一种土工CBR试验试样浸泡装置的制作方法

本发明属于土木工程试验检测领域，具体涉及一种土工cbr试验试样浸泡装置。

背景技术：

cbr试验用于评定路基在不利状态下的承载能力，在路基施工过程中将cbr作为一项关键性力学指标，获得精确的cbr值对指导施工具有重要的意义。在试验过程中通常制备三组（共九个）试样，依据规范要求，在试验前需要将装有试件的试筒在水中浸泡4昼夜，浸泡水面需要保持在试筒顶面上部25mm。

在实际操作过程中，通常将装有试件的试筒放入大型储物箱或者水盆等容器后注水进行试件的浸泡，在泡水期间水面会因试件的吸水而降低，需要人工长时间观测并及时向容器内注水以使水面满足试验要求；试件泡水结束需人工将容器内的水舀出；试验过程中容器内水的温度随环境温度的变化不断变化，影响试验结果，使得试验无法满足高精度要求；此外装有试件的容器重量较大，移动不便。整个试件浸泡过程存在给排水不便、精度较低、试验装置移动不便，需要花费大量的人力及时间。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种土工cbr试验试样浸泡装置。

本发明的技术方案：一种土工cbr试验试样浸泡装置，有试验箱、膨胀测量装置、装试样的试筒，试筒放置于试验箱内，膨胀测量装置用于测量试样的浸水膨胀量，还设有给排水系统、水循环系统、控制系统，试验箱为矩形，内部放置多个试筒，试筒试样顶部放置有多孔顶板，多孔顶板上固定调节杆，膨胀测量装置含有电子百分表，电子百分表测头位于调节杆的顶部，电子百分表电连接控制系统，控制系统接收并自动保存电子百分表所测得的膨胀量；所述给排水系统含有蓄水箱、给水泵、给水管、排水泵、排水管、水位传感器，给水泵连接给水管，给水泵由蓄水箱取水至试验箱，排水泵连接排水管，排水泵使水由试验箱排到蓄水箱，水位传感器安装于试验箱侧壁内部，水位传感器电连接控制系统，控制系统电连接给水泵、排水泵，水位传感器测得试验箱内水位信号，信号传输至控制系统，控制系统根据水位控制给水泵、排水泵工作；水循环系统包括出水管、进水管、水流循环泵、水温传感器、制冷装置、加热装置、水循环控制器，出水管及进水管均连接试验箱底部，制冷装置和加热装置均位于水循环系统内部，水流循环泵进口、出口分别连接出水管及进水管，水温传感器置于试验箱内，水温传感器电连接控制系统，控制系统连接水循环控制器，控制系统电连接水流循环泵、制冷装置、加热装置，加热装置为电热套管，套装在出水管或进水管，制冷装置为一个环形套管包裹进水管或出水管，环形套管内装冷凝液，水温传感器测量试验箱内水温，水温信号传输给控制系统，控制系统根据水温控制水流循环泵、加热装置、制冷装置工作状态，且控制水循环控制器显示试验箱中水的温度。

所述给水泵位于蓄水箱底部，给水管一端伸入试验箱内，排水泵位于试验箱内部，排水管一端伸入蓄水箱。

进一步的，所述试验箱底部安装有试验箱底万向轮，试验箱底万向轮有制动结构，试验箱的箱内一角有凹槽，凹槽用于放置排水泵。

所述蓄水箱底部安装有水箱底万向轮，水箱底万向轮有制动结构。

所述膨胀测量装置为可拆卸、可调节结构，包括磁性表座、撑杆、撑杆连接器和电子百分表，磁性表座吸附于试验箱表面，撑杆是带有螺纹的杆，撑杆连接器是带有两个垂直螺孔的部件，竖直向的撑杆下部与磁性表座连接，上部螺纹连接撑杆连接器，横向的撑杆两头各连接一个撑杆连接器，电子百分表测头朝下、上部连接在末端的撑杆连接器上，螺纹连接使得撑杆与撑杆连接器连接长度可调，电子百分表测头的下垂度可调。

