一种温度控制土壤膨胀仪的制作方法
【专利摘要】一种温度控制土壤膨胀仪，包括盛水容器、顶盖、位移采集系统和温度控制系统，顶盖固定在盛水容器上。所述盛水容器包括底座和外壁，该外壁为夹层结构；所述位移采集系统包括轴向位移传感器、导线和数据采集仪；所述温度控制系统包括硅橡胶电热片、导线、温度控制器和温度传感器。本实用新型除了具备常规土壤膨胀仪的功能外，还通过温度控制系统实现了对实验温度的精确控制，能够进行不同温度下的土体的膨胀试验；并且对土体在浸水过程中体积膨胀量实现了自动化采集，所测数据准确。
【专利说明】
一种温度控制土壤膨胀仪
技术领域
[0001]本实用新型属于岩土工程土工试验技术领域，具体涉及一种温度控制土壤膨胀仪，适用于测量不同温度下的土体在浸水过程中体积增大膨胀量。
【背景技术】
[0002]在自然条件下，土体自身存在一个初始温度场，温度沿着土体深度的增加而逐渐变化，进而影响到土体的工程性质。而我们使用传统土壤膨胀仪对粘性土的膨胀量进行量测时，往往是在常温的条件下进行的，忽略了温度的影响，最后测得的膨胀量是不准确的，也不能满足实际工程的需要。同时，使用传统的膨胀仪对粘性土膨胀量进行测量时，需要人为地每隔2h测计数据采集仪一次，直至两次读数差值不超过0.0 Imm时膨胀稳定，工作效率低，试验误差亦大。
【发明内容】
[0003]针对上述现有技术的缺陷及不足，本实用新型提供一种温度控制土壤膨胀仪，能够对实验温度精确控制和测量，开展不同温度下的土体膨胀率试验；同时对土体膨胀量实时数据自动化采集，所测数据准确，解决了膨胀量不能连续测量和自动记录、误差较大的缺点。
[0004]本实用新型通过以下技术方案实现上述目的:一种温度控制土壤膨胀仪，包括盛水容器、顶盖、温度控制系统和位移采集系统。具体结构和连接关系为:
[0005]所述顶盖固定在盛水容器上。
[0006]所述盛水容器包括底座、外壁以及可调节支座，底座与外壁焊接，底座下设有可调节支座，外壁通过导线与温度控制器相连接。
[0007]所述温度控制系统包括硅橡胶电热片、温度传感器、导线以及温度控制器，所述硅橡胶电热片设置于外壁夹层内，温度传感器通过螺帽固定于顶盖上，温度传感器的一端置于盛水容器内的水中，另一端通过导线与温度控制器相连接，温度控制器接电源。
[0008]所述位移控制系统包括轴向位移传感器、导线和数据采集仪，所述轴向位移传感器通过螺帽固定在顶盖的中央，轴向位移传感器一端与垫片顶部相接触，另一端通过导线与数据采集仪相连接，数据采集仪连接电源，数据采集仪自动采集记录试验过程中的垫片的轴向位移变化。
[0009]所述外壁为夹层结构，外壁外部设有一层玻璃纤维。
[0010]所述硅橡胶电热片为软性可弯曲的薄膜状电热器件，均匀紧贴在盛水容器外壁夹层的内壁上。
[0011]所述底座内设置注水通道，通过注水通道往盛水容器注水。
[0012]所述顶盖通过固定螺栓固定连接在盛水容器外壁上，顶盖上设置排气阀，顶盖中央固定设置有轴向位移传感器，旁边固定设置温度传感器。
[0013]所述排气阀连通盛水容器内部与外部空气，保持大气平衡，有利于实验时通过注水通道往盛水容器内部注水，同时避免粘性土遇水膨胀时压缩内部空气引起的误差。
[0014]所述垫片上带有多个孔隙，以便于膨胀土遇水膨胀过程中的气泡排放。
[0015]所述顶盖底部与外壁顶面通过固定螺杆连接，顶盖四周的圆孔与外壁四周的圆孔
——对应。
[0016]所述盛水容器底座中央设有环状水槽，环状水槽上放置透水石，透水石上放置环刀，环刀内部为土样;透水石和环刀外部设置一护环，防止膨胀;环刀上放置另一导环，通过只螺杆固定于底座;土样上放置垫片，垫片顶部与轴向位移传感器一端相接触。
[0017]本实用新型的突出效果在于:
[0018]1、由于设置了温度控制系统，实现了对实验温度的精确控制和测量，能够在不同温度下进行粘性土膨胀率试验。
