控制轻质固化土密度与强度的装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供控制轻质固化土密度与强度的装置，该装置包括土样放置部分及控制发泡部分，所述土样放置部分包括土样区、模具、不透气不透水膜和通孔，两张不透气不透水膜包裹在模具上下两端，通孔均匀分布在模具外壁同一高度处，土样区为模具与其下端的不透气不透水膜形成的空间。所述控制发泡部分包括两根铁丝和垫片，两根铁丝成十字交叉分别穿过四个通孔，并向下弯折箍住模具外壁，垫片位于土样上表面，其上均匀分布七个透气孔。同时提供一种控制轻质固化土密度与强度装置的试验方法。有益效果是该装置制作简单、操作简便、成本低廉，公式准确性高，通过控制轻质固化土的发泡程度即控制土体的密度，根据不同工程状况改变轻质固化土的强度，为不同工程建设要求提供一种便捷手段。

Device and test method for controlling density and strength of light solidified soil

The present invention provides a device for controlling the light density and strength of solidified soil, the device comprises a soil sample placed part and control part of the foam, the soil samples including soil area, placed part of mold, air impermeable film and through holes, two not breathable impervious membrane wrapped in the mold under two side hole the outer wall of the mold is evenly distributed in the same height, soil area for the die and at the lower end of the air impermeable membrane to form space. The control part comprises two wire and foam gaskets, two wire into the cross respectively through the four through holes, and the downward bending hoop around the outer wall of the mold, located in the soil on the surface of gasket, uniformly distributed on the seven vents. A test method for controlling the density and strength of lightweight solidified soil is also provided. The beneficial effect is that the device has the advantages of simple manufacture, convenient operation, low cost, high degree of accuracy by foaming formula, control of light solidified soil soil density control, according to the change of light intensity of solidified soil with different engineering conditions, provides a convenient means for different construction requirements.

【技术实现步骤摘要】
控制轻质固化土密度与强度的装置及试验方法
本专利技术涉及土壤轻质固化
与工程建设领域，具体涉及一种控制轻质固化土密度与强度的装置及试验方法。
技术介绍
