一种重塑土配制并保持特定含水率的分量装置

本发明涉及一种分量装置，具体涉及一种重塑土配制并保持特定含水率的分量装置。

背景技术：

在岩土工程土工试验及科研领域，由于原状土存在取样难度大、运输过程扰动大、难以保存等情况，因此在实验中常采用重塑土进行实验。重塑土所制得土样可用于直剪实验、固结实验、三轴实验、干湿循环实验等。土是由水、空气、固体颗粒组成的三相体，土样的含水率指标可直接影响土的物理力学状态，进而影响土工实验结果。因此配制出含水率指标准确且均匀的土样是使实验结果精准的重要控制点。

土的含水率为土中水的质量和土粒的质量，通常以百分比记。现行《土工实验方法标准(gb/t50123-2019)》中配制一定含水率试样时，需将烘干后的土平铺在不吸水的盘内，计算所需加水量，用喷雾器喷洒预计的喷水量，静置一段时间后，装入玻璃缸内密封，润湿一昼夜。规范方法简单且成本低，被广泛应用。但是存在许多误差，在平铺时土样厚度不均匀，人工用喷雾器喷洒时会出现喷洒不均匀，静置后人工搅拌不均匀且搅拌时存在水分损失，且静置时会因为室内温度变化引起水分的蒸发等不可控因素，都会影响最后重塑土试样含水率的变化。并且在常规配制特定含水率土样的方法中需静置一整夜，配制周期过长。

重塑土配制完含水率后制备试样过程中，采用击样法、击实法和压样法，这些方法会使配制之后的湿土长时间暴露在空气中引起含水率的变化，如cn104535397、cn107351241、cn202502007、cn209423465等都只考虑了如何均匀配制特定重塑土的含水率，未考虑在配制完成后，称土时往往会使湿土长时间平摊暴露在空气中引起水分的蒸发导致的含水率变化，进而影响土工实验结果。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种重塑土配制并保持特定含水率的分量装置，该装置能够有效解决现有重塑土配制技术中含水率配制不均匀、配制时间过长、配制及称土分量过程中水分损失导致含水率不准确的问题。

为达到上述目的，本发明所述的重塑土配制并保持特定含水率的分量装置包括搅拌桶、洒水板、水泵、电动机、电机动力输出轴、搅拌叶片、分量桶、放土器、试样盒及重量感应器；

搅拌桶的顶部开口处设置有装置上盖，洒水板与水泵相连通，洒水板位于搅拌桶内，电动机的输出轴与电机动力输出轴的一端相连接，电机动力输出轴的另一端穿过装置上盖后插入于搅拌桶内，搅拌叶片固定于电机动力输出轴上；

分量桶的侧壁上设置有取样窗，搅拌桶底部开口，搅拌桶的底部开口位于分量桶的顶部开口上，且搅拌桶的底部开口与分量桶的顶部开口之间设置有活动钢板及槽孔钢板，活动钢板上设置有活动钢板把手，放土器位于分量桶内，且放土器位于活动钢板的下方；

放土器的底部出口处设置有电磁比例阀，试样盒位于放土器的下方，试样盒位于重量感应器上。

还包括洒水板端轴及连接螺杆，洒水板端轴通过连接螺杆与装置上盖连接，洒水板与洒水板端轴相连接。

洒水板通过水管及流量控制器与水泵相连接，水管上设有电磁阀。

重量感应器与试样盒之间设置有多孔隔板。

分量桶的外壁上设置有显示器，其中，显示器与重量感应器及电磁比例阀相连接。

搅拌桶的内壁上设置有湿度感应器，搅拌桶的外壁设置有警示灯。

搅拌叶片为螺旋式旋转叶片。

放土器顶部的侧面与分量桶的内壁之间设置有密封垫圈，分量桶的侧壁上设置有悬挑梁，放土器中部的外壁与悬挑梁之间设置有橡胶垫。

装置上盖通过螺栓固定于搅拌桶的顶部开口处。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的重塑土配制并保持特定含水率的分量装置在具体操作时，整个装置为封闭环境，有效防止土样水分因室内环境温度变化及室内空气湿度的变化而引起的水分损失，继而引起配制土样含水率出现偏差的问题，以减小误差，提高试样物理力学指标精确度。另外，在工作时，洒水与搅拌同时运行，以保证重塑土的全方位搅拌，搅拌较为均匀，缩短土样的配制时间。

