一种制作类岩石试样的压实装置及压制方法与流程

本发明属于岩石力学相似模拟试样制备领域，具体的说是涉及一种将不同尺寸、形状类岩石材料分层压实的装置及其试样制作工艺过程。

背景技术：

岩石力学相似模拟试验，是采用力学上相似于原型材料的人工材料，按一定比例构建一个相似于原型的力学结构系统，以此测定相似材料的力学性能。由于直接进行较大尺寸岩石试件的试验存在困难，因此岩石相似模拟试验广泛运用在岩石力学试验中。

在进行相似材料力学性能测试过程中，所制得的类岩石试件不密实，一方面会在试样内部留存气泡，使得砂浆材料分布不均匀，另一方面影响试件的稳定性，从而影响试验结果。目前，密实砂浆材料的方法包括人工振捣棒振实与振动台振动两种方法，采用人工插捣制作试样时，由于插捣过程中插捣棒要始终保持垂直，不得倾斜，且需多次反复插捣；采用振动台振实混凝土时，容易产生过振，使得混凝土产生离析，影响制得的砂浆混凝土试样的强度。

由于砂浆材料制作工艺复杂，制作时间较长，从试样拆模到试样完全成型需要养护28天，且需要保证恒温恒湿的养护环境，一旦制作出的试样强度上差异较大，从而影响试验结果与进程。

cn104441203a公开了一种自密实混凝土试样的“v”形漏斗制作装置，漏斗形状、尺寸固定使得每次只能制取一种尺寸、形状的试样，由于依靠小部分砂浆的自身重力难以压实砂浆材料，从而影响试件的强度。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种结构简单、操作方便的制作类岩石试样的压实装置及压制方法，该压实装置在制作类岩石试件过程中，易于压实不同尺寸、形状砂浆材料的压实装置，减少试样内部因不密实或内部留存气泡从而影响试样强度，影响试验结果和进程，使得在测定相似模拟试样力学性能时试验数据更为准确。

本发明采用的技术方案是：一种制作类岩石试样的压实装置，包括底座、压杆、支撑杆和导向装置；所述的支撑杆下端固定安装在底座上；导向装置安装在支撑杆上；所述的手柄位于导向装置上方，一端与支撑杆铰接；所述的压杆的上端与手柄铰接，中部位于导向装置的导向孔内，下端设有压板。

上述的制作类岩石试样的压实装置中，所述的导向装置包括固定装置和轨道装置，导向装置通过固定装置安装在支撑杆上，固定装置和轨道装置之间通过连接杆连接。

上述的制作类岩石试样的压实装置中，压板上端面的中部设有凸台，凸台的边缘设有螺纹，压杆下端设有内螺纹，凸台与压杆下端螺接。

上述的制作类岩石试样的压实装置中，还包括测力计，测力计的一端与手柄连接，另一端与支撑杆顶部连接。

一种利用上述的制作类岩石试样的压实装置的制作类岩石试样的压制方法，包括如下步骤：

1）使用筛网，筛选杂质少，粒度均匀的砂子，作为类岩石材料的骨料；

2）根据强度相似条件要求，以及所制得试件的力学特性，选取材料并调节材料配比，计算各配比材料所占比重，称重各组分材料，将材料混合均匀；

3）根据预制类岩石试样的尺寸、形状选择试模，将试模与砂浆接触部位均匀涂抹一层油膜，并将试模放置在制作类岩石试样的压实装置底座上，压杆的正下方；

4）根据预制类岩石试样的尺寸、形状选择压板，使压实板与试模配套，并将试模中心与压板中心对齐；

5）将混合均匀的材料加入水，将砂浆材料搅拌成粘稠状态砂浆；

6）将砂浆分层装入试模中，每装入一定厚度的砂浆材料，向下压动手柄，手柄带动压杆下部的压实板伸入到试模中压实砂浆；记录每层填入试模内砂浆的厚度及压力的大小，保证在同一批试样制作过程中，每层充填试样的厚度与压动手柄时力的大小保持基本一致；

