿周向开设有一环形密封槽，在所述顶盖的下表面上设置有与所述环形密封槽适配卡接的环形密封圈，从而增大顶盖扣合于工作腔上的密封性。

进一步的，在所述工作腔的腔底设置有由支腿和台面构成的承托所述固化土试件的置物台，所述卡盘位于所述置物台上方的工作腔中，卡盘的下表面到置物台顶面的垂直高度为固化土试件高度的1/2～2/3，从而在卡盘和置物台的配合下，使固化土试件更加稳固的放置于工作腔内进行干湿循环实验；此时，所述加热单元可为固定于所述工作腔底壁上的金属加热管，所述金属加热管位于所述置物台的正下方，从而能够利用置物台来对金属加热管形成保护。

进一步的，所述干燥单元为设置于所述顶盖底壁中心处的烘干风机，实现固化土试件干湿循环实验的干燥实验环节。

进一步的，在所述工作腔的侧壁上部设置有上液位传感器，在所述工作腔的侧壁底部设置有下液位传感器，通过上液位传感器来实时监控工作腔内注液的最高液位，通过下液位传感器来实时监控工作腔内液体是否排空；位于所述上液位传感器上方的工作腔侧壁上设置有第一温度传感器，位于所述工作腔的侧壁底部设置有第二温度传感器，通过第一温度传感器来实时监控工作腔内的温度值，通过第二温度传感器来实时监控工作腔内加注液体的温度值。

进一步的，所述控制部位于所述工作部的一侧，控制部的顶面上具有控制面板和电源开关，控制部内具有加热模块、烘干模块、给排液模块和定时模块，通过加热模块来控制金属加热管对工作腔内注入的液体进行加热，通过烘干模块来控制烘干风机对工作腔内的固化土试件进行烘干，通过给排液模块来控制进水管或排水管的导通，通过定时模块来对加热模块和烘干模块进行定时。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中工作部的纵剖示意图。

图3是图2中卡盘的俯视图。

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，在本实用新型中如涉及“第一”、 “第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、 “第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

如图1、2所示，本实用新型所述的固化土试件干湿循环实验装置，包括由控制部1和工作部2构成的实验装置本体，控制部1用于控制工作部2，而工作部2则是用于完成干湿循环实验。其中，工作部2上具有一上开口的工作腔3、和一封盖工作腔3的顶盖4，工作腔3内用于进行固化土试件5的干湿循环实验，顶盖4则可铰连于工作部2上，使与铰接侧相对的另一侧形成开合侧，从而能够轻松操作顶盖4来封盖工作腔3的上开口。在工作腔3的中部水平卡装有一卡盘6，卡盘6上均布有多个用于插装固化土试件5的卡孔7；在工作腔3内布设有加热单元和干燥单元，靠近工作腔3的底部处设置有自工作部2的侧壁上密封穿出的进水管8和排水管9，进水管8和排水管9上均设置有电磁阀10；通过进水管8来向工作腔3内注水，从而浸没卡装于卡盘6上的固化土试件5，同时在加热单元的配合下来调节水温，轻松实现干湿循环实验的浸润实验环节；通过排水管9来排出工作腔3内的水，从而使干燥单元能够进行下一步的干燥实验环节，烘干对卡装于卡盘6上的固化土试件5进行烘干操作，轻松实现干湿循环实验的干湿循环。

具体的，工作部2呈矩形结构，其上的工作腔3则呈圆柱形结构，工作部2和顶盖4均由自外而内依次设置的硬质外层11、保温隔热层12和防水内层13构成，硬质外层11确保工作部2和顶盖4的外部形态稳固，保温隔热层12则能增强工作腔3内的保温性能，而防水内层13则能够保证向工作腔3内注水时不会出现外渗现象。

加热单元为固定于工作腔3底壁上的金属加热管14，当然，金属加热管14的连电端应位于工作腔3外，并且金属加热管14穿入工作腔3内的穿孔处应进行密封处理，以免液体外渗导致金属加热管14的连电端短路。

干燥单元为设置于顶盖4底壁中心处的烘干风机15，烘干风机15的吹风端朝下，正对卡盘6上卡装的固化土试件5吹风，用于完成干湿循环实验的干燥实验环节。

控制部位于工作部的一侧，控制部的顶面上具有控制面板16和电源开关17，控制部内具有加热模块18、烘干模块19、给排液模块20和定时模块21。加热模块18的控制输出端与金属加热管14的控制输入端电连接，从而控制金属加热管14的开启或关闭，实现对工作腔3内注入的水进行加热；烘干模块19的控制输出端与烘干风机15的控制输入端电连接，从而控制烘干风机15的开启或关闭，实现对工作腔3内的固化土试件5进行烘干操作，完成固化土试件干湿循环实验的干燥实验环节；给排液模块20的控制输出端与进水管8和排水管9上的电磁阀10分别电连接，从而控制进水管8导通或排水管9导通，实现向工作腔3内注水或将工作腔内的水排出，进而完成固化土试件干湿循环实验的浸润实验环节；定时模块21的信号输出端分别与加热模块18和烘干模块19的信号输入端电连接，从而向加热模块18和烘干模块19发出定时信号，控制金属加热管14的加热时间或烘干风机15的吹风时间。

