[發明專利]凍土與混凝土接觸面的力學試驗用試樣制備裝置及工藝

有效

• 申請號: 202011253464.5
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112268774B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 孫鐵成;董創奇;縱子航;楊茜;胡田飛;張振波;王天亮;韓昀希;張嬌;王愛玉;曹航
• 申請（專利權）人: 石家莊鐵道大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N1/36;G01N1/42;G01N3/08;G01N3/24
• 代理公司: 石家莊輕拓知識產權代理事務所(普通合伙) 13128
• 代理人: 張培元

1.一種凍土與混凝土接觸面的力學試驗用試樣制備裝置，其特征在于：包括用于制作啞鈴形試樣的啞鈴形環刀及用于固定啞鈴形試樣的試樣盒，所述啞鈴形環刀及試樣盒均為分體式結構；所述啞鈴形試樣為兩端大、中間小的啞鈴狀，由半啞鈴狀的土樣及混凝土樣凍結組成，所述土樣與混凝土樣的中部接觸面介于試樣盒的中部間隙處、且設置于啞鈴形試樣的腰部中間位置；所述啞鈴形試樣設置于凍結補水系統內，得到考慮水分遷移的用于凍土與混凝土接觸面直剪及拉伸試驗的啞鈴形試驗試樣；所述啞鈴形環刀包括底板及兩組結構相同的模板組件，兩組模板組件均設置于底板上，兩組模板組件通過連接件連接拼裝形成的內腔為啞鈴形，每組模板組件的開放端均能夠與堵板相連，用于分步制作半啞鈴狀的土樣及混凝土樣，最后兩組模板組件對接制作啞鈴形試樣；所述試樣盒包括底座及設置于其上部的圍擋板一、圍擋板二，所述圍擋板一及圍擋板二均為半包圍結構，所述圍擋板一及圍擋板二的內腔與兩組模板組件的內腔相匹配，所述土樣與混凝土樣之間的接觸面介于圍擋板一及圍擋板二之間的間隙處；所述圍擋板二固定于底座上，所述圍擋板一與加載機構相連，用于對啞鈴形試樣水平施加拉力或剪切力。

2.根據權利要求1所述的凍土與混凝土接觸面的力學試驗用試樣制備裝置，其特征在于：所述模板組件包括擋板及兩個側板，所述側板為楔形結構，兩個側板的斜面相對設置、且垂直于底板，兩個側板的外側面相互平行、且垂直于底板，所述擋板垂直于底板設置，兩個側板的窄邊一端通過連接件固定于擋板的兩側；所述堵板的兩端能夠與兩個側板的寬邊端通過連接件相連。

3.根據權利要求2所述的凍土與混凝土接觸面的力學試驗用試樣制備裝置，其特征在于：所述圍擋板一包括第一立板及兩側第一圍板，兩側第一圍板的里側面均為與側板相對應的斜面，兩側第一圍板的外側面為相互平行的垂直面，兩個第一圍板的窄邊一端分別固定于第一立板的兩側。

4.根據權利要求3所述的凍土與混凝土接觸面的力學試驗用試樣制備裝置，其特征在于：所述圍擋板二包括兩個L形第二圍板，兩個第二圍板的內拐角均與啞鈴形試樣的大端相匹配，兩個第二圍板的一端通過連接件相連、另一端分別于圍擋板一的兩個第一圍板相對應。

5.根據權利要求4所述的凍土與混凝土接觸面的力學試驗用試樣制備裝置，其特征在于：所述加載機構包括U形傳力桿及應變控制式直剪儀，所述U形傳力桿與圍擋板一的高度一致，所述U形傳力桿的兩個開放端均與圍擋板一的兩個第一圍板抵接，所述U形傳力桿的中部與應變控制式直剪儀相連，用于對啞鈴形試樣施加水平拉力；所述應變控制式直剪儀與圍擋板一的側面第一圍板抵接，用于對啞鈴形試樣施加水平剪切力。

6.一種凍土與混凝土接觸面的力學試驗用試樣制備工藝，其特征在于，應用如權利要求4所述的凍土與混凝土接觸面的力學試驗用試樣制備裝置制備啞鈴形試樣，包括以下步驟：

(1)、利用啞鈴形環刀制作啞鈴形試樣，所述啞鈴形試樣的一半為土樣、另一半為混凝土樣；

（2）、啞鈴形試樣凍結制作：由土體水汽遷移量測裝置、上冷浴系統和下冷浴系統組成凍結補水系統；將啞鈴形試樣用不吸水的紗網包裹兩到三層，將與啞鈴形試樣中土體性質相同的土分層倒入土體水汽遷移量測裝置的試樣筒內，將啞鈴形試樣置于試樣筒內的土體中間，對試樣筒內填充的土體擊實并從試樣筒側面預留孔插入溫度傳感器，蓋上頂盤，頂盤和底盤分別連通上冷浴系統和下冷浴系統，打開溫控箱，對土樣按照設定相應溫度進行恒溫處理，土樣內部溫度達到設定值后，再將頂盤溫度設定為負溫對啞鈴形試樣進行單向凍結，同時利用馬氏補水瓶補水系統對土體進行補水，使其補水液面與土體中啞鈴形試樣底面處齊平，實現其對啞鈴形試樣無壓補水，同時設置頂盤和底盤的溫度，模擬開敞系統條件下的補水凍結；

補水凍結滿足試驗條件后取出啞鈴形試樣，摘除紗網，將啞鈴形試樣做保水處理，避免啞鈴形試樣內部水分蒸發，然后放入溫控室調節其溫度，使其保持到所需恒溫，得到考慮水分遷移的用于凍土與混凝土接觸面直剪及拉伸試驗的啞鈴形試驗試樣；

(3)、將步驟(2)所得考慮水分遷移的用于凍土與混凝土接觸面直剪及拉伸試驗的啞鈴形試驗試樣在低溫條件下進行外部試樣盒的拼裝，用于與加載機構相連，完成直剪及拉伸試驗。