7）将砂浆充填高于试模顶部1-2mm位置处，并用抹平装置抹掉上部多余砂浆材料，试件制作完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）本发明结构简单，操作方便，压实紧密且均匀，解决了传统试件压实过程中易产生气泡且压实不均匀的问题。

2）本发明的压板能够拆卸更换，可用于压实不同形状、不同尺寸的类岩石试样，从而使类岩石试样的测试数据更准确。

3）本发明压实操作时，记录每层填入试模内砂浆的厚度及压力的大小，保证在同一批试样制作过程中，每层充填试样的厚度与压动手柄时力的大小保持基本一致；保证了试样性能的一致性；使类岩石试样的测试数据更准确。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是本发明实施例2的结构示意图。

图中：

1－底座2－砂浆

3－试模4－压板

5－压杆6－导向装置

7－支撑杆8－连接杆

9－测力计10－手柄。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

本发明提供的一种在类岩石试件制作过程中，用于辅助压实不同形状、大小类岩石试样的制作类岩石试样的压实装置，将砂浆分层充填至试模3中，用相同大小的压力压实每一层充填的砂浆，保证在同一批试样制作过程中压实度基本一致，从而制得密实度均匀、强度一致的类岩石试样。

如图1、2所示，本发明的制作类岩石试样的压实装置，包括底座1、压杆5、测力计9、支撑杆7和导向装置6；所述的支撑杆7的下端固定安装在底座1上；导向装置包括固定装置和轨道装置，导向装置6通过固定装置安装在支撑杆7上，固定装置和轨道装置之间通过连接杆8连接。所述的手柄10位于导向装置6上方，一端与支撑杆7铰接。所述的压杆5的上端与手柄10铰接，中部位于轨道装置的导向孔内，下端设有压板4。压板4上端面的中部设有凸台，凸台边缘上设置螺纹，压杆5下端设有内螺纹，凸台与压杆5下端螺接；因此，压板4与压杆5可拆卸，可以更换，可用于压实不同形状、不同尺寸的类岩石试样，从而使类岩石试样的测试数据更准确。

本发明的制作类岩石试样的压制方法，包括如下步骤：

1）使用筛网，筛选杂质少，粒度均匀的砂子，作为类岩石材料的骨料。

2）根据强度相似条件要求，以及所制得试件的力学特性，选取材料并调节材料配比，计算各配比材料所占比重，称重各组分材料，将材料混合均匀。

3）根据预制类岩石试样的尺寸、形状选择试模3，将试模3与砂浆接触部位均匀涂抹一层油膜，便于试样的脱模。并将试模放置在制作类岩石试样的压实装置底座1上，压杆5的正下方。

4）根据预制类岩石试样的尺寸、形状选择压板4，使压板4与试模3配套，并将试模3中心与压板4中心对齐。

5）将混合均匀的材料加入水，将砂浆材料搅拌成粘稠状态砂浆。

6）将砂浆分层装入试模3中，每装入一定厚度的砂浆，向下压动手柄10，手柄10带动压杆5下端的压板4伸入到试模3中压实砂浆；记录每层填入试模内砂浆的厚度及测力计9的力值大小，保证在同一批试样制作过程中，每层充填试样的厚度与压动手柄时力的大小保持基本一致；保证了试样性能的一致性，使类岩石试样的测试数据更准确。

7）将砂浆充填高于试模3的顶部1-2mm位置处，并用抹平装置抹掉上部多余砂浆，试件制作完成。

需要制备圆柱体类岩石试样时，更换圆柱体压板如图1所示；需要制备长方体类岩石试样时，更换长方体压板如图2所示；类似地，根据预制试样形状更换相应的压板。

本发明的制作类岩石试样的压实装置结构简单，操作方便，能够将分层充填至试模内的砂浆材料均匀压实，能够压实不同尺寸、不同形状的类岩石试样，防止砂浆内部留存气泡，影响类岩石试样强度的均匀性，对类岩石相似模拟试样的测试数据更准确。

上面结合附图和具体实施方式对本发明的制作类岩石试样的压实装置及压制方法作了详细的说明，本发明并不限于上面所描述的内容，在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本发明构思做出的各种变化，仍落在本发明的保护范围内。