另外，在工作腔3的侧壁上部还设置有上液位传感器22，在工作腔3的侧壁底部还设置有下液位传感器23，上液位传感器22和下液位传感器23的信号输出端均与给排液模块20的信号输入端电连接，通过上液位传感器22来实时监控工作腔3内注水的最高液位，通过下液位传感器23来实时监控工作腔3内的水是否排空。在注水环节时，当工作腔3内注水液面达到上液位传感器22时，上液位传感器22发出报警信号，给排液模块20接收该信号并及时控制进水管8上的电磁阀10关闭，从而停止注水；在排水环节时，当工作腔3内注水液面降低至下液位传感器23时，下液位传感器23发出报警信号，给排液模块20接收该信号并控制排水管9上的电磁阀10延时若干秒关闭，从而使工作腔3排空，再次形成密闭腔室，便于后续进行干燥实验环节，实现固化土试件5浸润实验环节的精准把控。另外，位于上液位传感器22上方的工作腔3侧壁上还设置有第一温度传感器24，位于工作腔3的侧壁底部还设置有第二温度传感器25，第一温度传感器24的信号输出端与烘干模块19的信号输入端电连接，第二温度传感器25的信号输出端与加热模块18的信号输入端电连接；在干燥实验环节时，通过第一温度传感器24来实时监控工作腔3内的温度值，当温度值高于设定温度时，第一温度传感器24及时发出高温报警信号，烘干模块19接收该信号并及时控制烘干风机15关闭；当温度值低于设定温度时，第一温度传感器24及时发出低温报警信号，烘干模块19接收该信号并及时控制烘干风机15再次开启。在浸润实验环节时，通过第二温度传感器25来实时监控工作腔3内注水的温度值，当温度值高于设定温度时，第二温度传感器25及时发出水温过高信号，加热模块18接收该信号并及时控制金属加热管14停止，当温度值低于设定温度时，第二温度传感器25及时发出水温过低信号，加热模块18接收该信号并及时控制金属加热管14再次开启。

整个实验装置能够实现一台设备轻松完成固化土试件5的自动化干湿循环实验，无需频繁的搬运、调换固化土试件5，保持固化土试件5始终在原位无移动，较为真实地反应自然环境中的浸润、干燥循环状态，简化操作步骤，减轻劳动强度，方便实验人员操作，提升实验结果的准确性。

进一步的，还可在工作腔3的上开口口沿上沿周向开设一环形密封槽26，并在顶盖4的下表面上设置与环形密封槽26适配卡接的环形密封圈27，从而增大顶盖4扣合于工作腔3上的密封性，增大工作腔3的密闭性。

进一步的，为方便拆卸卡盘6，从而便于对工作腔3内进行彻底清洗，在工作腔3中部沿周向开设有一环形卡槽28，由于工作腔3呈圆柱形结构，因此环形卡槽28也应呈圆环形结构，此时，为保证卡盘6能够卡入环形卡槽28或自环形卡槽28中取出，如图3所示，卡盘6具体应为椭圆形结构，并保证卡盘6的长轴长度H大于环形卡槽28的内圆直径、并小于环形卡槽28的外圆直径，卡盘6的短轴长度h小于环形卡槽28的内圆直径，从而能够沿卡盘6的长轴方向来倾斜卡盘6，缩小卡盘6长轴方向的水平宽度，使其小于工作腔3的直径，从而能够伸入工作腔3内，轻松卡装于环形卡槽28中或自环形卡槽28中取出，实现卡盘6的快速安装及拆卸。另外，开设于卡盘6上的卡孔7数量还应为6、12、18或24个。

进一步的，在工作腔3的腔底还设置有由支腿和台面构成的用于承托固化土试件5的置物台29，此时，金属加热管14可设置于置物台29的正下方，从而能够利用置物台29来对金属加热管14形成一定保护；另外，卡盘6应位于置物台29上方的工作腔3中，从而使卡装于卡盘6上的固化土试件5能够承托在置物台29上，并且还应保证卡盘6的下表面到置物台29顶面的垂直高度为固化土试件5高度的1/2～2/3，即当固化土试件5承托在置物台29上时，卡盘6应位于固化土试件5高度方向的1/2～2/3位置处，从而使固化土试件5更加稳固的放置于工作腔3内进行干湿循环实验。

