[实用新型]一种围压可调的土样碳化实验仪器

说明书

技术领域

本实用新型涉及岩土工程试验技术领域，具体是一种围压可调的土样碳化实验仪器。

背景技术

目前软土加固领域主要采用波特兰水泥（硅酸盐水泥）作为固化剂，该类固化剂存在下列问题：①资源和能源消耗严重，水泥原料煅烧温度高达1450℃，需消耗大量的热力资源，中国水泥工业平均每生产1t水泥熟料需要消耗0.13t黏土、0.95t石灰石和0.11吨标准煤；②二氧化碳排放和大气污染严重，生产1t水泥需要向大气排放0.85t二氧化碳，水泥工业排放的二氧化碳占人为排放二氧化碳的10%左右，此外，水泥生产过程中，还会产生大量的粉尘和烟尘以及二氧化硫、氮氧化物、氟气等有毒气体排入大气中，同样对环境造成了严重的污染；③强度增长缓慢，水泥固化土一般需养护28d 左右才能有比较高的强度，对于时间有特殊要求的工程来说难以满足需要。

近年来，相当多的碳化固化技术被提出，并应用于土体加固领域。该技术的基本原理是以活性氧化镁作为土体固化剂，将土体与活性氧化镁充分搅拌混合后，然后施加一定压力的二氧化碳气体对搅拌土进行碳化，通过其中的快速反应，达到快速降低土体含水率、减小土体孔隙率和提高土体强度的目的，同时吸收大量二氧化碳气体将其固化在土体中，以消耗氧化镁煅烧生产过程释放的二氧化碳。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供围压可调的土样碳化实验仪器，具有围压稳定、气压可调、进出气方向可选的优点。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种围压可调的土样碳化实验仪器，包括围压加载系统、供二氧化碳系统和碳化实验平台系统，所述碳化实验平台系统包括由顶盖、基底座和压力壁组成的压力室，所述基底座为中间设有凸台结构，凸台上放置待碳化的土体试样，所述土体试样顶部和底部分别放置一块透水石，所述土体试样连同其上下的透水石通过塑胶薄膜包裹，所述土体试样顶部的透水石上设有与供二氧化碳系统相连的进气管，土体试样底部的透水石上设有与压力室外部相连且带阀门的出气管，所述压力室顶部高点设有用于排气的放气螺栓，所述压力室底部的基底座上设有与围压加载系统相连的进水管，所述围压加载系统提供实验需求压力的水。

作为改进方案，所述土体试样的上下透水石处设有用于将塑胶薄膜扎紧的弹力绳。

作为改进方案，所述所述围压加载系统包括电机、加压管和水箱构成回路，所述电机用于给水箱加压，加压管上装有加压阀，所述加压管末端与碳化实验平台系统的进水管相连。

作为改进方案，所述供二氧化碳系统包括依次通过二氧化碳管道相连的二氧化碳钢瓶、压力表和调压阀，所述调压阀出口通过二氧化碳管道与碳化实验平台系统的进气管相连。

作为改进方案，所述土体试样底部的透水石上还设有带阀门的备用出气管。

作为改进方案，所述土体试样顶部的透水石上设有用于将土体试样固定的竖向杆。

作为改进方案，所述土体试样底部透水石上的出气管可作为供气管路与供二氧化碳系统相连，所述土体试样顶部透水石上的二氧化碳供气管可作为出气管道连接到压力室外。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型严格按照土样碳化相关的实验规范，现有的碳化仪器，多直接在封闭室给试样通入二氧化碳，实验结果可以显示在土样强度较低时，均会发生开裂现象，这是由于没有施加围压时，向土样通入二氧化碳时，气体并不完全从下到上或者从上到下，会有一部分气体从侧面溢出，这部分气体会给试样一个膨胀力，破坏土体结构，使试样产生裂缝。

本实验装置可通过压力加载系统的调控，电机控制使水从水箱流向压力室，从而使水压转化为土样周围所承受稳定围压，通过供二氧化碳系统，使实验者可以在不同二氧化碳气压和不同围压下开展土样的碳化机理研究，实验结果更为可靠。

本实用新型为土壤碳化的一系列试验研究提供了一个精确平台，使试验具有可重复性；针对土壤碳化后的物理化学性质研究，可以通过基于本实用新型基础上的相关试验，来补充试验结果，使试验具有补充性。

本实用新型具有围压稳定、气压可调、进出气方向可选的优点。

本实用新型通过围压加载系统可以实现对土样围压的精准控制，更符合实验要求，改善了以往实验不进行围压控制而产生的开裂现象，另外还可以通过供二氧化碳系统中的压力阀和微调阀来二氧化碳气体的压强，进气管和出气管的可调换性更便于具体实验中的调整。

附图说明

图1是土样碳化实验仪器的结构示意图；

图2是土样碳化实验仪器的碳化实验平台系统示意图；