一种改性流塑土无侧限试样的嵌套式振实器的制作方法

本发明涉及室内土工测试领域，特指一种改性流塑土无侧限试样的嵌套式振实器。

背景技术：

沿海地区是我国经济发达区，随着沿海地区建筑面积的不断扩大，越来越多的建筑物需要修建在软土地基上。软土因其含水量高、强度低、压缩性大等特点，工程地质条件较差，如直接在软土地基上搭建构筑物，可能产生不同程度的坍塌或沉陷，导致构筑物破坏或不能正常使用。为满足工程需求，在进行工程建设前，需对软土地基进行加固处理。在软土中加入水泥、粉煤灰、石灰等固化剂是软土固结形成复合地基的一种主要方法，为测定改良土体的强度特征，需通过无侧限抗压强度试验来获取改良土应力-应变曲线来确定改良土的无侧限抗压强度值，该试验需要将改良土制成一定直径和高度的圆柱体标准试样。制作试样时，实验室通常采用分层击实制样法，改性流塑土因自身含水量较高呈流塑状，因此，分层击实制样法在制作改性流塑土无侧限试样时存在以下缺陷：

(1)分层击实制样法所用三瓣膜制样器，无固定底座、拼接缝较多，改性流塑土在制样过程中易泄露，导致制样失败。

(2)因高含水率的改性流塑土呈流塑态，使用三瓣膜制样器无法进行击实，难以保证试样的均匀性。

目前，尚未形成改性流塑土无侧限试样制样的有效方法，面对传统分层击实制样法难以完成改性流塑土无侧限试样制作的问题，有必要开展一种改性流塑土无侧限试样的嵌套式振实器的开发，满足试验需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种改性流塑土无侧限试样的嵌套式振实器，以解决现有的改性流塑土无侧限试样制样困难的问题，提高制样成功率，满足试验需求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种改性流塑土无侧限试样的嵌套式振实器，包括下定位板、承样器、紧密喉箍、上定位板、定位环、注浆器、脱模扳手、贯入度测试器，承样器设置于下定位板和上定位板之间，通过紧密喉箍对承样器进行紧固，通过定位环将上定位板、下定位板、承样器缠绕固定在一起，通过注浆器将改性流塑土注入承样器，通过贯入度测试器确定承样器拆除时间，通过脱模扳手拆除承样器。

进一步，所述承样器包括承样筒，承样筒上开设有脱模缝，脱模缝俩侧设置有扳手卡槽；承样筒侧壁上开设有注浆孔，承样筒上还设置有拉伸链，拉伸链上设置有封闭帽，封闭帽与注浆孔匹配。

脱模缝在水平拉力的作用下可打开竖向开口，方便脱模，封闭帽用于在分次注土后封闭注浆孔，防止振实过程中改性流塑土泄露。

进一步，所述紧密喉箍包括环形钢片和调节螺母，调节螺母衔接环形钢片的首尾两端。

调节螺母用于控制环形钢片围径的大小。

进一步，所述下定位板包括底座板，底座板边角上开设有底座卡角，底座板中心设置有圆柱形的定位凹槽。

定位凹槽用于卡住密封膜封闭的承样筒下端，共同作用，以密封注入承样筒中的改性流塑土。

进一步，所述上定位板包括顶盖板，顶盖板边角开设有顶盖卡角，顶盖板中部开设有预留圆环口。

预留圆环口用于注入最后一次改性流塑土。

进一步，定位环为具有弹性的圆环。

定位环按一定线路配合定位卡角、顶盖卡角以及底座板、顶盖板共同固定承样器。

进一步，所述脱模扳手，包括扳手握柄、着力块、定筒内环、扳手卡扣，着力块焊接于扳手握柄和定筒内环之间，在扳手握柄的合拢下贴近承样筒，定筒内环围住承样筒外侧，扳手卡扣配合扳手卡槽，在扳手握柄传递力的作用下打开脱模缝。

进一步，所述注浆器包括输浆管、承浆管和推拉杆，

输浆管与注浆孔匹配；承浆管上分布有刻度尺，输浆管与承浆管封闭的一端固接，内部相通，推拉杆于承浆管内移动推送配置好的水泥土。

进一步，所述贯入度测试器包括测试皿、锥形头、束缚扣、吊绳，测试皿用于盛放改性流塑土，吊绳通过束缚扣吊起锥形头。

采用上述方案后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)通过密闭膜、承样筒、底座板及顶盖板的结合，既保证承样圆筒内试样底面平整，又突破了传统制样仪器无底座的限制，可以解决高含水率的改性流塑土制作无侧限试样时从底部泄漏的问题；

