一种用于制作土体固化试样的注胶设备

1.本实用新型涉及工程地质学中土体微观结构研究领域，具体涉及一种用于制作土体固化试样的注胶设备。


背景技术：

2.土是一种典型的多孔结构性材料，土的结构性指骨架颗粒的形态、接触方式、孔隙特征以及颗粒间的胶结形式，孔隙特征包括孔隙的大小、数量、形状及其空间分布。土的微观结构特征呈现出显著的多样性和复杂性，而宏观力学性质是土的微观结构多样性的外在表现。因此，系统地分析土的微观结构特征是解释土体宏观力学性质的重要途径之一，也有助于深入了解土体微观结构的变化规律及土的成因机制。一般采用扫描电子显微镜(sem)来获取试样自然断面或抛光平面的图像来分析。获取抛光平面的图像需要对样品进行注胶处理，以便切割抛光。平面图像便于将孔隙和颗粒的边界可视化，利于定量分析孔隙和颗粒的形态特征。
3.想要获得清晰准确的微观平面图像，注胶处理是最为关键的环节。一般采用环氧树脂浸渍法对干燥后的土样进行注胶，由于环氧树脂的粘性大，可加入一定量的稀释剂，增加其流动性，使浸泡液更好地渗入样品孔隙，而丙酮是一种易挥发的有机溶剂，可作为环氧树脂的稀释剂。乙二胺是较好的固化剂，将环氧树脂与乙二胺配合使用，使其更好地达到样品硬度。为了减小样品硬化后脆性过大影响后期样品处理，在浸泡液中添加了塑性剂邻苯二甲酸二丁酯来提高样品的可塑性。
4.目前的注胶方法主要有两种，一种是试验开始时就将浸泡液缓缓注入某容器中，使样品完全浸泡在其中，这种方法的弊端是样品结构容易被破坏，尤其是孔隙度较大、结构较松散的原状土样在溶液中极易发生崩解，制样成功率低；另一种是人工利用注射器等工具将浸泡液滴在每一个土样顶部，将速度控制的很慢以保证每一滴溶液充分渗透到土体内部，和第一种方法的区别是样品较多时会耗费大量人力和时间。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种用于制作土体固化试样的注胶设备，能够在高效率的前提下得到结果良好的注胶试样，为土体微观抛光平面结构图像的研究创造更好的前提。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案予以实现：
7.一种用于制作土体固化试样的注胶设备，包括试管架，所述试管架上设置有若干开口向上的试管，所述试管架的上方设置有浸泡液容器，所述浸泡液容器的底部竖直连接有若干滴液管，每个所述滴液管的上端与所述浸泡液容器连通，每个所述滴液管的下端呈尖嘴状，每个所述试管的开口上方均对应一个所述滴液管。
8.进一步地，所述浸泡液容器的顶部设置有密封盖，所述密封盖上设置有注液孔和加压孔，所述加压孔上连接压力调节装置。
9.进一步地，所述压力调节装置为注射器，所述注射器的注射口通过橡胶管与所述加压孔连接。
10.进一步地，还包括浸泡液容器支架，所述浸泡液容器支架卡在所述试管架的外侧，所述浸泡液容器设置在所述浸泡液容器支架上。
11.进一步地，每个所述滴液管的中心轴线与对应的所述试管的中心轴线重合。
12.进一步地，所述若干试管均布阵列在所述试管架上。
13.进一步地，所述浸泡液容器呈长方体，若干所述滴液管均布阵列在所述长方体底部。
14.进一步地，所述滴液管采用针头。
15.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
16.本实用新型提供的一种用于制作土体固化试样的注胶设备，在使用时，在每个试管内放入土样，向浸泡液容器中加入配置好的浸泡液，每个滴液管的下端呈尖嘴状，控制浸泡液通过滴液管缓慢的滴落到对应的试管内的土样中，防止土样长时间完全浸泡在浸泡液中造成土样结构被破坏，尤其是对于孔隙度较大、结构较松散的原状土样，可以防止其长期浸泡在溶液中发生崩解，通过本实用新型装置提高了制样成功率。本实用新型在试管架上设置了多个试管，每个试管的开口上方均对应一个滴液管，可同时对每个试管内的土样进行滴液处理，即一次性能够进行若干土体固化试样的制作，节省了大量人力和时间。