所述水循环系统底部装有水循环系统万向轮，水循环系统万向轮有刹车结构。

本发明有益效果：（1）带有蓄水装置，自带给水泵和排水泵，无需外接水源，可以实现水的重复利用；

（2）较传统试验方法采用液位传感器控制试验箱内水位，在水位下降时可以自动补水，以使水面高度稳定，极大减少了人力；

（3）可以控制试验箱内水温恒定，确保了试验数据的精确性；

（4）本装置在试验结束后可自动保存数据，可自动将试验箱中的水排出；

（5）本装置各个组成部分底部均安装有万向轮，可灵活移动试验装置，极大节约了人力，提高了实验室的空间利用率；

（6）本装置操作简便，可重复利用，可自动测量试验的膨胀量并对数据进行处理及保存。

附图说明

图1是本装置的西南等轴测图；

图2是本装置的东南等轴测图；

图3是本装置的俯视图；

图4是本装置给排水系统的西南等轴测图

图5是本装置电子百分表的西南等轴测图；

图6是本装置带试件的试筒及调节杆的西南等轴测图；

图标：1—试验箱；2—试验箱底万向轮；3—给排水系统；4—蓄水箱；5—给水泵；6—给水管；7—排水泵；8—排水管；9—水箱底万向轮；10—膨胀测量装置；11—磁性表座；12—撑杆；13—撑杆连接器；14—电子百分表；15—水位传感器；16—水循环系统；17—出水管；18—进水管；19—水流循环泵；20—水温传感器；21—制冷装置；22—加热装置；23—水循环控制装置；24—水循环系统万向轮；25—控制系统；26—带试件的试筒；27—调节杆。

具体实施方式

如图，一种土工cbr试验试样浸泡装置，有试验箱1、膨胀测量装置10、装试样的试筒26，试筒26放置于试验箱1内，膨胀测量装置10用于测量试样的浸水膨胀量，还设有给排水系统3、水循环系统16、控制系统25，试验箱1为矩形，内部放置多个试筒26，试筒26试样顶部放置有多孔顶板，多孔顶板上固定调节杆27，膨胀测量装置含有电子百分表14，电子百分表14测头位于调节杆27的顶部，电子百分表14电连接控制系统25，控制系统25接收并自动保存电子百分表14所测得的膨胀量。

给排水系统3含有蓄水箱4、给水泵5、给水管6、排水泵7、排水管8、水位传感器15，给水泵5连接给水管6，给水泵5由蓄水箱4取水至试验箱1，排水泵7连接排水管8，排水泵7使水由试验箱1排到蓄水箱4，水位传感器15安装于试验箱1侧壁内部，水位传感器电连接控制系统25，控制系统25电连接给水泵5、排水泵7，水位传感器测得试验箱内水位信号，信号传输至控制系统25，控制系统25根据水位控制给水泵5、排水泵7工作状态。通过给排水系统3将试验箱1中水位保持在试筒26顶面以上25mm，水位具体值可由水位传感器15测得并反馈给控制系统25，当水位低于设定水位时，控制系统25控制给水泵5打开，水位上升，当水位达到要求值时，控制给水泵5关闭。当试验结束后，控制系统25控制排水泵7将试验箱1中的水通过排水管8排回蓄水箱4。水循环系统16在试件泡水过程中保持开启状态。

水循环系统16包括出水管17、进水管18、水流循环泵19、水温传感器20、制冷装置21、加热装置22、水循环控制器23，出水管17及进水管18均连接试验箱1底部，制冷装置21和加热装置22均位于水循环系统16内部，水流循环泵19进口、出口分别连接出水管17及进水管18，水温传感器20置于试验箱1内，水温传感器20电连接控制系统25，控制系统25连接水循环控制器23，控制系统25电连接水流循环泵19、制冷装置21、加热装置22，加热装置22为电热套管，套装在出水管17或进水管18，制冷装置21为一个环形套管包裹进水管或出水管17，环形套管内装冷凝液。水温传感器20测量试验箱内水温，水温信号传输给控制系统25，控制系统25根据水温控制水流循环泵19、加热装置22、制冷装置21工作状态，且控制水循环控制器23显示试验箱1中水的温度。当测得的水温低于设定温度值，控制系统25控制水流循环泵19、加热装置22开启，使水流动循环，为试验箱内水增温。当测得的水温高于设定温度值，控制系统25控制水流循环泵19、制冷装置21开启，为试验箱内的水降温。

