膨润土双向膨胀力测量仪制造技术

本发明专利技术公开了一种膨润土双向膨胀力测量仪，包括固定螺栓、锁紧螺母、顶盖、载荷传感器、立柱螺杆、掷帽、压头、上活塞杆、管接头、密封圈、膨胀桶、透水垫、隔热垫、加热环、应变片、温度传感器、膨润土试样、温度补偿片、下活塞杆、定位销、底座、撑脚、数据采集系统，通过数据采集系统获取膨胀变形数据，测得轴向与径向膨胀力。操作安全简便，能够测量渗流条件下或热环境和渗流双重条件下膨润土试样的膨胀力，利用高精度荷载传感器和数据采集系统，试验过程一体化，能够准确监测或计算膨润土试样的轴向膨胀力和径向膨胀力等力学参数，确保了很高的试验精度和结果的可靠性，可为科学研究和工程应用提供科学合理的参考。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测量仪器，尤其涉及一种膨润土双向膨胀力测量仪。
技术介绍
膨润土又名是一种天然矿物，我国的总储量位居世界第二。膨润土主要由蒙脱石构成，含量一般在65％以上，且膨润土具有特殊的化学组成和晶体结构，因此它具有膨胀性、良好的防渗性、极高的吸附性等许多独特性能。近年来，膨润土极佳的吸水膨胀及防水防渗能力越来越被人们所重视，正因为膨润土极低的渗透性和极高的吸附性，在核废料处置中成为了理想的缓冲回填材料主料。膨胀力是评价膨润土膨胀性的基本参数，鉴于膨润土特殊的物理力学特性及特殊的工程应用，在土力学工程实践中，膨润土的膨胀应力测试试验研究是非常重要的技术支撑。在利用膨润土前，需要对膨润土的膨胀力进行测量，进而对膨润土的力学特性展开深入研究和分析，并利用分析的结果针对性的应用于工程实践中。国内已有的测量膨润土膨胀力的试验装置，均利用在膨润土膨胀力测试方面，都有各自的特点。如三向胀缩仪，采用等强度梁测定膨胀力，并通过调整等强度梁对面的螺栓，以校正等强度梁的变形，保持试样体积不变，从而测取膨胀力。但其注水方法死板，压头施压不均匀；侧向测量装置灵敏度和准确性较差，误差较大。也有用三联高压固结仪进行测量，在固结室内放入环刀试样，加入蒸馏水完全浸没试样，当样品开始吸水膨胀量表指针开始转动时，立即施加荷载限制样品膨胀并使表针回到初读数；进行荷载分级的试验，间隔24小时读数不变则对应压力即为最大膨胀力。但该仪器操作繁琐，测量精度不高人工采取数据，也不能实现温度控制效果。又如膨胀力与饱和渗透多功能试验仪，该仪器
主要由等部件组成包括渗透膨胀室、温控烘箱、GDS水压/体积控制器、数据采集仪和压样模具，该专利技术的试验仪实现了膨胀力测试和渗透系数测试一体化。但是将整个测量装置放置在温控烘箱中对于实验装置及传感器影响不可忽略，影响实验最终数据结果，径向膨胀力也没有具体测量。在高放核废物处置中，作为缓冲回填材料的膨润土都处于热-水-力-化学耦合作用的环境下，因此需要考虑膨润土的膨胀力在热-水-力-化学耦合因素作用下的变化规律。也已经有研究表明，膨润土横观各向同性，需要考虑方向因素对膨胀力的影响。上述测试膨润土膨胀力的装置和方法，并没同时考虑温度作用和方向性对膨润土性质的影响，因此作用较为单一，无法适用于高温环境下和考虑横观各向同性条件下膨润土膨胀力的测试工作。因此，本专利技术综合考虑上述各种不足，提供了一种试验装置，可以对同时考虑温度、方向性条件影响下的膨润土的膨胀力开展测量和研究。轴向利用通过自由调节压头，使试样固定在试验装置上，避免用烘箱加热对压力传感器的影响，通过加热环对试样所在处进行集中加热，同时注水使试样膨胀，压头将轴向膨胀力传递给压力传感器；而针对径向膨胀力的测定，若采用预制样的方式，不能保证膨润土试样与装置内壁紧密贴合，从而影响试验结果；直接在该试验装置上进行制样的话，弥补了试样不能与装置内壁紧密贴合这一不足，但传感器却不能安放在装置套筒内壁，虽然能通过钻孔的方式将传感器安放在套筒内壁，却只能测量面积较小的膨胀力，不能反映整体情况，并且压力传感器的量程大小也不好控制。故而结合以上不足，将装置改进在装样套筒外壁放置应变片进行监测径向膨胀力。以该装置为平台开展膨润土在热作用和方向性因素影响下的膨胀力的测量，分析膨润土在热作用下不同方向的膨胀特性，可以用来指导膨润土工程设计，为现场施工提供技术支持。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种膨润土双向膨胀力测量仪。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：本专利技术包括固定螺栓、锁紧螺母、顶盖、载荷传感器、立柱螺杆、掷帽、压头、上活塞杆、管接头、密封圈、膨胀桶、透水垫、隔热垫、加热环、应变片、温度传感器、膨润土试样、温度补偿片、下活塞杆、定位销、底座、撑脚、数据采集系统，带有所述管接头的下活塞杆与底座上的定位销连接，上活塞杆和下活塞杆端部放置透水垫并套上密封圈，装有所述膨润土试样的膨胀桶套在活塞杆上，膨胀桶上下分别套上加热环，在膨润土试样上方放置透水垫和隔热垫，带有所述管接头和所述密封圈的压头放在上方透水垫上，荷载传感器用固定螺栓固定在顶盖上，把顶盖穿过固定在底座上的四根立柱螺杆，拧紧固定螺栓，使荷载传感器置于压头之上，压头和荷载传感器通过掷帽连接，套上锁紧螺母将顶盖固定在底座上，调节压头使其与上活塞杆紧密接触，荷载传感器通过导线与数据采集系统相连，膨胀桶外壁上放置有应变片并与数据采集系统连接。