17.进一步地，本实用新型通过压力调节装置控制浸泡液容器中的压力大小，进而可以更好的控制浸泡液从滴液管滴出的速度。
18.进一步地，浸泡液容器支架卡在试管架的外侧，浸泡液容器设置在浸泡液容器支架上，确保设备稳定性更好。
19.进一步地，每个滴液管的中心轴线与对应的试管的中心轴线重合，确保浸泡液滴落到土样上后扩散更加均匀。
20.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本实用新型一种用于制作土体固化试样的注胶设备的立体图；
23.图2为本实用新型一种用于制作土体固化试样的注胶设备的正视图；
24.图3为实施例中注射器改装的试管立体图。
25.图中：1-试管架；2-试管；3-浸泡液容器；4-滴液管；5-密封盖；6-注液孔；7-加压孔；8-压力调节装置；9-橡胶管；10-浸泡液容器支架；11-土样；12-浸泡液。
具体实施方式
26.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本
实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.作为本实用新型的某一具体实施方式，结合图1和图2所示，一种用于制作土体固化试样的注胶设备，包括试管架1，在试管架1上设置有若干开口向上的试管2，试管2用于容纳土样11。在试管架1的上方设置有浸泡液容器3，优选的，在试管架1的外侧卡有浸泡液容器支架10，换句换说，浸泡液容器支架10卡在试管架1的外侧，浸泡液容器3设置在浸泡液容器支架10上。如图2所示，在浸泡液容器3的底部竖直连接有若干滴液管4，每个滴液管4的上端与浸泡液容器3连通，每个滴液管4的下端呈尖嘴状，每个试管2的开口上方均对应一个滴液管4。优选的，每个滴液管4的中心轴线与对应的试管2的中心轴线重合，确保浸泡液滴落到土样上后均匀扩散。
28.在使用时，在每个试管2内放入土样11，向浸泡液容器3中加入配置好的浸泡液12，浸泡液通过滴液管4缓慢的滴落到对应的试管2内的土样11中，防止土样长时间完全浸泡在浸泡液中造成土样结构被破坏，尤其是对于孔隙度较大、结构较松散的原状土样在溶液中极易发生崩解，通过本实用新型装置提高了制样成功率；同时本实用新型一次性能够进行若干土体固化试样的制作，节省了大量人力和时间。
29.在上述实施方式的基础上，作为更加优选的实施方式，如图1和图2所示，在浸泡液容器3的顶部设置有密封盖5，密封盖5上设置有注液孔6和加压孔7，加压孔7上连接压力调节装置8。将浸泡液通过注液孔6加入到浸泡液容器3中后，堵住注液孔6，通过压力调节装置8控制浸泡液容器3中的压力大小，进而控制浸泡液从滴液管4滴出的速度。
30.在本实施方式中，压力调节装置8为注射器，注射器的注射口通过橡胶管9与加压孔7连接，通过人工手动的推动或者拉动注射器活塞，调节浸泡液容器3中的压力大小。
31.在本实施方式中，若干试管2均布阵列在试管架1上，浸泡液容器3呈长方体，若干滴液管4均布阵列在长方体底部，滴液管4采用针头。
