一种岩石毛细吸水性试验系统及试验方法与流程

1.本发明涉及岩石吸水性试验技术领域，具体涉及一种岩石毛细吸水性试验系统及试验方法。


背景技术：

2.本发明对于背景技术的描述属于与本发明相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本发明的

技术实现要素：
，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本发明在首次提出申请的申请日的现有技术。
3.岩石的吸水性是岩石的物理力学性质之一，岩石的吸水性研究广泛存在于工程地质中，研究岩石的吸水特性可以对一些工程地质问题提出良好解释，由此对工程问题提出更好的解决方法。现有的岩石毛细吸水性试验仪大部分通过u型管连接，由u型管一侧的液面下降量反推出岩石的吸水量，该方法需要实验人员长期在试验仪旁记录，并且人眼观察误差较大、精度不高，且不能获得连续的“吸水量-时间”曲线，并且现有的岩石毛细吸水性试验仪只有单一的测试环境，无法研究温度对岩石吸水特性的影响。
发明内容
4.本发明的目的在于提供一种岩石毛细吸水性试验系统及试验方法，以解决现有岩石毛细吸水性试验仪无法精确连续获取试样吸水量数量的问题。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
6.一种岩石毛细吸水性试验系统，其包括升降支架、变温试验水槽、常温试验水槽以及用于检测试样重量变化的重量检测组件；重量检测组件包括第一试样重量检测组件和第二试样重量检测组件，第一试样重量检测组件和第二试样重量检测组件的顶端分别与升降支架连接，第一试样重量检测组件和第二试样重量检测组件的底端分别伸入到变温试验水槽和常温试验水槽中；变温试验水槽设置有用于调节槽内温度的温度调节组件；升降支架上设置有控制器，第一试样重量检测组件、第二试样重量检测组件和温度调节组件分别与控制器电性连接。
7.采用上述技术方案的有益效果为：选取两个试样，分别向变温试验水槽和常温试验水槽中注入一定量的水，调低升降支架，直至水面没过第一试样重量检测组件和第二试样重量检测组件的底端，将两个试样分别放置在第一试样重量检测组件和第二试样重量检测组件的底端，此时水面与试样的底部齐平，根据试验需求，通过温度调节组件调节变温试验水槽的温度，试样逐渐吸收水分，试样的重量也逐渐增加，由于试样分别放置在第一试样重量检测组件和第二试样重量检测组件上，第一试样重量检测组件和第二试样重量检测组件感应到试样的重量变化并将试样的重量数据输送至控制器，从而获得试样连续的“吸水量-时间”曲线。
8.本技术方案通过设置第一试样重量检测组件和第二试样重量检测组件实时测量岩石的质量变化，避免了间接测量岩石质量造成的误差，同时测量过程自动化，减少人员工
作量，通过本技术方案也即解决了现有的岩石毛细吸水性试验仪无法精确连续获取试样吸水量数据的问题；其次通过温度调节组件调节变温试验水槽中的水温度，对比高温环境下和常温环境下对试样的质量变化数据，从而获得不同温度对试样吸水性的影响。
9.进一步地，第一试样重量检测组件和第二试样重量检测组件均包括重量传感器、与控制器通信连接的信号放大器以及竖直设置并用于放置试样的延伸架；重量传感器与信号放大器通信连接；延伸架通过重量传感器与升降支架连接，延伸架的底端伸入到相应的水槽中。
10.采用上述技术方案的有益效果为：将试样放置在延伸架上后，试样随着时间变化逐渐吸水，因此试样的重量也是逐渐增加的，延伸架向下的重力也逐渐增加，此时与延伸架连接的重力传感器感应到重量的变化，并将重量数据先传输给信号放大器，信号放大器将电流信号变化放大再传输给控制器。本技术方案通过设置重量传感器可以实时监测试样的重量变化，重量传感器与延伸架相配套使用，既能实现试样的放置，还可以通过重量传感器测得试样吸水过程的净重，获得更为准确的重量变化数据，再通过分析重量变化数据即可判断试样的吸水性，因此不需要通过反推液面变化来判断试样的吸水性，测试数据更为精确。
11.进一步地，延伸架包括连接架以及与连接架连接的用于放置透水石的试件放置盘。
12.进一步地，温度调节组件包括温度传感器以及设置在变温试验水槽底部的多个加热管，温度传感器设置在变温试验水槽的内壁并与控制器通信连接。
13.采用上述技术方案的有益效果为：本技术方案在变温试验水槽中放置试样是与常温试验水槽中的试样进行对比，当需要调节变温试验水槽中的水温度时，加热管开始工作，温度传感器感应水温度达到设定温度后，将信号传输给控制器，控制器控制加热管停止加热。本技术方案通过设置温度调节组件来调节变温试验水槽中的水温度，从而研究不同水温对试样吸水性的影响，改变了试验系统测试温度单一的温度，从而研究不同温度下试样吸水性的研究。
