一种围压可调的土样碳化实验仪器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种围压可调的土样碳化实验仪器，由围压加载系统、供二氧化碳系统及碳化实验平台系统组成：围压加载系统中，电机、水箱和加压管构成回路，加压管上装有加压阀；供二氧化碳系统中，二氧化碳钢瓶、压力表和调压阀通过二氧化碳管道相连共同提供一个稳定的气压，二氧化碳管道末端通过一根进气管连接到土体试样上方透水石处，土体试样下方基底座上布置有出气管和备用出气管；碳化实验平台系统中，压力室顶盖布置有放气螺栓，土体试样放置于基底座上，上下方布置有透水石，土体试样周围由橡胶薄膜包裹。本实用新型专利技术具有围压稳定、气压可调、进出气方向可选的优点。

An experimental apparatus for carbonization of soil sample with adjustable confining pressure

The utility model discloses a confining pressure adjustable soil carbonization experiment instrument, by confining pressure, loading system for carbon dioxide system and carbonization experiment platform system consists of: confining pressure loading system, motor, water tank and pressurized pipe loop, pressurized pipe is provided with a pressure valve; for two carbon dioxide system, carbon dioxide cylinders, pressure gauge and pressure regulating valve is connected by carbon dioxide pipelines together to provide a stable pressure of carbon dioxide, the pipe end by an air inlet pipe connected to the soil sample above the permeable rock, soil sample below the base seat is arranged on the outlet pipe and the outlet pipe spare; carbonization experiment platform system, the layout of pressure chamber gas cap bolt, soil sample placed on the base seat, a permeable stone below the soil sample layout, surrounded by a rubber film package. The utility model has the advantages of stable confining pressure, adjustable air pressure and optional air inlet and outlet directions.

【技术实现步骤摘要】
一种围压可调的土样碳化实验仪器
本技术涉及岩土工程试验
，具体是一种围压可调的土样碳化实验仪器。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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，本技术提供如下技术方案：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，本技术的有益效果是：本技术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。本技术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，可以通过基于本技术基础上的相关试验，来补充试验结果，使试验具有补充性。本技术具有围压稳定、气压可调、进出气方向可选的优点。本技术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；图中：A1-电机，A2-加压管，A3-水箱，A4-加压阀，B1-二氧化碳钢瓶，B2-压力表，B3-调压阀，C1-放气螺栓，C2-顶盖，C3-压力壁，C4-进气管，C5-土体试样，C6-进水管，C7-二氧化碳管道，C8-出气管，C9-备用出气管，C10-压力室，C11、C12-透水石，C13-基底座，C14-竖向杆。具体实施方式下面将结合本技术实施例及附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参阅图1和图2，本技术实施例中，一种围压可调的土样碳化实验仪器，由围压加载系统、供二氧化碳系统及碳化实验平台系统组成：所述围压加载系统包括电机A1、加压管A2和水箱A3构成回路，加压管A2上装有加压阀A4，所述电机A1用于给水箱A3加压；所述供二氧化碳系统中，二氧化碳钢瓶B1、压力表B2和调压阀B3依次通过二氧化碳管道C7相连相连接，二氧化碳管道C7的末端通过一根进气管C4连接到土体试样C5上方的透水石C11，土体试样C5底部的透水石C12上设有与压力室C10外部相连且带阀门的出气管C8和备用出气管C9；所述碳化实验平台系统包括顶盖C2、基底座C13和压力壁C3组成的压力室C10，压力室C10顶部的顶盖C2上设有用于排气的放气螺栓C1，在压力壁C3包围的压力室C10中，土体试样C5放置于基底座C13的凸台上，土体试样C5上下方布置有两块透水石C11、C12，所述土体试样C5连同其上下的透水石C11、C12周围由塑胶薄膜包裹，压力室C10底部的基底座C13上设有用于对压力室C10进水的进水管C6，进水管C6与围压加载系统的加压管A2末端相连，所述围压加载系统提供实验需求压力的水，水由进水管C6注入压力室C10内，二氧化碳气体由进气管C4和出气管C8或备用出气管C9构成通路。所述土体试样C5的上下透水石C11、C12处设有用于将塑胶薄膜扎紧的弹力绳，所述弹力绳的设置可有效防止水从透水石处以及透水石与土体试样C5结合处进入土体试样C5。所述土体试样C5顶部的透水石C11上设有用于将土体试样C5固定的竖向杆C14。所述进气管C4、出气管C8、备用出气管C9以及进水管C6的管道上均带有阀门。本技术实施例中，调压阀B3包括阀体、止逆记泡器、电磁阀和微调阀，电磁阀采用的是BdZ系列防爆电磁阀隔爆型，配合不同的电路来实现预期的控制，控制的精度和灵活性都能够保证；微调阀采用的是GW-J-T型系列高真空微调阀，用于向碳化实验平台系统充入二氧化碳气体并可精确调节进气流量。以上两种传感器在试验过程中均受空气湿度、温度等的影响较小，保证了数据的准确性和可靠性，本技术实施例中试验环境控制在温本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于：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。

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述一种围压可调的土样碳化实验仪器，其特征在于：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。3.根据权利要求1所述一种围压可调的土样碳化实验仪器，其特征在于：所述围压加载系统包...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东星，肖杰，贺扬，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42