一种土工合成材料耐酸碱性能测试装置的制作方法

本实用新型涉及测试材料的耐腐蚀技术领域，尤其涉及土工合成材料测试技术领域。

背景技术：

土工合成材料与传统的砖石、木材、水泥和钢筋相比是一种新型的岩土工程材料，其广泛应用于公路、铁路、水利、水运、电力、矿山、农业等国民经济建设领域中，对提高结构性能和稳定性发挥着重要作用。土工合成材料在应用过程中多置于土体内部、表面或与其他材料共同作用，以起到反滤、排水、防渗、加筋和防护等作用。但由于其处于不同的环境中，周围土体及液体介质将呈现不同的酸、碱性能，而土工合成材料属于高分子材料，在这种环境会限制其性能的发挥，表现为其力学性能的降低，甚至会对土工合成材料产生严重破坏，因此，在处于酸碱环境的实际工程中，施工前需对土工材料进行耐酸碱性能试验，确定其耐久性。

测定土工合成材料抗酸碱液的性能需要的试验容器应有足够大的容积，试验用液体的量应是试样重量的30倍以上，且应保持试液以恒定的温度（60±1℃）放置一定的时间，然后对比分析浸渍前和浸渍后试样的拉伸性能、尺寸以及面积变化情况。

目前测试土工合成材料耐酸碱性能的试验装置只有一个工作室，且只能盛放一种溶液，进行对比试验时需要将溶液更换，这样很难保证三种溶液环境中试验时保持相同的试验条件。或者制备分别盛放酸液、正常水溶液和碱液的三台仪器，不仅成本高，而且不能保证试验时保持相同的试验条件。如申请号为201410020028.1的专利文献，公开了一种土工布及其有关产品抗酸、碱液试验浸泡试样装置，该装置只有一个试液盛放器，不能同时对土工材料进行耐酸、碱性能测试和设置对比试验；并且试验盛放器中仅设置两个试样固定装置，不能同时进行多组试验，无法降低试验失败的风险，试验结果不够精确等。因此，研发一种具有恒温可同时操作、大容积且试验时对试样影响小的土工合成材料耐酸碱装置具有重要的应用价值。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种土工合成材料耐酸碱性能测试装置，结构简单、操作方便，大大减小了人为、环境等影响因素而产生的误差。本实用新型测试装置配备三个试验箱，可同时等精度的进行酸、碱和水的浸渍，同时控制部分比较集中，便于对三个试验箱的集中操作；设置十层试样架可以同时做两组试验，试验结果更加精确；本装置亦可避免固定试样时，对试样产生的有效机械应力；也可以保证试验在恒温条件下进行；搅拌装置可根据不同材料和工程，进行速度调节，以便快速筛选出品质优良的土工合成材料。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种土工合成材料耐酸碱性能测试装置，包括电控系统、搅拌系统、外壳和工作室；工作室由三个恒温试验箱组成，恒温试验箱内设有试样架，试验箱上设有试验箱盖，每个试验箱的一侧设有夹层，夹层与相对应的试验箱内部连通；