使用时，首先将卡盘6卡装于环形卡槽28内，并根据卡盘6上的卡孔7数量来插入对应数量的固化土试件5；然后关闭顶盖4，并在进水管8的外端连接输水管路，将排水管9的外端连接到一集水槽内；之后开启进水管8上的电磁阀10，向工作腔3内注水，当工作腔3内水位高于固化土试件5的顶部约2.5cm处时，上液位传感器22发出报警信号，给排液模块20控制进水管8上的电磁阀10关闭，停止注水；与此同时，加热模块18控制金属加热管14将水温加热至20℃，从而开始进行固化土试件5的浸润实验环节，一般一次浸润实验的时间是二十四小时。当浸润完成后，开启排水管9上的电磁阀10，将工作腔3内的水排空，并在排空后延时10秒关闭排水管9上的电磁阀10，之后烘干模块19控制烘干风机15开启，进行固化土试件5的干燥实验环节，对固化土试件5进行持续的吹热风烘干，并保持工作腔3内的温度始终在50℃左右。

另外，通过控制部上的控制面板16便能轻松设定注水量、水温值、排液时间、烘干时间及烘干温度，使注水、排液、烘干连续进行，形成一次固化土试件5的干湿循环，并最终根据实验要求设定循环次数。当干湿循环实验完成后，便可关闭本装置，打开顶盖4，取出固化土试件5进行后续的无侧限抗压强度测定，并根据测定值与标准养护试件强度值进行对比，从而评判固化土试件5的抗干湿循环能力，以备后续道路施工使用。

Claims (10)

1.一种固化土试件干湿循环实验装置，其特征在于：包括由控制部和工作部构成的实验装置本体；其中，所述工作部上具有一上开口的工作腔、和一封盖所述工作腔的顶盖；所述工作腔中部水平卡装有卡盘，所述卡盘上均布有多个用于插装固化土试件的卡孔；所述工作腔内布设有加热单元和干燥单元；靠近所述工作腔的底部处设置有自所述工作部的侧壁上密封穿出的进水管和排水管，所述进水管和所述排水管上均设置有电磁阀。

2.根据权利要求1所述的固化土试件干湿循环实验装置，其特征在于：所述工作部和所述顶盖均由自外而内依次设置的硬质外层、保温隔热层和防水内层构成。

3.根据权利要求1所述的固化土试件干湿循环实验装置，其特征在于：所述工作腔呈圆柱形结构，工作腔中部沿周向开设有一环形卡槽，所述卡盘呈椭圆形结构，卡盘的长轴长度H大于所述环形卡槽的内圆直径、并小于所述环形卡槽的外圆直径，卡盘的短轴长度h小于所述环形卡槽的内圆直径。

4.根据权利要求3所述的固化土试件干湿循环实验装置，其特征在于：所述卡盘上均布有6、12、18或24个所述卡孔。

5.根据权利要求1所述的固化土试件干湿循环实验装置，其特征在于：在所述工作腔的上开口口沿上沿周向开设有一环形密封槽，在所述顶盖的下表面上设置有与所述环形密封槽适配卡接的环形密封圈。

6.根据权利要求1所述的固化土试件干湿循环实验装置，其特征在于：在所述工作腔的腔底设置有由支腿和台面构成的承托所述固化土试件的置物台，所述卡盘位于所述置物台上方的工作腔中，卡盘的下表面到置物台顶面的垂直高度为固化土试件高度的1/2～2/3。

7.根据权利要求6所述的固化土试件干湿循环实验装置，其特征在于：所述加热单元为固定于所述工作腔底壁上的金属加热管，所述金属加热管位于所述置物台的正下方。

8.根据权利要求1所述的固化土试件干湿循环实验装置，其特征在于：所述干燥单元为设置于所述顶盖底壁中心处的烘干风机。

9.根据权利要求1所述的固化土试件干湿循环实验装置，其特征在于：在所述工作腔的侧壁上部设置有上液位传感器，在所述工作腔的侧壁底部设置有下液位传感器；位于所述上液位传感器上方的工作腔侧壁上设置有第一温度传感器，位于所述工作腔的侧壁底部设置有第二温度传感器。

10.根据权利要求1所述的固化土试件干湿循环实验装置，其特征在于：所述控制部位于所述工作部的一侧，控制部的顶面上具有控制面板和电源开关，控制部内具有加热模块、烘干模块、给排液模块和定时模块。