14.进一步地，升降支架包括驱动气缸以及与驱动气缸的活塞杆连接的横梁。
15.进一步地，横梁的两端分别设置有导滑组件，导滑组件包括导滑块以及竖直设置的导滑柱，导滑块滑动套设在导滑柱上。
16.进一步地，变温试验水槽和常温试验水槽分别设置有用于记录试样外表变化的摄像件。
17.进一步地，控制器和摄像件分别与外部电脑通信连接。
18.采用上述技术方案的有益效果为：试样吸水的过程中，不仅重量会发生变化，试样的表面还会产生一些裂缝，裂缝的大小与试样的吸水性有密切联系，本技术方案的摄像件用于定时拍摄试样的表面变化，第一试样重量检测组件和第二试样重量检测组件获得试样的吸水性重量并将数据传输给控制器，控制器再将数据传输给外部电脑，从而在外部电脑上研究试样的吸水性对试样表面裂缝大小的影响。
19.一种岩石毛细吸水性试验系统的试验方法，其包括以下步骤：
20.s1：将试样放入温度100-105℃的烘干箱中烘干至少12h，取出后放入干燥皿中静置至冷却，并称量其初始质量；
21.s2：分别向变温试验水槽和常温试验水槽注入适量水，调节升降支架的高度，使水面刚好没过第一试样重量检测组件和第二试样重量检测组件的底端；
22.s3：在第一试样重量检测组件和第二试样重量检测组件的底端分别放置试样，调节变温试验水槽的温度，分别获取试样的重量变化数据；
23.s4：试验结束后，调节升降支架使其缓慢升高，第一试样重量检测组件和第二试样重量检测组件远离水面，取出试样，称量其重量并与试验所得的重量数据进行对比和修正；
24.s5：清理试验后变温试验水槽、常温试验水槽、第一试样重量检测组件、和第二试样重量检测组件上的试样残渣，处理数据得到试样连续的“吸水量-时间”曲线。
25.本发明具有以下有益效果：
26.(1)本发明通过设置第一试样重量检测组件和第二试样重量检测组件实时测量岩石的质量变化，避免了间接测量岩石质量造成的误差，同时测量过程自动化，减少人员工作量，通过本技术方案也即解决了现有的岩石毛细吸水性试验仪无法精确连续获取试样吸水量数据的问题；其次通过温度调节组件调节变温试验水槽中的水温度，对比高温环境下和常温环境下对试样的质量变化数据，从而获得不同温度对试样吸水性的影响。
27.(2)本发明通过设置重量传感器可以实时监测试样的重量变化，重量传感器与延伸架相配套使用，既能实现试样的放置，还可以通过重量传感器测得试样吸水过程的净重，获得更为准确的重量变化数据，再通过分析重量变化数据即可判断试样的吸水性，因此不需要通过反推液面变化来判断试样的吸水性，测试数据更为精确。
28.(3)本发明通过设置温度调节组件来调节变温试验水槽中的水温度，从而研究不同水温对试样吸水性的影响，改变了试验系统测试温度单一的温度，从而研究不同温度下试样吸水性的研究。
附图说明
29.图1为本发明岩石毛细吸水性试验系统的结构示意图。
30.图2为本发明第一试样重量检测组件的结构示意图。
31.图中：1-升降支架；101-驱动气缸；102-横梁；2-变温试验水槽；3-常温试验水槽；41-第一试样重量检测组件；42-第二试样重量检测组件；401-重量传感器；402-信号放大器；403-延伸架；431-连接架；432-试件放置盘；404-透水石；5-温度调节组件；501-温度传感器；502-加热管；6-控制器；701-导滑块；702-导滑柱；8-摄像件；9-外部电脑。
具体实施方式
32.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
33.请参照图1，一种岩石毛细吸水性试验系统，其包括升降支架1、变温试验水槽2、常温试验水槽3以及用于检测试验过程中试样重量变化的重量检测组件；重量检测组件包括第一试样重量检测组件41和第二试样重量检测组件42，第一试样重量检测组件41和第二试样重量检测组件42的顶端分别与升降支架1连接，第一试样重量检测组件41和第二试样重量检测组件42的底端分别伸入到变温试验水槽2和常温试验水槽3中；变温试验水槽2设置有用于调节槽内温度的温度调节组件5；升降支架1上设置有控制器6，第一试样重量检测组
件41、第二试样重量检测组件42和温度调节组件5分别与控制器6电性连接。控制器6的型号为at89c2051单片机，本发明通过设置第一试样重量检测组件41和第二试样重量检测组件42实时测量岩石的质量变化，避免了间接测量岩石质量造成的误差，同时测量过程自动化，减少人员工作量，通过本发明也即解决了现有的岩石毛细吸水性试验仪无法精确连续获取试样吸水量数据的问题；其次通过温度调节组件5调节变温试验水槽2中的水温度，对比高温环境下和常温环境下对试样的质量变化数据，从而获得不同温度对试样吸水性的影响。