(2)通过紧密喉箍、承样筒、脱模缝的结合，即避免因脱模缝的原因导致制样过程中改性流塑土泄露，又有利于方便的拆除振实器；

(3)在套筒上固定位置的注浆孔插入注浆器，根据承浆管上刻度的提示，均匀将配置好的水泥土分次注入承样筒并振实，避免试样内部存在气泡或孔洞等缺陷；

(4)预留圆环和顶盖板的结合使制成试样高度略大于80mm，然后进行刮平，保证了试样尺寸的高度，防止因为试样高度不足导致的制样失败；

(5)整套仪器结构组装简单、精巧、性价比高，可用于大规模生产。

附图说明

图1是本发明振实器的示意图；

图2是本发明注浆器的示意图；

图3是本发明脱模扳手的示意图；

图4是本发明下定位板的示意图；

图5是本发明承样器的示意图；

图6是本发明紧密喉箍的示意图；

图7是本发明上定位板的示意图；

图8是本发明注入改性流塑土的示意图；

图9是本发明贯入度测试器的示意图；

图10a是本发明贯入度测试的示意图之一；

图10b是本发明贯入度测试的示意图之二；

图11a是本发明取出试样的示意图之一；

图11b是本发明取出试样的示意图之二；

图11c是取出的试样。

标号说明

下定位板1，底座板11，底座卡角12，定位凹槽13，承样器2，

承样筒21，脱模缝22，注浆孔23，封闭帽24，拉伸链25，

扳手卡槽26，紧密喉箍3，环形钢片31，调节螺母32，

上定位板4，顶盖板41，顶盖卡角42，预留圆环口43，

定位环5，注浆器6，输浆管61，承浆管62，推拉杆63，

脱模扳手7，扳手握柄71，着力块72，定筒内环73，

扳手卡扣74，贯入度测试器8，测试皿81，锥形头82，

束缚扣83，吊绳84。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

如图所示，一种改性流塑土无侧限试样的嵌套式振实器，包括下定位板1、承样器2、紧密喉箍3、上定位板4、定位环5、注浆器6、脱模扳手7、贯入度测试器8。

底座板11位于最下面，该板四周有四个底座卡角12，中心为定位凹槽13。

承样筒21下端卡在定位凹槽13内，其中间有两条相距4mm的标记线，脱模缝22从上到下贯穿承样筒21，承样筒21上有两个注浆孔23，位于脱模缝22右侧，分别距承样筒21底32mm、64mm，封闭帽24用于封闭注浆孔23，拉伸链25链接封闭帽24和承样筒21，扳手卡槽26位于承样筒21中部脱模缝22两侧，均与脱模缝22距5mm。

环形钢片31环绕承样筒21上的两条标记线，调节螺母32衔接环形钢片31两端控制环形钢片31的松紧。

顶盖板41安放于承样筒21上方，该板四周有四个顶盖卡角42，中间为一个预留圆环口43。

定位环5按照一定线路缠绕在下定位板1上的四个底座卡角12和上定位板4上的四个顶盖卡角42处起固定承样筒21的作用。

输浆管61固接在承浆管62封闭的一端，内部与承浆管62相通，推拉杆63从承浆管62开口端插入，接触承浆管62封闭端。

扳手握柄71尾端焊接着力块72与定筒内环73，扳手卡扣74位于定筒内弧73顶端内侧。

测试皿81用于盛放测试贯入度的改性流塑土，锥形头82顶端焊接束缚扣83，吊绳84通过穿绕束缚扣83链接锥形头82。

所述的下定位板1由底座板11，底座卡角12和定位凹槽13组成。

所述的底座板11为边长70mm、厚度10mm有缺角的长方体，在制样时，作为承样筒21的下底板。

所述的底座卡角12为4个弧心角为90°、半径7mm、厚度10mm的圆弧柱缺口，分别位于底座板11四个角上，通过定位环5缠住底座卡角12，从而固定底座板11和承样筒21。

所述的定位凹槽13为一个直径42.2mm、厚度6mm的圆柱形凹槽，其圆心位于底座板11的中心，用以卡住密封膜封闭的承样筒21下端，从而以密封注入承样筒21中的改性流塑土。