外壳上设有与工作室相连的排水管；

电控系统包括加热装置和温控装置；

搅拌系统包括电机、转动轴和搅拌叶片，电机固定于试验箱上端尾部，转动轴与电机相连，转动轴上设有搅拌叶片，其中转动轴及搅拌叶片位于试验箱内的夹层中。

试验箱盖采用正面单开式，试验箱盖与所述试验箱体接触处设有硅橡胶密封装置，试验箱盖由液压支撑系统支撑。

试验箱采用316L不锈钢制成，每个试验箱内设有10层试样架。

试样架竖向间距为5cm，试样架距试验箱内壁的距离为1cm。

试样架采用316L不锈钢制成，并设有均匀分布的圆孔。

外壳采用304不锈钢制成，外壳底部设有移动轮，外壳上设有控制面板。

控制面板包括前置面板和后置面板；前置面板位于装置正面的右侧，设有温控器、计时器、搅拌按钮、搅拌计时按钮和电源按钮；

后置面板上设有搅拌速度调节器和漏电保护开关；

温控器连接温控传感器，其具备独立限温报警系统；温控器采用带超温报警断电模块，具有调节温度校准功能的人工智能调节器。

三个恒温试验箱并排放置。

试验箱上设有保温层，保温层厚度为100mm，保温层采用超细保温玻璃棉。

试验箱内部高×宽×长为65cm×100cm×30cm。

电控系统包括加热装置和温控装置，加热装置加热采用外循环加热，以尽量保持试验箱工作室具有较大的空间，加热功率为2KW，热风循环系统由能在高温下连续运转的风机和特殊风道组成，工作室内温度均匀。温控装置包括温控器和温控传感器，温控器连接温控传感器，其具备独立限温报警系统，超过限制温度即自动中断，保证实验安全运行不发生意外。

试验箱外壳距离试验箱的内壁之间为100mm厚的保温层。

温控器采用带超温报警断电模块，具有调节温度校准功能的人工智能调节器。

试验箱的内壁指的是：每个试验箱的四周，放入试样架后，试样架距离试验箱的四周距离为1 cm。

设置夹层可以确保试验安全，有了夹层放入与取出试样架时可以避免与搅拌叶片的碰撞，同时设置夹层可以减小搅拌叶片在搅拌液体时的转动阻力；夹层与相对应的恒温试验箱连通。通过一块带孔隔板将恒温试验箱隔开，隔板一侧为工作室，另一侧为夹层。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本实用新型测试装置配备三个试验箱，可等精度的进行酸、碱和水的浸渍，同时控制部分比较集中，这样便于对三个试验箱的集中操作；另外，每个试验箱配备10个试样架，可以做两组试验，试验结果更加精确；将固定试样的试样架设计成无盖空心且底部分布着均匀圆孔的长方体，既保证了规范中试样与试样之间的距离要求，又避免了固定试样时，对试样产生的有效机械应力；此外，本装置为保证恒温采用三项措施：试液盛放器盖上的密封装置，温度传感器，试验箱上设置的保温层，保温层采用超细玻璃保温棉，可保证试验时的不锈钢工作室工作温度为（60±1）℃；最后，因试验时间比土工合成材料的实际使用时间要短，所以要进行加速试验，故本装置上为每个试验箱工作室配备了一个搅拌速度调节器，这样可根据不同的材料，不同的工程，进行相应的速度调节，以求快速的筛选出品质优良的土工合成材料。此实用新型结构简单、操作方便，大大减小了人为、环境等影响因素而产生的误差。

附图说明

图1是本实用新型测试装置的俯视图；

图2是本实用新型测试装置的正视图；

图3是本实用新型测试装置的侧视图；

图4是本实用新型测试装置的后视图；

图5是本实用新型测试装置搅拌叶片的结构示意图；

图6是本实用新型测试装置试样架的俯视图；

图7是本实用新型测试装置试样架的侧视图；

图8是本实用新型测试装置试样架的主视图；

图9是本实用新型测试装置前置面板的结构示意图；

图10是本实用新型测试装置后置面板的结构示意图；

其中：1为试验箱，2为外壳，3为电机，4为试验箱盖，5为前置面板，6为移动轮，7为夹层，8为搅拌叶片，9为转动轴，10为排水管，11为后置面板，12为液压支撑装置。

具体实施方式

土工合成材料耐酸碱性能测试装置，包括电控系统、搅拌系统、外壳2和工作室；

工作室由三个恒温试验箱1组成，三个恒温试验箱1并排放置，试验箱1采用316L不锈钢制成，试验箱1上设有保温层，保温层厚度为100mm，保温层采用超细保温玻璃棉，试验箱1内部高×宽×长为65cm×100cm×30cm；

恒温试验箱1内设有试样架，每个试验箱1内设有10层试样架；试样架竖向间距为5cm，试样架距试验箱1内壁的距离为1cm；试样架采用316L不锈钢制成，并设有均匀分布的圆孔。

