一種模擬土體干濕循環(huán)的人工氣候箱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及土木工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種模擬土體干濕循環(huán)的人工氣候 箱，主要應(yīng)用于巖土工程研究中對(duì)土體進(jìn)行干濕循環(huán)試驗(yàn)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在我國(guó)南方濕熱地區(qū)，大規(guī)模降雨和雨后水分的快速蒸發(fā)時(shí)常交替發(fā)生，導(dǎo)致地 表土體的含水率發(fā)生反復(fù)變動(dòng)；間歇性降雨還引起河流、湖泊的水位發(fā)生往復(fù)變化，使庫(kù)岸 邊坡處在干濕循環(huán)的環(huán)境中。在干濕循環(huán)的作用下，特殊土路基和邊坡土體的強(qiáng)度和剛度 有所衰減，導(dǎo)致路基長(zhǎng)期性能劣化、使用壽命降低；邊坡穩(wěn)定性下降、易引發(fā)滑坡等災(zāi)害。為 探明土體在干濕循環(huán)作用下工程特性的劣化規(guī)律，據(jù)此評(píng)價(jià)特殊土路基耐久性及其服役性 能，需對(duì)土體進(jìn)行干濕循環(huán)試驗(yàn)。
[0003] 現(xiàn)有干濕循環(huán)試驗(yàn)中，對(duì)土體的加濕通常采用浸泡或噴淋，干燥通常采用高溫烘 干，這種干濕循環(huán)過(guò)程過(guò)于劇烈，常導(dǎo)致試樣表面開(kāi)裂嚴(yán)重，與深層路基中含水量緩慢、均 勻變化的實(shí)際情況不符。此外，以往的試驗(yàn)中，試樣的稱(chēng)量、加濕和干燥通常不在同一位置 進(jìn)行，對(duì)試樣移位不僅不方便，而且容易使試樣擾動(dòng)損傷，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確或試驗(yàn)失 敗。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種自動(dòng)化程度高， 操作簡(jiǎn)單，干濕循環(huán)效果好、效率高，干濕過(guò)程均勻、緩和的能模擬自然環(huán)境中土體干濕循 環(huán)過(guò)程的人工氣候箱。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出的技術(shù)方案為：
[0006] -種模擬土體干濕循環(huán)的人工氣候箱，包括箱體、噴霧加濕裝置、干燥裝置、稱(chēng)重 及其防護(hù)裝置、智能控制面板，箱體設(shè)有箱門(mén)，所述稱(chēng)重及其防護(hù)裝置設(shè)置于箱體底部，所 述噴霧加濕裝置裝設(shè)于箱體側(cè)壁上并高于稱(chēng)重及其防護(hù)裝置，所述干燥裝置裝設(shè)于箱體的 頂部，所述噴霧加濕裝置和干燥裝置均與智能控制面板連接。
[0007] 作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：
[0008] 優(yōu)選的，所述噴霧加濕裝置包括位于箱體外側(cè)成整體的儲(chǔ)水箱和霧化箱，儲(chǔ)水箱 位于上部，其內(nèi)部設(shè)有水位控制器，霧化箱位于下部，霧化箱內(nèi)的底部設(shè)有霧化板，霧化箱 內(nèi)的頂部設(shè)有帶噴霧嘴的噴霧管，噴霧管上設(shè)有噴霧量調(diào)節(jié)器，所述噴霧嘴伸入箱體內(nèi)部。
[0009] 優(yōu)選的，所述干燥裝置為加熱與吹風(fēng)二合一的制熱設(shè)備。
[0010] 優(yōu)選的，所述稱(chēng)重及其防護(hù)裝置包括高精度電子稱(chēng)和防水中隔板，所述防水中隔 板略高于高精度電子稱(chēng)并將箱體分隔成上、下兩部分空腔，防水中隔板上設(shè)有用于土體試 樣穿過(guò)并置于高精度電子稱(chēng)上的圓孔。
[0011] 優(yōu)選的，所述智能控制面板位于箱體外側(cè)，包括用于控制噴霧加濕裝置和干燥裝 置的設(shè)備開(kāi)關(guān)和調(diào)節(jié)旋鈕。
[0012] 優(yōu)選的，所述箱體為透明箱體。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0014] 本實(shí)用新型的人工氣候箱，可通過(guò)調(diào)控加濕噴霧量與干燥溫度及風(fēng)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)干 濕交替變化的氣候環(huán)境模擬。霧化加濕使土體全表面均勻、緩和吸水增濕；風(fēng)暖干燥使試樣 整體溫和并高效減水脫濕；實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)試樣質(zhì)量變化，可間接確定干濕循環(huán)全過(guò)程土體 含水率的變化幅度。加濕、干燥和稱(chēng)重全過(guò)程不需要對(duì)試樣進(jìn)行移位，避免了試樣在干濕循 環(huán)過(guò)程中人為的擾動(dòng)損傷。本實(shí)用新型具有自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單，干濕循環(huán)效果好、效 率高等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為本實(shí)用新型人工氣候箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖例說(shuō)明：