进一步所述，顶盖用固定螺栓旋转拧紧以对膨润土试样施加预压力，限制压头的竖向位移和膨润土试样的轴向变形；荷载传感器与数据采集系统连接，利用采集系统中的软件测量和监测预压压力和膨胀后膨润土试样的轴向膨胀力。装置中的上部管接头接出水管，下部一侧带阀门管接头接出水管，下部另一侧管接头接进水管；以排出膨胀桶内气体，开展膨润土膨胀力测试实验。套在膨胀桶上部和下部的加热环，用于给膨胀桶和膨润土试样加热。设置在压头与活塞杆外部的密封圈，与膨胀桶紧密接触，从而起到防渗和
保持试样所受压力的作用。分别套在膨胀桶上部和下部的加热环，用于给试样间接加热，，以开展热环境下的膨润土膨胀力测试。位于膨胀桶外四周的四个应变片和膨胀桶外的温度补偿片，通过导线与数据采集系统连接，用于测量膨润土试样膨胀后引起的膨胀桶的环向应变。通过观察记录应变片与温度补偿片的电阻值的变化，即可利用电阻变化值和相应的计算公式求出各自对应的应变值，由应变片得出的电阻值与温度补偿片得出的电阻值之差即膨润土膨胀力引起的膨胀桶的环形应变，即膨润土试样环向应变，再利用厚壁圆筒理论公式求取膨润土双向膨胀力。根据厚壁圆筒弹性力学原理，利用钢质模具外侧测量的环向变形εθ，可以计算出作用在试样侧壁的径向应力，其具体的计算公式如下： ϵ θ = 1 K d × R g R g + R c × ΔU g ΔU c - - - ( 2 ) ]]> P 1 = b 2 - a 2 2 a 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膨润土双向膨胀力测量仪，其特征在于：包括固定螺栓(1)、锁紧螺母(2)、顶盖(3)、载荷传感器(4)、立柱螺杆(5)、掷帽(6)、压头(7)、上活塞杆(8)、管接头(9)、密封圈(10)、膨胀桶(11)、透水垫(12)、隔热垫(13)、加热环(14)、应变片(15)、温度传感器(16)、膨润土试样(17)、温度补偿片(18)、下活塞杆(19)、定位销(20)、底座(21)、撑脚(22)、数据采集系统(23)，带有所述管接头(9)的下活塞杆(19)与底座(21)上的定位销(20)连接，上活塞杆(8)和下活塞杆(19)端部放置透水垫(12)并套上密封圈(10)，装有所述膨润土试样(17)的膨胀桶(11)套在活塞杆上，膨胀桶(11)上下分别套上加热环(14)，在膨润土试样(17)上方放置透水垫(12)和隔热垫(13)，带有所述管接头(9)和所述密封圈(10)的压头(7)放在上方透水垫(12)上，荷载传感器(4)用固定螺栓固定在顶盖(3)上，把顶盖(3)穿过固定在底座(21)上的四根立柱螺杆(5)，拧紧固定螺栓(1)，使荷载传感器(4)置于压头(7)之上，压头(7)和荷载传感器(4)通过掷帽(6)连接，套上锁紧螺母(2)将顶盖(3)固定在底座(21)上，调节压头(7)使其与上活塞杆(8)紧密接触，荷载传感器(4)通过导线与数据采集系统(23)相连，膨胀桶(11)外壁上放置有应变片(15)并与数据采集系统(23)连接。...

【技术特征摘要】
1.一种膨润土双向膨胀力测量仪，其特征在于：包括固定螺栓(1)、锁紧螺母(2)、顶盖(3)、载荷传感器(4)、立柱螺杆(5)、掷帽(6)、压头(7)、上活塞杆(8)、管接头(9)、密封圈(10)、膨胀桶(11)、透水垫(12)、隔热垫(13)、加热环(14)、应变片(15)、温度传感器(16)、膨润土试样(17)、温度补偿片(18)、下活塞杆(19)、定位销(20)、底座(21)、撑脚(22)、数据采集系统(23)，带有所述管接头(9)的下活塞杆(19)与底座(21)上的定位销(20)连接，上活塞杆(8)和下活塞杆(19)端部放置透水垫(12)并套上密封圈(10)，装有所述膨润土试样(17)的膨胀桶(11)套在活塞杆上，膨胀桶(11)上下分别套上加热环(14)，在膨润土试样(17)上方放置透水垫(12)和隔热垫(13)，带有所述管接头(9)和所述密封圈(10)的压头(7)放在上方透水垫(12)上，荷载传感器(4)用固定螺栓固定在顶盖(3)上，把顶盖(3)穿过固定在底...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊新，朱宝龙，刘育田，樊晓一，张友谊，刘鹏，张艺东，郭招群，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51