优选地，给水管5出水端位于试验箱1凹槽底部，出水管17和进水管18位于试验箱底部，水流补给及水循环时水均在试验箱1底部，对电子百分表14影响较小。

泵可选择管道泵、潜水泵等，本实施例用水下泵，给水泵5位于蓄水箱4底部，给水管6一端伸入试验箱1内，排水泵7位于试验箱1内部，排水管8一端伸入蓄水箱4。为了排水彻底，在试验箱1的箱内一角设一凹槽，用于放置排水泵7。

电子百分表14是精密仪器，非使用状态时，最好保存到良好环境中，所以本装置进一步将膨胀测量装置设计为可拆卸、可调节结构。膨胀测量装置包括磁性表座11、撑杆12、撑杆连接器13和电子百分表14。磁性表座11吸附于试验箱1表面（试验箱外壁是铁磁性材料的），安装、取下、调位置都方便。撑杆12是带有螺纹的杆，撑杆连接器13是带有两个垂直螺孔的部件，竖直向的撑杆12下部与磁性表座11连接，上部螺纹连接撑杆连接器13，横向的撑杆两头各连接一个撑杆连接器13，电子百分表14测头朝下、上部连接在末端的撑杆连接器13上，螺纹连接使得撑杆12与撑杆连接器13连接长度可调，电子百分表14测头的下垂度可调。可以调整磁性表座11的位置、撑杆12与撑杆连接器13的螺旋连接位置，撑杆连接器13螺孔的朝向角度使得电子百分表14的测量杆测头接触调节杆27的顶部。

为了方便装置移动，试验箱1底部安装有试验箱底万向轮2，试验箱底万向轮2有刹车制动结构；蓄水箱4底部安装有水箱底万向轮9，水箱底万向轮9有刹车制动结构；水循环系统16底部装有水循环系统万向轮24，水循环系统万向轮24有刹车结构。

本装置工作步骤如下：

（1）参照《公路土工试验规程》（jtge40-2007）制备9个cbr试件；

（2）通过各个万向轮将试验箱1、蓄水箱4及水循环控制装置23在实验室合理地布置；

（3）参照附图将9个试件依次放入试验箱1；

（4）将磁性表座11吸附于试验箱1外表面，调整撑杆12与撑杆连接器13的相对位置，和撑杆连接器13竖直螺孔的轴向角度使得电子百分表14的测量杆垂直于水平面，测头触及调节杆27顶面；

（5）通过控制系统25开始试验；

（6）控制系统25控制给水泵5及水位传感器15打开，蓄水箱4中的水通过给水管6流入试验箱1底部，当水位满足试验要求时，水位传感器15向控制系统25反馈信息，控制系统25关闭给水泵5，控制系统25控制电子百分表14打开，控制系统25控制水循环控制装置23打开；

（7）试验过程中，水位传感器15时刻监控试验箱1中水面变化并向控制系统25反馈，当试件吸水使水位下降时，给水泵5打开，使得水面保持恒定；

（8）试验过程中，水循环控制装置23保持开启以使试验箱1中水温保持恒定；

（9）电子百分表14测量试件的膨胀量并将信息反馈给控制系统25；

（10）当试件浸泡时间达到4个昼夜时，控制系统25自动结束试验，控制系统25控制水循环装置23及电子百分表14关闭，控制排水泵7打开，水流经试验箱1底部凹槽、排水泵7及排水管8，流回蓄水箱4。