32.在一实施例中，一种用于制作土体固化试样的注胶设备，在使用时，将若干土样11削成1cm*1cm的圆柱体并充分干燥，放入由5ml注射器改造的试管2中(如图3所示)，并整齐排列放在试管架1上，定制正好可以卡住试管架1外围的浸泡液容器支架10，保证浸泡液容器支架10可以平稳的架在试管架1上方，用于注胶的浸泡液是在20℃室温条件下用丙酮、无气环氧树脂、乙二胺、邻苯二甲酸二丁酯这几种试剂配置而成。在长方体的浸泡液容器3底部安装若干滴液管4，滴液管4采用细针头，针头和土样中心一一对应，由于浸泡液本身具有粘滞性且针孔很细，靠自身重力滴出太慢，优选的，将浸泡液容器3密封后在顶部密封盖5上开两个0.5cm的小孔，其中注液孔6是为了注入浸泡液，加压孔7通过橡胶管9连接压力调节装置8，本实施例中压力调节装置8采用一个50ml的无针头注射器，连接橡胶管可以使注射器更方便手持，通过推动注射器活塞实现加压目的，液面受到压强后从每个针头中滴出，滴入土样中达到注胶目的，滴出速度过快时，将注射器活塞上拉，液体受到阻力后则停止滴出。注液孔6还有另一个重要作用，当系统中没有空气时，活塞受到很大的阻力，难以推动，打开注液孔6使系统中流入少量空气，再推动加压孔7连接的注射器活塞即可。最终将注胶后的样品放入真空饱和仪中抽真空排出气泡，在通风环境中放置一个月，彻底风干后进行切割抛光，利用sem技术实现微观图像的观察。
33.本次实例选择一大块原状土样，首先将土样11切成1cm*1cm小圆柱体，批量制样40个，采用冷冻干燥的方法将样品充分干燥后分别放置在由5ml注射器改装的试管2中(如图2所示)，再将改装试管2放在20.5mm*40孔试管架1上，定制26cm*11.5cm*16.5cm规格的浸泡液容器支架10，大小正好卡在试管架1外层，高度高于试管2顶面约3cm，将浸泡液容器3平稳放置在支架上。准备好材料后，按以下步骤注胶制样：
34.第一步，在恒温试验室中将室温调节至20℃，配置混合试剂，以下简称“浸泡液”，使用到的试剂有丙酮、无气环氧树脂、乙二胺、邻苯二甲酸二丁酯，各溶剂的使用比例为125:50:1.5:1，室温调节为20℃是为了保证环氧树脂的粘性。
35.第二步，选择无盖浸泡液容器3，规格为25cm*10.5cm*9cm，在容器底部钻40个小孔，用于滴胶的针头规格为0.3*13mm，选取这类直径很小的针头，滴出的液体水珠更小，更容易调节速度，小孔的直径和针头直径一致，以保证针头紧紧卡在小孔中，防止液体直接从孔眼渗出，针头位置和土样中心一一对应。针头安装完成后，将长方体容器顶部加密封圈，加密封盖5将容器完全密封，防止漏气。在密封盖中心位置开两个直径0.5cm的小孔，分别为注液孔6和加压孔7，注液孔6为输液孔，用注射器将浸泡液从该孔中注入后盖上橡胶膜。
36.第三步，由于浸泡液具有一定的粘滞性，在没有压力且滴胶针头直径很小的前提下，液体靠重力作用从针孔中滴出非常慢，需要人为加压才能够更好的完成滴胶过程。在加压孔7上连接一个橡胶管9，长度约为8cm，橡胶管的另一头连接无针头注射器，推动注射器的活塞以实现加压的目的，加压后容器内液面受到一定压强，液体会从所有针孔中滴出，滴到下面的土样表面后进一步渗透到土体内部，由于系统是密封的，推动几次后活塞会受到很大阻力，当活塞难以推动时，将注液孔6打开，少量空气流入系统会使活塞阻力减小。
37.第四步，根据土样本身性质，每间隔3min推动活塞一次，直到浸泡液完全浸没土样后，渗透速度变慢，时间间隔改为10min，直到浸泡液液面高出土样顶面约0.5cm且保持不变，则注胶完成。将注好胶的样品放入真空饱和仪中，由于试剂中均为有机质溶剂，易挥发、沸点低，因此在室温下抽真空至50kpa即可，抽真空的过程可以排出气泡，保证胶体最大程度渗入到土体孔隙之中。
38.第五步，将试样放置在通风环境中静置，大约30天后混合试剂可以完全干燥，然后将注胶后的试样从试管中推出，进行切割抛光。制好的样可用于sem提取微观结构图像。
39.可见，本实用新型更有利于控制试验过程中的变量，可以人为控制滴胶速度、能够根据样品本身的性质调整滴胶的时间间隔等，同时可实现大批量制样，更加省时省力。
40.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。