人工制备结构性土养护装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于土木建筑技术领域，涉及一种人工制备结构性土养护装置，具体是一种人工制备初始各向异性及各向同性结构性土养护装置。
【背景技术】
[0002]土的结构性，是指土体颗粒和孔隙的性状和排列形式(或称组构)及颗粒之间的相互作用。自然条件下的大多数土具备结构性，在原状土取样的过程中将对土样造成一定程度的扰动，影响试验准确性。然而，可以利用人工制备结构性土解决该问题。人工制备结构性土是通过在土料中按照一定比例添加水硬性胶凝材料、蔗糖及氯化钠等可溶性固体颗粒的方法进行制备，利用充分搅拌之后在三瓣膜中分层振捣密实形成试样2，经过养护水硬胶凝材料产生胶结以模拟土中的结构性及孔隙结构;在流水中养护人工制备试样时，水硬性胶凝材料发生水化，使颗粒间发生胶结，为试样提供结构性，同时可溶性固体颗粒溶于水并被水流带走，模拟结构性土中的孔隙。因此，试样制备养护过程中的关键就是要确保水硬胶凝材料充分水化，以及可溶性固体颗粒充分溶解。传统的养护方法中，各向同性结构性土通常在击实、真空饱和之后，将试样顺水流方向静置于水槽中，其结构如图1所示，其中，水平的箭头方向为水流方向，两块透水石I之间放有试样，虚线部分与两侧的实线部分组成了试样2，试样2与其顶部和底部的透水石形成试样模块，各向同性结构性土虽然顺水流方向放置，但无法保证有充足的水流经过土样内部，继而无法保证胶凝材料的水化程度及可溶性固体颗粒的溶解程度。传统的养护方法中，对于各向异性结构性土而言，通常在击实、真空饱和之后，将试样垂直于水平面放置，其结构如图2所示，水平的箭头方向为水流方向，垂直的箭头方向为预压荷载方向，通过透水石I在顶部施加预压荷载，预压荷载方向垂直于透水石1，此时只能通过上、下透水石I中的流水将试样2中的可溶性固体颗粒带走，效果更差。因此，亟需一种能够在养护过程中有效带走可溶性固体颗粒并使得水硬性胶凝材料充分水化的结构性土的制备及养护装置。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是为了克服现有技术中结构性土的养护装置无法充分水化水硬性胶凝材料且无法使得流水充分带走可溶性固体颗粒的缺点，提供一种人工制备结构性土养护装置。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:人工制备结构性土养护装置，包括装置本体，所述装置本体从上到下设置有上水槽、容置区及下水槽，所述上水槽包括装置台及围绕在装置台四周的挡板，挡板上设有第一排水孔，装置台四个角下方各设置有一个支撑脚，支撑脚与装置本体内侧侧壁固定连接，支撑脚下部设有柱孔，装置台上均匀设置有若干个过水孔，每个过水孔处固定有一个钢管，钢管下部设置有进水孔，第一排水孔的高度高于进水孔的高度;所述容置区用于容置试样模块，每个试样模块分别放置于每一钢管下方，还包括杠杆模块，所述杠杆模块包括杠杆，杠杆后部设有预留挂载孔，预留挂载孔连接有用于放置砝码的托盘，杠杆前端连接有用于支撑试样模块并给试样模块施加荷载的支撑架，杠杆前部两侧分别设有与柱孔相匹配的杠杆柱，所述支撑架顶端到杠杆柱的水平距离与杠杆柱到预留挂载孔的水平距离的比例范围为1:2.5?1:1.5，杠杆后部延伸至容置区外侧。
[0005]具体的，所述钢管焊接或卡接到过水孔中，所述过水孔为偶数个，呈两列均匀分布。
[0006]进一步的，每个钢管上的进水孔的数目为4个，且呈十字形分布。
[0007]优选的，所述试样模块中的透水石外侧还设有铁片，所述铁片上设置有若干个通孔。
[0008]具体的，所述支撑脚具体为焊接在装置台下方的角钢支撑脚。
[0009]进一步的，所述下水槽包括底板和侧板，其侧板上设有第二排水孔。
[00?0] 具体的，所述装置本体的规格为40cmX40cmX 21.5cm，钢管的直径为5cm，高为4cm，挡板的高度为5.5cm，在挡板上距离底端3.5cm处设置第一排水孔，下水槽的底板高7cm，第二排水孔距底板的距离为5.25cm，杠杆模块中支撑架顶端到杠杆柱的水平距离为10cm，杠杆柱到预留挂载孔的水平距离为20cm，预留挂载孔到杠杆尾端的距离为4cm。
[0011]优选的，所述支撑架呈“口”字状。
[0012]优选的，所述砝码的质量范围为4.0?6.68kg。
[0013]本实用新型的有益效果是:结构简单，易于制作，使得足够的水流自试样上部的上水槽流入并从底部的下水槽流出试样，能够通过水流有效带走可溶性固体颗粒，并提高水硬性胶凝材料的水化程度，提高试样的质量。本实用新型适用于对结构性土进行制备或养护。
【附图说明】
[0014]图1是现有技术中对各向同性结构性土进行养护的结构示意图；
