[发明专利]真空内胆式封闭系统单向冻结试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种真空内胆式封闭系统单向冻结试验装置。

背景技术

低温环境中土壤等多孔介质内部热量传导、水分迁移、冻结锋面推进和冻胀力及变形的过程是一个复杂的水分场、温度场和应力场动态耦合过程。对这一过程规律的研究在冻土工程中具有重要的意义。一般地，实际冻土区域是无限或半无限区域，如果土质是近似均质的，则热量的传导和水分迁移可以看作是一维问题。从这个角度来看，采用一维单向冻结试验研究一定温度梯度和初始水分场条件下试样内部水分、温度和应力变化规律可以有效研究冻土冻胀规律。已有的单向冻结装置才有保温板或者深埋土中构造绝热边界，占用面积大，材料使用多且加工费时费力。本专利采用真空内胆式保温方法，设计的试验装置体积小，保温性能好且重复试验周期短。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种在任何外部温度环境下都可以保证温度只沿垂直开口方向传导，且占用空间少，重复试验时方便的装置，实现上述目的的技术方案如下：

真空内胆式封闭系统单向冻结试验装置，其特征在于：包括外筒、内胆，内胆放置在外筒内，且内胆是悬置在外筒内，使内胆外部与外筒内部之间间隔有距离，间隔距离形成的空间为密封真空状态，内胆具有放置口，试样从内胆的放置口放入。间隔距离形成的空间形成真空腔。

优选的，内胆的底部设置有数个支撑脚，通过支撑脚使内胆底部与外筒底部之间形成间隔。

优选的，内胆侧壁与外筒侧壁之间设置有侧壁支撑。

优选的，所述内胆、盖板与外筒材料选用导热系数小的材质。

优选的，外筒上设置抽气嘴，所述抽气嘴与外筒和内胆之间的空间连通，所述抽气嘴连接抽真空装置。

优选的，抽气嘴采用铜质单向逆止阀。

真空内胆式封闭系统单向冻结试验装置的使用方法，其特征在于：

首先使用抽真空装置将内胆与外筒抽成真空状态，之后试样放入内胆，接着对周围环境进行降温或升温，在此过程中试样只在筒口与外界发生热交换，沿试样深度方向每间隔一定距离在试样上放置温度传感器，用以监测试验过程中同一时刻不同深度的温度分层现象。本发明测试方法可以产生稳定的温度梯度，可以检测装置的四周保温性是否良好。而非真空筒的装置中试样短时间内便会形成上下等温状态，无法稳定的形成温度梯度。

本发明能够在任何外部温度环境下，都可以保证试样的四周是绝热边界，温度只有沿垂直放置口方向传导，且本装置占用空间少，重复试验时只需重新装样，无需更换内胆或保温土体。

附图说明

图1为本发明示意图

附图序号说明：外筒1、内胆2、放置口3、支撑脚4、侧壁支撑5、抽气嘴6、真空表7、管道8、抽气泵9

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细的说明。

真空内胆式封闭系统单向冻结试验装置，包括外筒1、内胆2，内胆2的外部尺寸小于外筒1的内部尺寸，使内胆2能够悬置在外筒1内，从而使内胆外部与外筒内部之间间隔有距离，间隔距离形成的空间为密封真空状态，内胆具有放置口3，试样从内胆的放置口放入。为了使内胆的底部与外筒的底部形成间隔，可以在内胆的底部设置数个支撑脚4，或者内胆侧壁与外筒侧壁之间设置侧壁支撑5，同时支撑脚4和侧壁支撑5还可以防止抽真空后外筒收缩造成的装置损坏。

外筒1与内胆2之间的真空状态通过抽真空装置完成，具体的做法是在外筒上设置抽气嘴6，抽气嘴可以采用铜质单向逆止阀，抽气嘴与外筒和内胆之间的空间连通，抽气嘴6连接抽真空装置，抽真空装置包括真空表7、管道8、抽气泵9，抽气泵9与管道8连接，管道8的另一端连接真空表，同时真空表安装在抽气嘴上，当抽取内胆与外筒之间空气的时候，真空表便于观察抽真空的状态。

本发明中在使用的过程中，由于只有内胆的放置口，而且内胆四周为真空状态，由真空腔形成的绝热层会保证外界温度只沿竖直方向传导，以便营造单向冻结单向融化的环境条件，保证温度呈垂直状态一直传导到试样的底部。