附图说明

图1为本发明的结构设计图；

图2为装置上盖2的剖视图；

图3为图1中1-1方向的剖视图；

图4为洒水板4的结构示意图；

图5为图1中2-2方向的剖视图；

图6为图1钢板剖面结构示意图；

图7为图6中a-a方向的剖视图；

图8为电磁比例阀23的运行示意图；

图9为湿度感应器20和警示灯18的运行程序流程图；

图10为控制称重过程plc程序流程图。

其中，1为螺栓、2为装置上盖、3为搅拌桶、4为洒水板、5为支撑架、6为电动机、7为连接螺杆、8为连接器、9为水管、10为防滑垫片、11为电磁阀、12为流量控制器、13为水泵、14为销子、15为夹子、16为洒水板端轴、17为电机动力输出轴、18为警示灯、19为搅拌叶片、20为湿度感应器、21为槽孔钢板、22为密封垫圈、23为电磁比例阀、24为数据线、25为显示器、26为试样盒、27为多孔隔板、28为重量感应器、29为取样把手、30为取样窗、31为放土器、32为取样窗销子、33为橡胶垫、34为活动钢板、35为活动钢板把手、36为进土口、37为拉环、38为活动钢板销子、39为移动凹槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1至图10，本发明所述的重塑土配制并保持特定含水率的分量装置包括搅拌桶3、洒水板4、水泵13、电动机6、电机动力输出轴17、搅拌叶片19、分量桶、放土器31、试样盒26及重量感应器28；搅拌桶3的顶部开口处设置有装置上盖2，洒水板4与水泵13相连通，洒水板4位于搅拌桶3内，电动机6的输出轴与电机动力输出轴17的一端相连接，电机动力输出轴17的另一端穿过装置上盖2后插入于搅拌桶3内，搅拌叶片19固定于电机动力输出轴17上；分量桶的侧壁上设置有取样窗30，搅拌桶3底部开口，搅拌桶3的底部开口位于分量桶的顶部开口上，且搅拌桶3的底部开口与分量桶的顶部开口之间设置有活动钢板34及槽孔钢板21，活动钢板34上设置有活动钢板把手35，放土器31位于分量桶内，且放土器31位于活动钢板34的下方；放土器31的底部出口处设置有电磁比例阀23，试样盒26位于放土器31的下方，试样盒26位于重量感应器28上。

本发明还包括洒水板端轴16及连接螺杆7，洒水板端轴16通过连接螺杆7与装置上盖2连接，洒水板4与洒水板端轴16相连接。

洒水板4通过水管9及流量控制器12与水泵13相连接，水管9上设有电磁阀11。

重量感应器28与试样盒26之间设置有多孔隔板27。

分量桶的外壁上设置有显示器25，其中，显示器25与重量感应器28及电磁比例阀23相连接。

搅拌桶3的内壁上设置有湿度感应器20，搅拌桶3的外壁设置有警示灯18。

搅拌叶片19为螺旋式旋转叶片。

放土器31顶部的侧面与分量桶的内壁之间设置有密封垫圈22，分量桶的侧壁上设置有悬挑梁，放土器31中部的外壁与悬挑梁之间设置有橡胶垫33。

装置上盖2通过螺栓1固定于搅拌桶3的顶部开口处。

水管9通过连接器8与洒水板4相连通，装置上盖2上设置有防滑垫片10；

进土口36上设置有盖板，盖板上设置有拉环37，分量桶的内壁上设置有移动凹槽39，活动钢板34的端部插入于所述移动凹槽39内。

搅拌桶3通过销子14及夹子15固定于电机动力输出轴17上；活动钢板34与槽孔钢板21之间通过活动钢板销子38及移动凹槽39相连接。

电动机6通过支撑架5固定于装置上盖2上；显示器25通过数据线24与比例电磁阀11及重量感应器28相连接；取样窗30上设置有取样把手29；取样窗30通过取样窗销子32固定于分量桶的侧壁上。

本发明的具体工作过程为：

1)加入重塑土

根据实验所需烘干并碾碎筛分至要求粒径的重塑土，通过进土口3634加入重量为m1的重塑土至搅拌桶3中，加入实验室蒸馏水到水泵13中。

2)设置输水量和搅拌转速

打开水泵13及流量控制器12，设置输水量v为电磁阀11的动作控制值，输水量通过公式(1)及公式(2)计算出水的体积，设置电动机6的搅拌转速，同时将活动钢板34置于搅拌桶3的下方，使搅拌桶3处于关闭。

w＝m2/m1

v＝m1/ρ

其中，m2为需加入水的质量，m2为需加入水的质量；

3)重塑土的配制

打开电磁阀11进行洒水，并同时运行电动机6进行搅拌，实现洒水和搅拌同时进行。打开湿度感应器20及警示灯18，此时洒水未结束且湿度感应器20所测最大与最小值差值大于0.5％，警示灯18黄色亮起，达到输水量后电磁阀11自动关闭，搅拌器仍在运行，当湿度感应器20所测最大与最小值的差值小于0.5％时，绿色警示灯18亮起，则可手动结束搅拌，此时重塑土含水率配制完成。

4)重塑土的分量

关闭电磁比例阀23，将活动钢板34向外抽出，使得配制好的湿土放入放土器31中，根据所需实验每份特定含水率的重塑土所需的质量m，先将重量感应器28去皮清零，去掉试样盒26和多孔隔板27的重量，使得最后重量感应器28显示数值为湿土的质量。向显示器25中输入所需湿土质量，将该质量作为电磁比例阀23动作的质量值，开启电磁比例阀23，湿土通过电磁比例阀23落入试样盒26中，设置质量值m＞1000g时，电磁比例阀23调整至最大开口；当1000g≥m＞500g时，电磁比例阀23调整至中档开口；当m≤500g时，电磁比例阀23调整至较小开口，当重量感应器28显示质量为m时，电磁比例阀23自动关闭，此时试样盒26中存在为质量m的湿土。该特定含水率特定质量的湿土即可用该土进行实验，打开取样窗30取出试样盒26后关闭取样窗30，剩余土仍放置在封闭环境中，可有效保证含率不变。