[发明专利]一种土工试验可视化无气水快速制备装置及其制备方法

说明书

本发明公开了一种土工试验可视化无气水快速制备装置及其制备方法，该装置包括无气水制备主体和抽真空部分；无气水制备主体包括无气水制备罐体、磁力加热底座和顶盖；无气水制备罐体内部的底面放置磁力搅拌转子；抽真空部分包括抽真空中转装置和真空泵；磁力搅拌转子在加热过程中对无气水制备罐体内水进行搅拌，有利于对水进行均匀加热及水中气体快速排出，在停止加热后继续搅拌，提高水体的降温效率；抽真空中转装置向无气水制备罐体内提供稳定的负压环境并防止空气进入无气水制备罐体；本发明通过磁力加热底座、磁力搅拌转子和真空泵协同作用，对无气水制备罐体内水进行负压条件下的搅拌和加热，有效地实现无气水的高效、快速制备；可视化无气水制备过程可应用于土工试验教学。

技术领域

本发明涉及岩土工程的室内土工试验技术领域，尤其涉及一种土工试验可视化无气水快速制备装置及其制备方法。

背景技术

室内土工试验，特别是精确的土单元体试验(例如GDS高级三轴/动三轴试验装置、GDS共振柱试验装置、GDS空心扭剪仪等)，是揭示土体的各种物理、力学性质的主要途径之一，可为工程设计、理论或数值计算等过程中土性参数的确定提供科学依据。已有的研究表明，当采用重塑土进行室内土工试验时，土单元体试样的制样质量对精密土工试验的结果和精度均有显著影响。对于饱和土单元体试验而言，土体的饱和度是表征制样质量的一个重要参数，其中，无气水制备是实现土工试验土体饱和的重要步骤。

目前，土工试验无气水的制备方法主要包括简单煮沸或抽真空的方法，均存在明显的不足之处。采用简单煮沸的方法制备无气水时，存在煮沸后水体降温耗时长、降温过程中气体再溶解、制备效率低和制备效果差等缺点；采用抽真空的方法制备无气水，存在制取无气水量少、时间长、制备效率低等缺点。此外，抽真空的方法制备无气水常采用的无气水制备装置多为有机玻璃或钢材质，对于有机玻璃无气水制备装置而言，存在易老化、使用寿命不长等缺点；对于钢材质的无气水制备装置而言，内部形态不可见，不利于可视化土工试验教学。因此，亟需研发土工试验可视化无气水高效制备装置。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种土工试验可视化无气水快速制备装置及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种土工试验可视化无气水快速制备装置，包括无气水制备主体和抽真空部分；所述无气水制备主体包括无气水制备罐体、磁力加热底座、顶盖；所述无气水制备罐体置于磁力加热底座上；所述磁力加热底座具有磁力开关和加热开关；所述顶盖置于无气水制备罐体上方，通过橡胶圈密封连接；所述无气水制备罐体内部的底面放置磁力搅拌转子；所述无气水制备罐体底部安装有出水阀门；所述顶盖安装有进水/气阀门和出气阀门；所述无气水制备罐体和顶盖通过机械扣固定连接；所述机械扣由安装在无气水制备罐体上的机械扣扣体和顶盖上的机械扣卡子组成；

所述抽真空部分包括抽真空中转装置和带真空压力控制阀的真空泵；所述抽真空中转装置包括有机玻璃圆筒、有机玻璃底座、进气/进水阀、负压表、盖帽、抽真空阀门、通气口；所述有机玻璃圆筒通过橡皮圈与盖帽密封连接；所述有机玻璃圆筒的底部与有机玻璃底座连接，有机玻璃底座安装有进气/进水阀和负压表；进气/进水阀通过气管连接顶盖的出气阀门；所述盖帽上具有通气口并设置有抽真空阀门，通过通气口连接真空泵。

进一步地，所述无气水制备罐体为高硼硅玻璃材质；所述顶盖为不锈钢材质；所述无气水制备罐体的容积根据土工试验所需无气水的体量确定；所述无气水制备罐体和磁力加热底座为分离式连接。

进一步地，所述机械扣包括的机械扣扣体和机械扣卡子分别相应地分布于无气水制备罐体和顶盖正交的四个角点。

进一步地，所述磁力搅拌转子采用耐高温耐腐蚀的强磁性材质制成。

一种土工试验可视化无气水快速制备方法，该方法包括以下步骤：