[0019]2、由于设置了位移采集系统，实现了数据测量和采集的自动化，减少了测量过程中每2h读数的繁琐性，提高工作效率，且所测数据精确。
[0020]3、为了使土样整体均匀受热，在盛水容器外壁均匀紧贴硅橡胶电热片，有效保证了加热的均匀性。
[0021]4、为了防止盛水容器内热量的散失，将盛水容器外壁设置了夹层结构，并在外壁设置玻璃纤维，同时还在盛水容器顶部设置了顶盖，有效防止盛水容器内热量的散失。
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型所述的温度控制土壤膨胀仪的结构示意图；
[0023]图2为本实用新型所述的温度控制土壤膨胀仪的安装顺序示意图。
[0024]其中:1-排气阀，2-顶盖，3-螺杆，4-外壁，5-玻璃纤维，6-导环，7_环刀，8_硅橡胶电热片，9-护环，I O-底座，11-可调节支座，12-垫片，13-土样，14-透水石，15-轴向位移传感器，16-温度传感器，17-导线，18-数据采集仪，19-温度控制器，20-螺杆，21-注水管道。
【具体实施方式】
[0025]以下通过附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。
[0026]如图1至图2所示，本实用新型所述的温度控制土壤膨胀仪，包括盛水容器、顶盖2、位移采集系统和温度控制系统。具体结构和连接关系为:
[0027]所述盛水容器包括底座10、外壁4和可调节支座11;底座10与外壁4焊接，底座10下设置可调节支座U，保证仪器水平;外壁4为夹层结构，硅橡胶电热片8设置于外壁4夹层内，并通过导线17与温度控制器19相连接;外壁4外部设置一层玻璃纤维5，防止盛水容器内热量散失。
[0028]所述顶盖2设置于盛水容器上，通过3个固定螺栓3固定连接于盛水容器外壁4;顶盖2上设置一排气阀I;中央固定设置一轴向位移传感器15，一端与垫片12顶部相接触，另一端通过导线17与数据采集仪18相连接;顶盖2周边固定设置一温度传感器16，一端置于盛水容器内，另一端通过导线17与温度控制器19相连接;所述顶盖2底部与外壁4顶面通过固定螺杆3连接，其中，顶盖2四周的圆孔与外壁4四周的圆孔一一对应。
[0029]所述温度控制系统包括硅橡胶电热片8、温度传感器16、导线17和温度控制器19;所述的硅橡胶电热片8为盛水容器内部的温度改变提供热源，环绕外壁4布置，其内部电阻丝的两端通过导线17与温度控制器19相连接;温度传感器16通过一固定螺帽固定于顶盖2，其一端置于盛水容器内的水中，另一端通过导线17与温度控制器19相连接;温度控制器19接电源，其误差范围为±0.5 °C，能够对盛水容器内部的水温进行精确控制。
[0030]所述位移控制系统包括轴向位移传感器15、导线17和数据采集仪18;轴向位移传感器15通过一固定螺帽固定于顶盖2中央，一端与垫片12顶部相接触，另一端通过导线17与数据采集仪18相连接;数据采集仪18接电源，能够自动采集记录试验过程中的垫片12的轴向位移变化。
[0031 ] 盛水容器底座10中央设置环状水槽，水槽上放置透水石14，透水石14上放置环刀7，环刀7内部为土样13;透水石14和环刀7外部设置一护环9，防止旁胀;环刀上放置另一导环6，通过3只螺杆20固定于底座10; 土样13上放置垫片12，垫片12顶部与轴向位移传感器15
一端相接触。
[0032]具体操作方法如下:
[0033]1、实验前准备工作:准备实验用土、切土环刀7、各种传感器器件等辅助材料，检查仪器各部件是否正常；用切土环刀7制备实验土样13，修平两面并将土样放置于恒温恒湿箱168h;通过另一温控盛水容器将纯水加热到实验设定的水温。
[0034]2、试件安装:在盛水容器内放置护环9、透水石14，将带有土样的环刀7从恒温恒湿箱取出并装入护环9内；然后把导环6放在环刀7上，并用3只螺杆20轻拧压平，将其固定于底座10;最后将垫片12盖于土样13表面;最后将通过螺杆3将顶盖2固定于盛水容器上，使轴向位移传感器15底部与垫片12顶部接触；