土壤轻质固化剂是一种由固化剂、发泡剂合成的用以固化各类土壤的新型节能环保工程材料，具有成本廉价，制作方便、生态环保的特点。对于需改良的盐渍土，根据土的物理和化学性质，只需掺入一定量的轻质固化剂，加入水，经拌匀、振荡处理，即可达到需要的性能指标。轻质固化盐渍土具有轻质和密度小的特点，在制备过程中通过发泡材料取代部分原料土，形成孔隙状结构，而又因为固化材料的作用使得轻质土的结构较稳定。固化轻质土的这些特点在实际施工过程中不但能够更大的减轻地基本身的自重，而且还能够减少原料土的用料，降低工程造价。固化轻质土密度略微提升的情况下，固化轻质土的强度会有明显提升，其结构性也更好。配制一种新型的轻质固化土是根据现场工程需要的条件，在室内试验过程中通过一定的试验方法找到几种基本材料的最佳配比，统一制备方法，检测试样各项物理和力学性能是否可以满足工程要求。通过试验，在室内试验中制作出满足不同地基以及路基施工要求的轻质固化土，为后续研究轻质固化盐渍土土具体试验特性做准备。然而，目前配制轻质固化土方面存在的问题：不同现场施工条件以及不同工况对于轻质固化土强度要求的不同，需要制备不同成分配比的轻质固化剂，需要通过大量对比试验得到最佳配比，消耗大量的时间及成本。因而，迫切需要一种可以控制轻质固化盐渍土发泡体积的装置，在不改变轻质固化剂配方的条件下，通过控制土体的发泡程度即土体的密度，根据不同工程状况改变轻质固化土的强度，从而达到满足工程建设的要求。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种控制轻质固化土密度与强度的装置及试验方法，实现对于土体发泡程度即土体密度的控制，以满足不同工况对改良土体的要求。且该专利技术须具备制作简单、操作简便、成本低廉、准确性高等特征，以便于根据不同工程状况改变轻质固化土的强度。为实现上述目的，本专利技术提供一种控制轻质固化土密度与强度的装置，其中：该装置包括土样放置部分及控制发泡部分，所述土样放置部分包括土样区、模具、不透气不透水膜和通孔，两张不透气不透水膜包裹在模具上下两端，通孔均匀分布在模具外壁同一高度处，土样区为模具与其下端的不透气不透水膜形成的空间。所述控制发泡部分包括两根铁丝和垫片，两根铁丝成十字交叉分别穿过四个通孔，并向下弯折箍住模具外壁，垫片位于土样上表面，其上均匀分布七个透气孔。同时提供一种控制轻质固化土密度与强度装置的试验方法。本专利技术的有益效果是该装置备制作简单、操作简便、成本低廉、准确性高等特点，为不同工程建设要求的土体强度改变提供一种便捷手段。在不改变轻质固化剂配方的条件下，通过控制土体的发泡高度即土体的密度，根据不同工程状况改变轻质固化土的强度。设投入模具中轻质固化土的质量为M，密度为ρ，圆柱土体半径为R，高度为h，则根据公式ρ＝M/πR2h，由于投入模具中土体总质量、圆柱土体半径不会变，因此ρh的乘积也保持不变。由于使用本专利技术装置可以在轻质固化土发泡过程中对发泡高度进行控制，固化轻质土密度略微提升的情况下，固化轻质土的强度会有明显提升，其结构性也更好。因此在不改变轻质固化剂最佳配比的条件下，通过控制发泡高度的方法，达到改变固化轻质土的密度，从而改变土体强度的目的。利用计算公式改变密度后的固化轻质土体，测量其无侧限抗压强度与工程实际要求的土体强度相比，误差在6.7％～9.8％之间，在工程实际应用中属于可接受的范围。附图说明图1为本专利技术用于控制轻质固化土密度与强度装置的三维效果图；图2为本专利技术用于控制轻质固化土密度与强度装置的侧视图；图3为本专利技术用于控制轻质固化土密度与强度装置的俯视图；图4为土体无侧限抗压强度随密度、养护期龄变化的拟合曲线图。图中：1、铁丝2、不透气不透水膜3、模具4、土样区5、垫片6、通孔7、透气孔具体实施方式结合附图对本专利技术的一种控制轻质固化土密度与强度装置及试验方法加以说明。本专利技术的控制轻质固化土密度与强度的装置，该装置包括土样放置部分及控制发泡部分，所述土样放置部分包括土样区4、模具3、不透气不透水膜2和通孔6，两张不透气不透水膜2包裹在模具3上下两端，通孔6均匀分布在模具3外壁同一高度处，土样区4为模具3与其下端的不透气不透水膜2形成的空间。所述控制发泡部分包括两根铁丝1和垫片5，两根铁丝1成十字交叉分别穿过四个通孔6，并向下弯折箍住模具外壁，垫片5位于土样上表面。本专利技术的控制轻质固化土密度与强度装置各组成部分材料及尺寸：组成该装置的模具材料为PVC圆柱管，外壁直径为40mm，厚度为2mm，高度为100mm。土样区装入土体高度为60mm。垫片材料为有机玻璃，直径为36mm。两根铁丝直径为2mm。本专利技术的控制轻质固化土密度与强度装置及试验方法具体实施如下：这里以改良盐渍土为例，采用较高含盐量为2％的盐渍土为原状土，制备最优配比的固化剂：以盐渍土重量为基准，称量55％重量的水55％，以盐渍土与水的重量之和为基准，称量21.52％重量的轻质固化剂。