试验箱1上设有试验箱盖4，试验箱盖4采用正面单开式，试验箱盖4与所述试验箱1体接触处设有硅橡胶密封装置，试验箱盖4由液压支撑装置12支撑。

每个试验箱的一侧设有夹层7，夹层7与相对应的试验箱内部连通。

外壳2上设有与工作室相连的排水管10；外壳2采用304不锈钢制成，外壳2底部设有移动轮6，外壳2上设有控制面板。

控制面板包括前置面板5和后置面板11；前置面板位于装置正面的右侧，设有温控器、计时器、搅拌按钮、搅拌计时按钮和电源按钮；

后置面板上设有搅拌速度调节器和漏电保护开关；

温控器连接温控传感器，其具备独立限温报警系统；温控器采用带超温报警断电模块，具有调节温度校准功能的人工智能调节器。

电控系统包括加热装置和温控装置；

搅拌系统包括电机3、转动轴和搅拌叶片，电机3固定于试验箱1上端尾部，转动轴与电机3相连，转动轴9上设有搅拌叶片8，其中转动轴9及搅拌叶片8位于试验箱1内的夹层7中。

本实用新型装置的使用方法如下：

第一阶段：启动布设系统装置；

A、将符合要求的pH=2～10之间的0.025mol/L的硫酸，氢氧化钙[Ca(OH)2]饱和悬浮液、试验用水（试验用水为3级水）分别缓慢灌入三个恒温试验箱中，因为试样要完全浸渍于试液中，应根据所做试样的个数确定灌入试液的多少，试验用液体的量应是试样重量的30倍以上；另外在浸泡试验期间，应保持媒介（浸泡液）的组成不变。在有效元素浓度降低，或者相态体系发生变化的情况下，应调节浓度或更换液体。

B、将试验箱的总开关打开，按下试验箱控制部分的电源按钮。然后操作温控器使温度达到（60±1）℃。

第二阶段：分层布置好浸泡用的土工合成材料试样

C、本装置可以为测定浸泡前后试样的拉伸性能、尺寸变化率以及单位面积质量进行浸渍工作。从样品上剪取三组试样，一组用作耐酸液的浸渍样；一组用作耐碱液的浸渍样；一组用作对照样。每组包括5块试样。用于单位面积质量的测定：每块试样的尺寸至少100 mm×100 mm；用于尺寸变化和拉伸性能的测定：纵横向分别测定，每块试样的尺寸至少300 mm×50 mm。机织物每块试样的尺寸至少300 mm×60 mm；土工格栅试样在宽度上应保持完整的单元，在长度方向应至少有三个连接点，试样的中间有一个连接点。另外应多备出几块试样，作为拉伸试验失败时的备用样。如果产品上有涂层，并且该涂层在使用过程中能够被溶液浸透，那么应分别对涂层试样和去掉涂层后试样进行试验。如果未按上述要求试验，就应在试验报告中注明：试样的涂层破损后有可能改变其抗化学性。复合产品应分别评定各层的耐酸碱液性能。

D、根据欲测试土工材料不同的性能，裁剪不同尺寸的试样，将裁剪好的试样放置固定在无盖空心且底部分布着均匀圆孔的长方体试样架上，然后分别放在盛硫酸溶液和氢氧化钙溶液的容器中进行浸泡。

第三阶段：开启电机，调整搅拌速度，开始搅拌试液。

E、调整搅拌速度，利用转动轴上的搅拌叶片实现对试液的连续搅拌。氢氧化钙溶液应连续搅拌，硫酸溶液每天至少搅拌一次，测定并记录液体的初始pH值。如液体连续使用，至少每7d要添加或者更换一次，以保持初始时的pH值。液体和试样应避光放置。试验箱控制部分有计时器，可以设定好计时时间，如无计时要求，可不计时。

F、浸渍样从酸、碱溶液中取出后，先在水中清洗，然后在0.01mol/L的碳酸钠溶液中清洗，最后再在水中清洗，要保证清洗充分。如是涤纶土工织物，从氢氧化钙浸渍液中取出后，需去除附的对苯二酸钙晶体，可采用以下方法：在一个不断搅拌的装置中，在10%（按重量）的氮川三乙酸钠中清洗5min，然后在3%（按重量）的乙酸溶液中清洗，最后用水清洗。

G、浸渍样和对照样试样应在室温下干燥或在60℃温度下干燥，然后进行相应的拉伸性能、尺寸变化率以及单位面积质量试验。