[0035]3、打开排气阀I，通过注水管道21向盛水容器注入已加热到设定水温的纯水，使水面保持于土样表面高度齐平，或按土工操作规程使水面高出土样5mm;同时开启温度控制器19的电源开关并设置实验所需温度，温度控制器19发出温度的指令给硅橡胶电热片8使其开始加热，同时温度传感器16测试被加热的盛水容器内水的温度，当温度达到预定温度时，温度传感器16检测到并发出一个返回信号给温度控制器19，温度控制器19再向硅橡胶电热片8发出停止加热的信号，从而打到温度恒定在预定温度的目的，由此，温度控制器19上的温度显示屏将会恒定在一定值；
[0036]4、注水后将数据采集仪18打开，将其设置为每2h自动采集数据一次，对土样吸水后的膨胀量进行自动采集，直至两次读数差值不超过0.0 Imm时膨胀稳定，即实验结束。
[0037]上述实施例的描述是方便人们理解和应用本实用新型。本实用新型的保护范围不受实施例所限制。任何人对本实用新型做出的改进和修改都应视为本实用新型保护范围之内。
【主权项】
1.一种温度控制土壤膨胀仪，包括盛水容器、顶盖、温度控制系统和位移采集系统，其特征在于，具体结构和连接关系为: 所述顶盖固定在盛水容器上， 所述盛水容器包括底座、外壁以及可调节支座，底座与外壁焊接，底座下设有可调节支座，外壁通过导线与温度控制器相连接， 所述温度控制系统包括硅橡胶电热片、温度传感器、导线以及温度控制器，所述硅橡胶电热片设置于外壁夹层内，温度传感器通过螺帽固定于顶盖上，温度传感器的一端置于盛水容器内的水中，另一端通过导线与温度控制器相连接，温度控制器接电源， 所述位移控制系统包括轴向位移传感器、导线和数据采集仪，所述轴向位移传感器通过螺帽固定在顶盖的中央，轴向位移传感器一端与垫片顶部相接触，另一端通过导线与数据采集仪相连接，数据采集仪连接电源，数据采集仪自动采集记录试验过程中的垫片的轴向位移变化。2.根据权利要求1所述的温度控制土壤膨胀仪，其特征在于，所述外壁为夹层结构，外壁外部设有一层玻璃纤维。3.根据权利要求1所述的温度控制土壤膨胀仪，其特征在于:所述硅橡胶电热片为软性可弯曲的薄膜状电热器件，均匀紧贴在盛水容器外壁夹层的内壁上。4.根据权利要求1所述的温度控制土壤膨胀仪，其特征在于，所述底座内设置注水通道，通过注水通道往盛水容器注水。5.根据权利要求1所述的温度控制土壤膨胀仪，其特征在于:所述顶盖通过固定螺栓固定连接在盛水容器外壁上，顶盖上设置排气阀，顶盖中央固定设置有轴向位移传感器，旁边固定设置温度传感器。6.根据权利要求5所述的温度控制土壤膨胀仪，其特征在于:所述排气阀连通盛水容器内部与外部空气，保持大气平衡，有利于实验时通过注水通道往盛水容器内部注水，同时避免粘性土遇水膨胀时压缩内部空气引起的误差。7.根据权利要求1所述的温度控制土壤膨胀仪，其特征在于:所述垫片上带有多个孔隙，以便于膨胀土遇水膨胀过程中的气泡排放。8.根据权利要求1所述的温度控制土壤膨胀仪，其特征在于:所述顶盖底部与外壁顶面通过固定螺杆连接，顶盖四周的圆孔与外壁四周的圆孔一一对应。9.根据权利要求1所述的温度控制土壤膨胀仪，其特征在于:所述盛水容器底座中央设有环状水槽，环状水槽上放置透水石，透水石上放置环刀，环刀内部为土样;透水石和环刀外部设置一护环，防止膨胀;环刀上放置另一导环，通过螺杆固定于底座;土样上放置垫片，垫片顶部与轴向位移传感器一端相接触。
【文档编号】G01N1/44GK205484329SQ201620210771
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】欧孝夺, 潘鑫, 侯凯文, 苏建, 陈建文, 侯福昌
【申请人】广西大学, 广西瑞宇建筑科技有限公司