[0015]图2是现有技术中对各向异性结构性土进行养护的结构示意图；
[0016]图3是本实用新型的结构不意图；
[0017]图4是本实用新型中上水槽的俯视图；
[0018]图5是钢管与过水孔的剖面结构示意图；
[0019]图6是图5中B-B面的剖视图；
[0020]图7是本实用新型中杠杆的侧视图；
[0021 ]图8是本实用新型中杠杆的俯视图；
[0022]图9是本实用新型中的试样模块的结构示意图；
[0023]图10是铁片的结构不意图；
[0024]其中，I为透水石，2为试样，3为铁片，11为上水槽，12为装置台，13为挡板，14为第一排水孔，15为钢管，16为进水孔，17为过水孔，18为支撑脚，181为柱孔，21为容置区，22为杠杆，23为预留挂载孔，24为托盘，25为支撑架，26为杠杆柱，31为下水槽，30为通孔。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图，详细描述本实用新型的技术方案。
[0026]如图3?10所示，本实用新型的人工制备结构性土养护装置，包括装置本体，所述装置本体从上到下设置有上水槽11、容置区21及下水槽31。所述上水槽11包括装置台12及围绕在装置台12四周的挡板13，可以以多种方式形成上水槽，如在装置台上部围绕其四周焊接有挡板形成顶部有开口的上水槽。挡板13上设有第一排水孔14，装置台12下方四角处各设置有一个支撑脚18，支撑脚18与装置本体内侧侧壁固定连接，为了增强固定力，支撑脚采用焊接在装置台下方的角钢支撑脚，整个装置台自重及由杠杆传递的竖直向下的拉力均由位于四角的支撑脚支撑，其参数选择只要满足使用要求即可。支撑脚下部设有柱孔181。在本申请中，端指的是端头，下部指的是部件的下半部分。装置台12上均匀设置有若干个过水孔17，每个过水孔17上固定有一个钢管15，钢管15下部设置有进水孔16，设置过水孔是为了确保上水槽中的水流过钢管的进水孔进入钢管内，之后经过过水孔，而后向下经铁片、透水石进入试样。所述第一排水孔14的高度高于进水孔16的高度，设置第一排水孔以排出水槽中多余的来水。
[0027]所述容置区21用于容置试样模块，如【背景技术】中所言，试样模块包括试样及分别位于试样上下端的透水石，所述试样是通过将土料、可溶性固体颗粒及水硬性胶凝材料按照一定的比例混合，充分搅拌之后在三瓣膜中分层振捣密实而成的。每个试样模块分别放置于每一钢管15下方;还包括杠杆模块。杠杆模块在进行固结实验、快剪实验中均已应用，分别通过杠杆及其联接部件，从试样顶部给试样施加向下的荷载，但是现有技术中未发现采用杠杆部件从试样底部给试样施加向上荷载情况，本申请的杠杆模块灵感来源于以上两种已经比较成熟的实验仪器。根据所需要施加的荷载不同，通过力学计算，杠杆及其连接处在强度、刚度满足使用条件的前提下，无其他特殊要求。具体而言，本申请中的杠杆模块包括杠杆22，杠杆后部设有预留挂载孔23，预留挂载孔23连接有用于放置砝码的托盘24，杠杆22前端连接有用于支撑试样模块并给试样模块施加荷载的支撑架25，杠杆前部两侧分别设有与柱孔181相匹配的杠杆柱26，杠杆后部延伸至容置区外侧，即预留挂载孔、托盘及一部分杠杆放置在容置区外侧，所述支撑架顶端到杠杆柱的水平距离与杠杆柱到预留挂载孔的水平距离的比例范围为1:2.5?1:1.5，该比例可根据使用者需求灵活调整。考虑到比例过大，可能引起杠杆末端过长，使用过程中将造成不便，如该比例过小，则在杠杆末端砝码盘中需要放置较重砝码，综合以上情况，最优比例为I: 2。
[0028]本实用新型能够通过加载不同砝码实现不同预压应力的初始各向异性结构性土的制备及养护。此外，也可以通过更换不同尺寸的试样模块底部透水石及铁片，分别制备及养护初始各向异性结构性土、各向同性结构性土。
[0029]由于一般使用直径5cm、高度1cm的试样，因此，基于实用性及适用性考虑，可以将装置本体设计为40CmX40CmX21.5Cm的规格。为了能够一次性对多个试样进行养护，且实现较好的效果，可以在装置台上设有4个直径为4cm的过水孔17，过水孔17处均焊接有高4cm，直径5.0cm钢管，钢管可以焊接在过水孔17处，也可以卡接进去。采用直径为4cm的过水孔是为了确保铁片的抗剪强度满足要求。上述钢管直径选用5cm，仅仅是因为试样直径为5cm。在具体使用过程中，可以截取废旧橡胶膜包裹试样模块以防止水流从顶部透水石流出，并余出一定长度的废旧橡胶膜使之为铁片与上水槽底端提供一定止水效果，利用一段废旧橡胶模封堵钢管上进水孔。当然，也可根据使用者自身需求更改钢管及过水孔直径。但必须保证过水孔直径^钢管内径，确保钢管与上水槽底部的焊接完好，可以隔水，使水流只能经过钢管上的进水孔进入试样。
[0030]为了方便装置台12布设，钢管和过水孔的数