一种模拟土体干湿循环的人工气候箱的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及土木工程技术领域，特别涉及一种模拟土体干湿循环的人工气候 箱，主要应用于岩土工程研究中对土体进行干湿循环试验。
【背景技术】
[0002] 在我国南方湿热地区，大规模降雨和雨后水分的快速蒸发时常交替发生，导致地 表土体的含水率发生反复变动；间歇性降雨还引起河流、湖泊的水位发生往复变化，使库岸 边坡处在干湿循环的环境中。在干湿循环的作用下，特殊土路基和边坡土体的强度和刚度 有所衰减，导致路基长期性能劣化、使用寿命降低；边坡稳定性下降、易引发滑坡等灾害。为 探明土体在干湿循环作用下工程特性的劣化规律，据此评价特殊土路基耐久性及其服役性 能，需对土体进行干湿循环试验。
[0003] 现有干湿循环试验中，对土体的加湿通常采用浸泡或喷淋，干燥通常采用高温烘 干，这种干湿循环过程过于剧烈，常导致试样表面开裂严重，与深层路基中含水量缓慢、均 匀变化的实际情况不符。此外，以往的试验中，试样的称量、加湿和干燥通常不在同一位置 进行，对试样移位不仅不方便，而且容易使试样扰动损伤，导致试验结果不准确或试验失 败。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种自动化程度高， 操作简单，干湿循环效果好、效率高，干湿过程均匀、缓和的能模拟自然环境中土体干湿循 环过程的人工气候箱。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：
[0006] -种模拟土体干湿循环的人工气候箱，包括箱体、喷雾加湿装置、干燥装置、称重 及其防护装置、智能控制面板，箱体设有箱门，所述称重及其防护装置设置于箱体底部，所 述喷雾加湿装置装设于箱体侧壁上并高于称重及其防护装置，所述干燥装置装设于箱体的 顶部，所述喷雾加湿装置和干燥装置均与智能控制面板连接。
[0007] 作为对上述技术方案的进一步改进：
[0008] 优选的，所述喷雾加湿装置包括位于箱体外侧成整体的储水箱和雾化箱，储水箱 位于上部，其内部设有水位控制器，雾化箱位于下部，雾化箱内的底部设有雾化板，雾化箱 内的顶部设有带喷雾嘴的喷雾管，喷雾管上设有喷雾量调节器，所述喷雾嘴伸入箱体内部。
[0009] 优选的，所述干燥装置为加热与吹风二合一的制热设备。
[0010] 优选的，所述称重及其防护装置包括高精度电子称和防水中隔板，所述防水中隔 板略高于高精度电子称并将箱体分隔成上、下两部分空腔，防水中隔板上设有用于土体试 样穿过并置于高精度电子称上的圆孔。
[0011] 优选的，所述智能控制面板位于箱体外侧，包括用于控制喷雾加湿装置和干燥装 置的设备开关和调节旋钮。
[0012] 优选的，所述箱体为透明箱体。
[0013] 与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
[0014] 本实用新型的人工气候箱，可通过调控加湿喷雾量与干燥温度及风速，实现对干 湿交替变化的气候环境模拟。雾化加湿使土体全表面均匀、缓和吸水增湿；风暖干燥使试样 整体温和并高效减水脱湿；实时动态监测试样质量变化，可间接确定干湿循环全过程土体 含水率的变化幅度。加湿、干燥和称重全过程不需要对试样进行移位，避免了试样在干湿循 环过程中人为的扰动损伤。本实用新型具有自动化程度高，操作简单，干湿循环效果好、效 率高等优点。
【附图说明】
[0015] 图1为本实用新型人工气候箱的结构示意图。
[0016] 图例说明：
[0017] 1、箱体；2、喷雾加湿装置；3、干燥装置；4、称重及其防护装置；5、智能控制面板； 6、储水箱；7、防水中隔板；8、雾化板；9、喷雾嘴；10、喷雾量调节器；11、高精度电子称；12、 水位控制器；13、调节旋钮；14、设备开关；15、试样。
【具体实施方式】
[0018] 为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型 作更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体的实施例。
[0019] 如图1所示，一种本实用新型的模拟土体干湿循环的人工气候箱实施例，包括透 明箱体1、喷雾加湿装置2、干燥装置3、称重及其防护装置4、智能控制面板5,箱体1的前后 壁上均设有一扇箱门，称重及其防护装置4设置于箱体1底部，喷雾加湿装置2装设于箱体 1侧壁上并高于称重及其防护装置4,干燥装置3装设于箱体1的顶部，喷雾加湿装置2和 干燥装置3均与智能控制面板5连接。
[0020] 本实施例中，称重及其防护装置4包括高精度电子称11和防水中隔板7,防水中隔 板7略高于高精度电子称11，并将箱体1分隔成上、下两部分空腔，防水中隔板7上设有圆 孔，该圆孔比试样15的尺寸略大。干湿循环过程中试样15穿过防水中隔板7上的圆孔放 置于高精度电子称11上，试样15的绝大部分位于防水中隔板7以上的空间。防水中隔板 7可阻挡箱体1内上部空间的水汽侵入下部空间，使下部空间保持干燥状态，保障试样质量 称量的准确性，并避免高精度电子称11受潮损坏。箱体采用透明材料，方便在箱体外部观 测高精度电子称的数值，实时动态监测试样质量变化。