所述的承样器2由承样筒21、脱模缝22、注浆孔23、封闭帽24、拉伸链25及扳手卡槽26组成。

所述的承样筒21为内径39.1mm、外径44.1mm、高度80mm的空心圆筒，中间有两条相距4mm的标记线，上下各有一圈高6mm，宽2mm的圆环凹槽。

所述的脱模缝22高80mm，从上到下贯穿承样筒21，使承样筒21侧向在水平拉力的作用下可打开宽2mm、高80mm的竖向开口，方便脱模。

所述的注浆孔23位于脱模缝22右侧，贯穿承样筒21筒壁，直径5mm，共两个，分别距承样筒21底32mm、64mm，用于将改性流塑土分次注入承样筒21中。

所述的封闭帽24由直径5mm、高度5mm的圆柱及直径5mm半球头共同组成，用于在分次注土后封闭注浆孔23，防止振实过程中改性流塑土泄露。

所述的拉伸链25为5mm铰链，链接于承样筒21和封闭帽24之间，用于牵引封闭帽24封闭注浆孔23。

所述的扳手卡槽26为两个直径5mm、厚度3mm的圆柱体凹槽，凹槽位于脱模开缝25中间处两侧，两个卡槽相距10mm。

所述的紧密喉箍3由环形钢片31，调节螺母32组成。

所述的环形钢片31为一段长200mm、宽4mm、厚度可忽略不计的矩形钢片，用于箍紧承样筒21，防止改性流塑土在振实过程中发生侧漏。

所述的调节螺母32为一个底边长5mm、高10mm的六方体螺母，衔接环形钢片31的首尾两端，旋松/紧以控制环形钢片31围径的大/小。

所述的上定位板4由顶盖板41，顶盖卡角42，预留圆环口43组成。

所述的顶盖板41为边长70mm、厚度10mm有缺角的长方体，在制样时作为承样筒21的上顶板。

所述的顶盖卡角42为弧心角90°、半径7mm、厚度10mm的圆弧柱缺口，分别位于顶盖板41四个角上，通过定位环5缠住顶盖卡角42固定承样筒21与顶盖板41。

所述的预留圆环口43为顶盖板41中央一个直径39.1mm，厚度4mm，壁厚忽略不计的空心圆柱，用于观察改性流塑土塑性随时间变化以及预留一部分土样刮平。

所述的定位环5为具有弹性的圆环，按一定线路配合定位卡角12、顶盖卡角42以及底座板11、顶盖板41共同固定承样器2。

所述的注浆器6由输浆管61、承浆管62和推拉杆63组成。

所述的输浆管61为直径5mm、长6mm、厚度可忽略的空心圆柱，与承浆管62内部相通，可吸入改性流塑土，并通过注浆孔23向承样筒21中注入改性流塑土。

所述的承浆管62为直径19.55mm、长120mm、厚度可忽略的一端开口一端闭合的空心圆柱，其上分布有刻度尺，输浆管61与其封闭的一端固接，内部相通，用于盛放需注入承样筒21内的改性流塑土。

所述的推拉杆63为为外径19mm，厚度5mm的橡皮圆柱体，一端与注浆管62封闭端接触，一端固接有直径19mm，高度150mm的圆柱体橡胶棒，当推拉杆63向外拔时利用气压将配置好的改性流塑土吸入承浆管62中；当推拉杆63向内推动时，将承浆管62中的改性流塑土分次注入承样筒21中。

所述的脱模扳手7由扳手握柄71，着力块72，定筒内环73，扳手卡扣74组成。

所述的扳手握柄71为两个长157mm、宽20mm、高12mm的长方体块，用于以合拢的方式传递力。

所述的着力块72焊接于扳手握柄71和定筒内环73之间，在扳手握柄71的合拢下贴近承样筒21。

所述的定筒内环73为两个直径45mm、宽8mm、厚4mm、圆心角70°的圆弧，在扳手握柄71、着力块72的共同作用下围住承样筒21外侧。

所述的扳手卡扣74为位于两个定筒内环73顶端，为直径4mm、高5mm的圆柱体，在卡住扳手卡槽26后，扳手握柄71合拢，着力块72贴近承样筒21，定筒内环73围住承样筒21外侧，在扳手握柄71传递力的作用下打开脱模缝22。

所述的贯入度测试器8由测试皿81，锥形头82，束缚扣83，吊绳84组成。

所述的测试皿81为外径50mm、内径40mm、高30mm的一端开口、一端闭合的空心圆筒。用于盛放测试改性流塑土贯入度的试样。

所述的锥形头82为高20mm、直径10mm、重2.5g的不锈钢圆锥体，在距离圆锥顶10mm处有一刻度线环绕，用于观察贯入度测试情况。

所述的束缚扣83位于锥形头83顶面，为直径3mm、的环状扣，用于链接吊绳84。

所述的吊绳84长90mm，通过穿绕束缚扣83控制锥形头82在改性流塑土中的上升或下降。

本实施例的一种改性流塑土无侧限试样的嵌套式振实器，以滨海水泥土为例(滨海软土重1980g，自身含水率65％，目标含水率为80％，水泥掺入比20％，养护龄期7天)包括如下步骤：