[0017] 1、箱體；2、噴霧加濕裝置；3、干燥裝置；4、稱(chēng)重及其防護(hù)裝置；5、智能控制面板； 6、儲(chǔ)水箱；7、防水中隔板；8、霧化板；9、噴霧嘴；10、噴霧量調(diào)節(jié)器；11、高精度電子稱(chēng)；12、 水位控制器；13、調(diào)節(jié)旋鈕；14、設(shè)備開(kāi)關(guān)；15、試樣。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 為了便于理解本實(shí)用新型，下文將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和較佳的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型 作更全面、細(xì)致地描述，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于以下具體的實(shí)施例。
[0019] 如圖1所示，一種本實(shí)用新型的模擬土體干濕循環(huán)的人工氣候箱實(shí)施例，包括透 明箱體1、噴霧加濕裝置2、干燥裝置3、稱(chēng)重及其防護(hù)裝置4、智能控制面板5,箱體1的前后 壁上均設(shè)有一扇箱門(mén)，稱(chēng)重及其防護(hù)裝置4設(shè)置于箱體1底部，噴霧加濕裝置2裝設(shè)于箱體 1側(cè)壁上并高于稱(chēng)重及其防護(hù)裝置4,干燥裝置3裝設(shè)于箱體1的頂部，噴霧加濕裝置2和 干燥裝置3均與智能控制面板5連接。
[0020] 本實(shí)施例中，稱(chēng)重及其防護(hù)裝置4包括高精度電子稱(chēng)11和防水中隔板7,防水中隔 板7略高于高精度電子稱(chēng)11，并將箱體1分隔成上、下兩部分空腔，防水中隔板7上設(shè)有圓 孔，該圓孔比試樣15的尺寸略大。干濕循環(huán)過(guò)程中試樣15穿過(guò)防水中隔板7上的圓孔放 置于高精度電子稱(chēng)11上，試樣15的絕大部分位于防水中隔板7以上的空間。防水中隔板 7可阻擋箱體1內(nèi)上部空間的水汽侵入下部空間，使下部空間保持干燥狀態(tài)，保障試樣質(zhì)量 稱(chēng)量的準(zhǔn)確性，并避免高精度電子稱(chēng)11受潮損壞。箱體采用透明材料，方便在箱體外部觀 測(cè)高精度電子稱(chēng)的數(shù)值，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)試樣質(zhì)量變化。
[0021 ] 本實(shí)施例中，噴霧加濕裝置2包括位于箱體1外側(cè)并成整體的儲(chǔ)水箱6和霧化箱， 儲(chǔ)水箱6位于上部，其內(nèi)部設(shè)有水位控制器12。儲(chǔ)水箱6帶斷水保護(hù)功能，當(dāng)儲(chǔ)水箱6的水 位不足時(shí)，噴霧加濕裝置2自動(dòng)關(guān)閉，此時(shí)需向儲(chǔ)水箱6中蓄水。霧化箱位于下部，霧化箱 內(nèi)的底部設(shè)有霧化板8,霧化箱內(nèi)的頂部設(shè)有帶噴霧嘴9的噴霧管，噴霧管上設(shè)有噴霧量調(diào) 節(jié)器10,噴霧嘴9伸入箱體1內(nèi)部并位于防水中隔板7以上。加濕時(shí)，霧化板8將蒸餾水 霧化成噴霧由噴霧嘴9噴出，霧氣會(huì)在防水中隔板7上部空間均勻擴(kuò)散。防水中隔板7的 圓孔與試樣15之間存在微小的縫隙，通過(guò)縫隙侵入防水中隔板7下部空間的霧氣可忽略不 計(jì)，亦可在下部空間中放置干燥劑，確保下部空間處于干燥狀態(tài)，保障電子稱(chēng)的正常工作及 質(zhì)量稱(chēng)量的準(zhǔn)確性?？梢酝ㄟ^(guò)噴霧加濕裝置的調(diào)節(jié)旋鈕控制噴霧量的大小，以實(shí)現(xiàn)不同的 加濕速度。霧化加濕可使試樣全表面吸水增濕，發(fā)生緩慢而均勻的變化。
[0022] 本實(shí)施例中，干燥裝置3為加熱與吹風(fēng)二合一的制熱設(shè)備?？蔀闊犭娮枧c微型排 氣扇的組合。風(fēng)暖干燥可使試樣整體溫和并高效減水脫濕，不會(huì)致使試樣表面開(kāi)裂。
[0023] 本實(shí)施例中，智能控制面板5位于箱體1外側(cè)，包括用于控制噴霧加濕裝置2和干 燥裝置3的設(shè)備開(kāi)關(guān)14和調(diào)節(jié)旋鈕13。
[0024] 加濕過(guò)程中，箱體防水中隔板以上空間充滿霧氣，試樣會(huì)均勻、緩慢地吸收周?chē)?水分，質(zhì)量逐漸增大，含水率逐漸升高；箱體采用透明材料，在可箱體外部觀測(cè)電子稱(chēng)數(shù)值， 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)試樣質(zhì)量變化，并由公式
，間接確定試樣的含水 率，其中，W為試樣含水率（%)，5?為試樣質(zhì)量，為試樣初始含水率，》^為試樣初始質(zhì)量 (%)。當(dāng)試樣含水率達(dá)到目標(biāo)值時(shí)，關(guān)閉噴霧加濕裝置，靜置12小時(shí)，使試樣中的水分?jǐn)U散 均勻。
