[发明专利]一种粘性土特定含水率的配置装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种土样含水率的配置装置及方法，特别是一种适用于粘性土特定含水率土样的配置装置及方法。

背景技术

土的含水率是指土样在105～110℃下烘至恒量时所失去的水质量和恒量后干土质量的比值，以百分率表示。配置特定含水率土样是进行岩土工程室内试验的重要的内容，通过配置特定的含水率土样来进行室内试验，从而可以从理论上找到解决岩土工程问题的方法。

土工实验室内人工拌制土样的方法是根据土工试验方法标准《GB/T50123-1999》,该方法是先称取一定质量的经烘干研磨后的重塑土，根据所称取土的质量计算得出所需的蒸馏水的量，将两者在开放的容器内充分手工拌合以达到制备特定含水率土样的目的。然而该方法不仅耗费大量的人力和时间，而且在拌制过程中水分会随着环境温度、拌制时间、拌制方法而发生变化。另一方面，该拌制方法在土样拌制完成后还需要在恒湿箱中静置24小时以上，这就耗费了大量的时间，影响实验进度。

对于粘性土，由于粘性较大导致配置而成的特定含水率土样成团现象严重，这就直接导致最后成型的土具有高度的不均匀性，特别是对于干密度较小的粘性土在压实成型之后容易产生蜂窝状的现象，从而影响实验效果和实验数据的可靠性。通常在实验室拌制高含水率粘性土的过程中，实验员会采用把拌制好的土样放在5mm的筛子上通过人工手搓使土样颗粒变细的方法，从而满足均匀性的要求。然而这种方法一方面耗费大量的人力，影响了实验效率，另一方面由于人工手搓时间长，水分在这一过程中必定会有一定程度的蒸发，最终使得拌制而成的土样的最终含水率存在较大的误差。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种操作简便、制取快捷、含水率精确、能够消除粘性土成团现象的一种粘性土特定含水率土样的配置装置及方法，解决传统粘性土土样在拌制过程中含水率易随环境温度、拌制时间等因素的影响及拌制而成的粘性土土样容易成团的问题。

技术方案：本发明的目的是这样实现的：该装置包括电机控制箱，控制箱上有电机启动开关，自动手动模式切换按钮，时间调节按钮，转速调节旋钮，时间显示屏，温度显示屏；控制箱右侧设置有控制箱与搅拌箱的连接装置；电动机旋转轴通过连接卡槽与搅拌桨中心旋转轴相连接，搅拌桨中心旋转轴上部与一片状搅拌桨相连，下部与一栅栏状搅拌钢条相连；搅拌箱上壁设置一温度传感器和一球形喷嘴，球形喷嘴通过搅拌箱外的外接软管与加压注水装置相连；加压注水装置设有刻度线、加压活塞及加压手柄；搅拌箱右侧设有一装卸土的开关门。

本发明粘性土特定含水率土样的配置方法：由于土样含水率在搅拌的过程中会随着搅拌时长、搅拌室的温度有一定的蒸发量，本方法同时考虑这两种外界因素对所拌制土样含水率的影响，根据温度传感器反馈的搅拌室温度和所设定的搅拌时长，从而对所加入的蒸馏水的量加以修正。水量蒸发量与温度、搅拌时长的数值关系可以表述为：m_z＝F(t，T)

将电机控制箱与搅拌箱置于平整的地面上，将电机控制箱与搅拌箱通过连接装置装配牢固，通过调节装置底部的螺旋支座调整装置水平；称取一定质量拌制所需的粘性重塑土，打开搅拌箱右侧箱门将土装入搅拌箱，通过螺旋开关关紧箱门，保证搅拌箱密封良好；接通电源，调节电动机转速旋钮，通过时间调节按钮设定土样拌和时间；通过加压手柄取出加压注水装置的加压活塞将一定量的蒸馏水加到加压注水装置中，重新组装好加压注水装置，并将注水口与搅拌箱的外接软管相连，待就绪后启动电机启动开关，开始周期性的正反缓慢搅拌土样，同时通过加压手柄向搅拌箱内加入计算所得的蒸馏水的量，搅拌约5min后调节电动机转速旋钮置为高速档，土样开始快速的正反搅拌；待温度显示屏反馈的搅拌箱的温度数据稳定后，再次通过加压手柄向搅拌箱内加入根据试验所需水量修正值的蒸馏水量，继续快速正反搅拌；当搅拌达到预设的搅拌时长后，电机停止工作，关闭电机启动开关，断开电源，打开搅拌箱右侧箱门，将搅拌好的土样取出，至此完成本次粘性土特定含水率土样的配置。

所述的蒸发水量为时间和温度的函数，即：m_z＝F(t，T)，则经修正后所需加的总水量为：m_w＝m_z+m_s，其中，m_z为水量蒸发量，t为搅拌时长，T为搅拌箱温度，m_s为理论计算所需水量，m_w为需加入的总水量；

所述的粘性重塑土其质量取值范围为1500～2000g，记为m_d；