[0021 ] 本实施例中，喷雾加湿装置2包括位于箱体1外侧并成整体的储水箱6和雾化箱， 储水箱6位于上部，其内部设有水位控制器12。储水箱6带断水保护功能，当储水箱6的水 位不足时，喷雾加湿装置2自动关闭，此时需向储水箱6中蓄水。雾化箱位于下部，雾化箱 内的底部设有雾化板8,雾化箱内的顶部设有带喷雾嘴9的喷雾管，喷雾管上设有喷雾量调 节器10,喷雾嘴9伸入箱体1内部并位于防水中隔板7以上。加湿时，雾化板8将蒸馏水 雾化成喷雾由喷雾嘴9喷出，雾气会在防水中隔板7上部空间均匀扩散。防水中隔板7的 圆孔与试样15之间存在微小的缝隙，通过缝隙侵入防水中隔板7下部空间的雾气可忽略不 计，亦可在下部空间中放置干燥剂，确保下部空间处于干燥状态，保障电子称的正常工作及 质量称量的准确性。可以通过喷雾加湿装置的调节旋钮控制喷雾量的大小，以实现不同的 加湿速度。雾化加湿可使试样全表面吸水增湿，发生缓慢而均匀的变化。
[0022] 本实施例中，干燥装置3为加热与吹风二合一的制热设备。可为热电阻与微型排 气扇的组合。风暖干燥可使试样整体温和并高效减水脱湿，不会致使试样表面开裂。
[0023] 本实施例中，智能控制面板5位于箱体1外侧，包括用于控制喷雾加湿装置2和干 燥装置3的设备开关14和调节旋钮13。
[0024] 加湿过程中，箱体防水中隔板以上空间充满雾气，试样会均匀、缓慢地吸收周围的 水分，质量逐渐增大，含水率逐渐升高；箱体采用透明材料，在可箱体外部观测电子称数值， 实时动态检测试样质量变化，并由公式
，间接确定试样的含水 率，其中，W为试样含水率（%)，5?为试样质量，为试样初始含水率，》^为试样初始质量 (%)。当试样含水率达到目标值时，关闭喷雾加湿装置，静置12小时，使试样中的水分扩散 均匀。
[0025] 干燥时，开启干燥装置，关闭喷雾加湿装置，箱门打开，气候箱与外部空间连通。干 燥装置中的加热器使气候箱的温度升高，吹出的暖风使试样受热均匀，并通过干燥装置的 调节旋钮调节温度高低和风量大小。干燥过程中，试样中的水分蒸发，质量逐渐减小，含水 率逐渐下降。当试样含水率达到目标值时，关闭干燥装置，关闭箱门，静置12小时，使试样 中的水分扩散均匀。
[0026] 可根据试验需要，对试样进行不同次数和含水率幅度的干湿循环。
【主权项】
1. 一种模拟土体干湿循环的人工气候箱，包括箱体（I )，箱体（I)设有箱门，其特征在 于：还包括喷雾加湿装置（2)、干燥装置（3)、称重及其防护装置（4)、智能控制面板（5)，所 述称重及其防护装置（4 )设置于箱体（1)底部，所述喷雾加湿装置（2 )装设于箱体（1)侧壁 上并高于称重及其防护装置（4)，所述干燥装置（3)装设于箱体（1)的顶部，所述喷雾加湿 装置（2)和干燥装置（3)均与智能控制面板（5)连接。2. 根据权利要求1所述的人工气候箱，其特征在于：所述喷雾加湿装置（2)包括位于 箱体（1)外侧成整体的储水箱（6)和雾化箱，储水箱（6)位于上部，其内部设有水位控制 器（12)，雾化箱位于下部，雾化箱内的底部设有雾化板（8)，雾化箱内的顶部设有带喷雾嘴 (9)的喷雾管，喷雾管上设有喷雾量调节器（10)，所述喷雾嘴（9)伸入箱体（1)内部。3. 根据权利要求1所述的人工气候箱，其特征在于：所述干燥装置（3)为加热与吹风二 合一的制热设备。4. 根据权利要求1所述的人工气候箱，其特征在于：所述称重及其防护装置（4)包括高 精度电子称（11)和防水中隔板（7)，所述防水中隔板（7)略高于高精度电子称（11)并将箱 体（1)分隔成上、下两部分空腔，防水中隔板（7)上设有用于试样（15)穿过并置于高精度电 子称（11)上的圆孔。5. 根据权利要求1所述的人工气候箱，其特征在于：所述智能控制面板（5)位于箱体 (1)外侧，包括用于控制喷雾加湿装置（2)和干燥装置（3)的设备开关（14)和调节旋钮 (13) 〇6. 根据权利要求1所述的人工气候箱，其特征在于：所述箱体（1)为透明箱体。
【专利摘要】本实用新型公开了一种模拟土体干湿循环的人工气候箱，包括箱体、喷雾加湿装置、干燥装置、称重及其防护装置、智能控制面板。箱体设有箱门，称重及其防护装置设置于箱体底部，喷雾加湿装置装设于箱体侧壁上并高于称重及其防护装置，干燥装置装设于箱体的顶部，喷雾加湿装置和干燥装置均与智能控制面板连接。本实用新型可通过调控加湿喷雾量与干燥温度及风速，模拟自然环境下土体试样的干湿循环过程。且雾化加湿使土体全表面均匀、缓和吸水增湿；风暖干燥使土样整体温和并高效减水脱湿；实时动态监测土样质量变化，可间接确定干湿循环全过程土体含水率的变化幅度。具有自动化程度高，操作简单，干湿循环效果好、效率高等优点。
【IPC分类】G01N33/24
【公开号】CN204832176
【申请号】CN201520376450
【发明人】刘维正, 邱天琦, 瞿帅, 杨向田, 刘靖霄
【申请人】中南大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年6月3日