34.升降支架1包括驱动气缸101以及与驱动气缸101的活塞杆连接的横梁102。驱动气缸101竖直设置，在本实施例中，驱动气缸101设置在横梁102的中间，也即驱动气缸101设置在变温试验水槽2和常温试验水槽3横梁102之间，此种有利于横梁102保持平衡升降。横梁102的两端分别设置有导滑组件，导滑组件包括导滑块701以及竖直设置的导滑柱702，导滑块701与横梁102连接并套设在导滑柱702上，设置导滑组件既可以使横梁102升降时保持平衡，还可以使横梁102实现定向升降。
35.变温试验水槽2和常温试验水槽3均为亚克力材料，方便肉眼观察试样的吸水变化，还方便确定第一试样重量检测组件41和第二试样重量检测组件42的伸入高度。温度调节组件5包括温度传感器501以及设置在变温试验水槽2底部的多个加热管502，温度传感器501采用omega公司的tj36-cass-116u-6型的温度传感器，温度传感器501设置在变温试验水槽2的内壁，温度传感器501和多个加热管502分别与控制器6通信连接。本发明在变温试验水槽2中放置试样是与常温试验水槽3中的试样进行对比，当需要调节变温试验水槽2中的水温度时，加热管502开始工作，温度传感器501感应水温度达到设定温度后，将信号传输给控制器6，控制器6控制加热管502停止加热。本发明通过设置温度调节组件5来调节变温试验水槽2中的水温度，从而研究不同水温对试样吸水性的影响，改变了试验系统测试温度单一的温度，从而研究不同温度下试样吸水性的研究。
36.请参照图1和图2，第一试样重量检测组件41和第二试样重量检测组件42均包括重量传感器401、与控制器6通信连接的信号放大器402以及竖直设置并用于放置试样的延伸架403，重量传感器401的型号为dyly-103，信号放大器402的型号为ad648s，重量传感器401升降支架1连接，重量传感器401与信号放大器402电连接；延伸架403的顶端与重量传感器401连接，延伸架403的底端伸入到相应的水槽中。延伸架403为回形架，其包括连接架431以及与连接架431连接的试件放置盘432，放置盘朝向重力传感器设置，试件放置盘432上设置有透水石404，透水石404具有良好的透水性，试样放置在透水石404上，相应水槽中的液面与透水石404齐平，可以使得试样从底部均匀吸水，而且可以避免试样漂浮起来。将试样放置在透水石404上后，试样随着时间变化逐渐吸水，因此试样的重量也是逐渐增加的，延伸架403向下的重力也逐渐增加，此时与延伸架403连接的重力传感器感应到重量的变化，并将重量数据先传输给信号放大器402，信号放大器402将电流信号变化放大再传输给控制器6。本发明通过设置重量传感器401可以实时监测试样的重量变化，重量传感器401与延伸架403相配套使用，既能实现试样的放置，还可以通过重量传感器401测得试样吸水过程的净重，获得更为准确的重量变化数据，再通过分析重量变化数据即可判断试样的吸水性，因此不需要通过反推液面变化来判断试样的吸水性，测试数据更为精确。
37.变温试验水槽2和常温试验水槽3分别设置有用于记录试样外表变化的摄像件8，摄像件8为摄像机。控制器6和摄像件8分别与外部电脑9通信连接。试样吸水的过程中，不仅
重量会发生变化，试样的表面还会产生一些裂缝，裂缝的大小与试样的吸水性有密切联系，本发明的摄像件8用于定时拍摄试样的表面变化，第一试样重量检测组件41和第二试样重量检测组件42获得试样的吸水性重量并将数据传输给控制器6，控制器6再将数据传输给外部电脑9，从而在外部电脑9上研究试样的吸水性对试样表面裂缝大小的影响。
38.一种岩石毛细吸水性试验系统的试验方法，其包括以下步骤：
39.s1：将试样放入温度100-105℃的烘干箱中烘干至少12h，取出后放入干燥皿中静置至冷却，并称量其初始质量；
40.s2：分别向所述变温试验水槽2和所述常温试验水槽3注入适量水，调节所述升降支架1的高度，使水面刚好没过所述第一试样重量检测组件41和第二试样重量检测组件42的底端；
41.s3：在所述第一试样重量检测组件41和第二试样重量检测组件42的底端分别放置试样，调节变温试验水槽2的温度，分别获取试样的重量变化数据；
42.s4：试验结束后，调节所述升降支架1使其缓慢升高，所述第一试样重量检测组件41和第二试样重量检测组件42远离水面，取出试样，称量其重量并与试验所得的重量数据进行对比和修正；
43.s5：清理试验后所述变温试验水槽2、所述常温试验水槽3、所述第一试样重量检测组件41、和第二试样重量检测组件42上的试样残渣，处理数据得到试样连续的“吸水量-时间”曲线。
44.第一试样重量检测组件41和第二试样重量检测组件42用于实时监控记录岩样质量变化。
45.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。