[0025] 干燥時(shí)，開(kāi)啟干燥裝置，關(guān)閉噴霧加濕裝置，箱門(mén)打開(kāi)，氣候箱與外部空間連通。干 燥裝置中的加熱器使氣候箱的溫度升高，吹出的暖風(fēng)使試樣受熱均勻，并通過(guò)干燥裝置的 調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)溫度高低和風(fēng)量大小。干燥過(guò)程中，試樣中的水分蒸發(fā)，質(zhì)量逐漸減小，含水 率逐漸下降。當(dāng)試樣含水率達(dá)到目標(biāo)值時(shí)，關(guān)閉干燥裝置，關(guān)閉箱門(mén)，靜置12小時(shí)，使試樣 中的水分?jǐn)U散均勻。
[0026] 可根據(jù)試驗(yàn)需要，對(duì)試樣進(jìn)行不同次數(shù)和含水率幅度的干濕循環(huán)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種模擬土體干濕循環(huán)的人工氣候箱，包括箱體（I )，箱體（I)設(shè)有箱門(mén)，其特征在 于：還包括噴霧加濕裝置（2)、干燥裝置（3)、稱(chēng)重及其防護(hù)裝置（4)、智能控制面板（5)，所 述稱(chēng)重及其防護(hù)裝置（4 )設(shè)置于箱體（1)底部，所述噴霧加濕裝置（2 )裝設(shè)于箱體（1)側(cè)壁 上并高于稱(chēng)重及其防護(hù)裝置（4)，所述干燥裝置（3)裝設(shè)于箱體（1)的頂部，所述噴霧加濕 裝置（2)和干燥裝置（3)均與智能控制面板（5)連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工氣候箱，其特征在于：所述噴霧加濕裝置（2)包括位于 箱體（1)外側(cè)成整體的儲(chǔ)水箱（6)和霧化箱，儲(chǔ)水箱（6)位于上部，其內(nèi)部設(shè)有水位控制 器（12)，霧化箱位于下部，霧化箱內(nèi)的底部設(shè)有霧化板（8)，霧化箱內(nèi)的頂部設(shè)有帶噴霧嘴 (9)的噴霧管，噴霧管上設(shè)有噴霧量調(diào)節(jié)器（10)，所述噴霧嘴（9)伸入箱體（1)內(nèi)部。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工氣候箱，其特征在于：所述干燥裝置（3)為加熱與吹風(fēng)二 合一的制熱設(shè)備。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工氣候箱，其特征在于：所述稱(chēng)重及其防護(hù)裝置（4)包括高 精度電子稱(chēng)（11)和防水中隔板（7)，所述防水中隔板（7)略高于高精度電子稱(chēng)（11)并將箱 體（1)分隔成上、下兩部分空腔，防水中隔板（7)上設(shè)有用于試樣（15)穿過(guò)并置于高精度電 子稱(chēng)（11)上的圓孔。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工氣候箱，其特征在于：所述智能控制面板（5)位于箱體 (1)外側(cè)，包括用于控制噴霧加濕裝置（2)和干燥裝置（3)的設(shè)備開(kāi)關(guān)（14)和調(diào)節(jié)旋鈕 (13) 〇6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工氣候箱，其特征在于：所述箱體（1)為透明箱體。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種模擬土體干濕循環(huán)的人工氣候箱，包括箱體、噴霧加濕裝置、干燥裝置、稱(chēng)重及其防護(hù)裝置、智能控制面板。箱體設(shè)有箱門(mén)，稱(chēng)重及其防護(hù)裝置設(shè)置于箱體底部，噴霧加濕裝置裝設(shè)于箱體側(cè)壁上并高于稱(chēng)重及其防護(hù)裝置，干燥裝置裝設(shè)于箱體的頂部，噴霧加濕裝置和干燥裝置均與智能控制面板連接。本實(shí)用新型可通過(guò)調(diào)控加濕噴霧量與干燥溫度及風(fēng)速，模擬自然環(huán)境下土體試樣的干濕循環(huán)過(guò)程。且霧化加濕使土體全表面均勻、緩和吸水增濕；風(fēng)暖干燥使土樣整體溫和并高效減水脫濕；實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)土樣質(zhì)量變化，可間接確定干濕循環(huán)全過(guò)程土體含水率的變化幅度。具有自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單，干濕循環(huán)效果好、效率高等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】G01N33/24
【公開(kāi)號(hào)】CN204832176
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520376450
【發(fā)明人】劉維正, 邱天琦, 瞿帥, 楊向田, 劉靖霄
【申請(qǐng)人】中南大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年6月3日