(1)称量盐渍土，按照给定的最佳的固化剂配比加入水与轻质固化剂搅拌，将搅拌均匀的泥浆倒入模具3中，振荡密实形成土样4，模具3外壁包裹图1所示的透气不透水膜2进行养护，使其自然发泡。养护时间为7天，养护期间保持温度20℃～25℃和湿度50％～60％固定；(2)将7天养护后的土样脱模，测量土样的高度h与强度，将其高度h定为单位高度h1.0，通过公式ρ＝M/πR2h(1)得到ρ1.0，设定为单位密度，然后根据公式1求出ρ1.1、ρ1.2、ρ1.3情况下的h1.1、h1.2、h1.3；取三个模具3，分别在距离其底部h1.1、h1.2、h1.3处各打四个同一高度均匀分布的圆孔，另取三份质量为M的土样，分别放入上述三个模具3中，在土样上表面覆盖一层垫片5，并在四个通孔6十字交叉放置两根铁丝1，铁丝1两端向下弯折箍卡住模具3，对模具3外壁包裹的透气不透水膜2进行养护，养护时间为7天，养护期间保持温度20℃～25℃和湿度50％～60％固定，将ρ1.0、ρ1.1、ρ1.2、ρ1.3的四份土样设为组A；再按照以上方法制取相同于组A的另外三组土样B、C、D，将其分别养护14天、28天、60天。(3)使用无侧限抗压强度仪测量上述制备的A、B、C、D四组轻质固化土的无侧限抗压强度qA1.0、qA1.1、qA1.2、qA1.3、qB1.0、qB1.1、qB1.2、qB1.3、qC1.0、qC1.1、qC1.2、qC1.3、qD1.0、qD1.1、qD1.2、qD1.3。测量结果如表1所示：无侧限抗压强度表表1根据此表绘制强度随密度和龄期变化的曲线图，并运用Origin软件，拟合出曲线，如图4所示。通过Origin软件进行回归分析，Origin是OriginLab公司出品的较流行的专业函数绘图软件。得到固化轻质土强度随着密度变化关系的计算公式(2)其中a、b、c分别为密度的常数项、1次幂、2次幂拟合参数，其值见表2：拟和参数表表2通过上述拟合可以看出，在不同基数下的结果不同，R2可以反应拟合效果的符合程度，越接近1，表明拟合效果越好。当选取的基数期龄较短时，拟合偏差较大，这是由于在此阶段属于强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制轻质固化土密度与强度装置，其特征是：该装置包括土样放置部分及控制发泡部分，所述土样放置部分包括土样区(4)、模具(3)、不透气不透水膜(2)和通孔(6)，两张不透气不透水膜(2)包裹在模具(3)上下两端，通孔(6)均匀分布在模具(3)外壁同一高度处，土样区(4)为模具(3)与其下端的不透气不透水膜(2)形成的空间；所述控制发泡部分包括两根铁丝(1)、垫片(5)和透气孔(7)，两根铁丝(1)成十字交叉分别穿过四个通孔(6)，并向下弯折箍卡在模具外壁，垫片(5)位于土样上表面，其上均匀分布七个透气孔(7)。

【技术特征摘要】
1.一种控制轻质固化土密度与强度装置，其特征是：该装置包括土样放置部分及控制发泡部分，所述土样放置部分包括土样区(4)、模具(3)、不透气不透水膜(2)和通孔(6)，两张不透气不透水膜(2)包裹在模具(3)上下两端，通孔(6)均匀分布在模具(3)外壁同一高度处，土样区(4)为模具(3)与其下端的不透气不透水膜(2)形成的空间；所述控制发泡部分包括两根铁丝(1)、垫片(5)和透气孔(7)，两根铁丝(1)成十字交叉分别穿过四个通孔(6)，并向下弯折箍卡在模具外壁，垫片(5)位于土样上表面，其上均匀分布七个透气孔(7)。2.根据权利要求1所述的控制轻质固化土密度与强度装置，其特征是：所述模具(3)为PVC材料的圆柱管，外壁直径为40mm，厚度为2mm，高度为100mm，土样区装入土样的高度为60mm，垫片(5)为直径36mm的有机玻璃材料，两根铁丝(1)的直径为2mm。3.一种利用权利要求1所述的控制轻质固化土密度与强度装置的试验方法，包括有以下步骤：(1)称量原状土，按照给定的最佳的固化剂配比加入水与轻质固化剂搅拌，将搅拌均匀的泥浆倒入模具(3)中，振荡密实形成土样，其质量为M，模具(3)外壁包裹的透气不透水膜(2)进行养护，使其自然发泡，养护时间为7天，养护期间保持温度20℃～25℃和湿度50％～60％固定；(2)将7天养护后的土样脱模，测量土样的高度h1.0与强度q1.0，将其高度h定为单...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨爱武，陈子荷，孟晓雪，陈之祥，胡垚，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：天津,12