(1)准备工作。在滤纸上写下试验的信息，裁剪一块承样圆筒底面面积1.5倍大小的密闭膜(优选pe缠绕膜)，选取两根环形有弹性的皮束缚环(优选皮筋)，放置一边待用。

(2)振实器组装。

(2)-1安装紧密喉箍。将环形钢片31套在承样筒21上的两条标记线间，用螺丝刀旋紧调节螺母32使环形钢片31箍紧承样筒21。

(2)-2固定密闭膜。在承样筒21内均匀涂抹脱模剂，将准备好的密闭膜用束缚环(优选皮筋)固定在承样筒21的下端，使承样筒21下端密闭。

(2)-3安装承样筒。将承样筒21的下端对准定位凹槽13，将承样筒21放置在下定位板1上。

(2)-4安装上定位板。将预留圆环口43对准承样筒21的上端，将上定位板4放置在承样筒21上。

(2)-5安装定位环。将定位环5按一定线路缠绕底座卡角12、顶盖卡角42将底座板11、承样器2和顶盖板41固定在一起。

(3)配制滨海水泥土。

(3)-1计算原材料掺入量并称取。依据滨海软土含水率、水泥掺入比计算原材料掺入量并称取：称取水泥质量200g；称取混合水质量310g。

(3)-2预拌混合材料。将称取的滨海软土、水泥依次倒入搅拌机中，进行搅匀，让两种材料搅拌均匀。

(3)-3添加混合水。边搅拌边将称取好的水缓慢加入搅拌机中。

(4)振实滨海水泥土。

(4)-1填装滨海水泥土。将输浆管61插入搅拌均匀的滨海水泥土中，向承浆管62外缓慢拉推拉杆63，将滨海水泥土吸入承浆管62中，吸入量为120ml。

(4)-2注入滨海水泥土。拉动拉伸链25，打开距承样筒21底32mm处注浆孔23上的牵引封闭帽24，插入输浆管61，向内推动推拉杆63，将承浆管62中滨海的水泥土注入承样筒21中24ml。

(4)-3振实。拔出注浆器6，用拉伸链25牵引封闭帽24封闭注浆孔23。手持承样筒21，垂直举高20cm以2s/次的频率振实30次。

(4)-4重复注土振实。重复步骤(4)-b、(4)-c，第3、4次注土振实，滨海水泥土从距承样筒21底64mm处注浆孔23注入；第5次的注土振实，从预留圆环口43注入；保证第5次振实后，滨海水泥土振实平面与上定位板4上表面持平。

(5)确定振实器拆除时间。

(5)-1填装贯入度测试用滨海水泥土。用输浆管61在测试皿81中注入滨海水泥土150ml。注土完成后，静置承样器与测试皿81。

(5)-2贯入度检测。静置达水泥初凝时间，进行贯入度检测。提起吊绳84，将锥形头82从测试皿81上端以1mm/s速度缓慢径直贯入。

(5)-3拆除振实器时间判定。若观察到锥形头在5s内贯入滨海水泥土深度在5mm-10mm之间(优选7mm)，则此时滨海水泥土满足拆除振实器要求，可拆除振实器；若锥形头在5s内贯入滨海水泥土深度大于7mm，则提起吊绳84，20分钟后另选点再测，直至滨海水泥土满足拆除振实器要求。

(6)拆除振实器。

(6)-1拆除定位环5。待承样器2中的水泥土呈硬塑态，将固定在底座卡角12及顶盖卡角42上的定位环5按原安装线路进行拆除。

(6)-2拆除上定位板4。将上定位板4从承样筒21上方拆下，用刮土刀刮平承样筒21上表面。

(6)-3拆除下定位板1。去掉下定位板1、皮筋和密闭膜，用刮土刀刮平承样筒21下表面。

(7)安装滤纸。将准备好的滤纸包裹在承样筒21两端，用束缚环(优选皮筋)使滤纸紧贴在承样筒21上。

(8)试样养护。对包裹好滤纸的承样器2放入水中进行养护，以模拟隔绝空气、饱水养护的环境。

(9)拆除紧密喉箍。待7天龄期到期后，将养护完成后的承样器2取出，拆除承样筒21两端的滤纸及皮筋，用螺丝刀旋松承样筒21上的调节螺母32，取下紧密喉箍3。

(10)取出试样。将承样器2放置在玻璃板上，扳手卡扣74在卡住扳手卡槽26后，合拢扳手握柄71，着力块72贴近承样筒21，定筒内环73围住承样筒21外侧，在扳手握柄71传递力的作用下打开脱模缝22取出试样。

上述仅为本发明的具体实施例，同时凡本发明中所涉及的如“上、下、左、右、中间”等词，仅作参考用，并非绝对限定，凡利用本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。