CN111289164A - 一种发泡材料膨胀力测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发泡材料膨胀力测试装置，包括：发泡反应***，包括反应筒、反应筒盖、压合反应筒的固定架；加载***，包括反力架、与反力架铰接的杠杆横梁，杠杆横梁一端设有砝码盘，另一端设有配重砝码，杠杆横梁上设有传力杆；测量***，包括位移检测装置、压力检测装置、数据采集仪和PC机；试验台，包括支座和台面，台面上设有与反应筒底部配合的限位槽；发泡反应***设置在试验台上，反应筒、反应盖和台面围成反应腔，台面设有注浆孔，注浆孔内设有注浆头；加载***设置在发泡反应***的正上方，传力杆与所述反应筒盖可拆卸连接。本发明能够快速精确测量不同约束荷载作用下发泡材料膨胀力，进而提高工程修复的精度。

Description

一种发泡材料膨胀力测试装置

技术领域

本发明涉及工程材料力学性能测试技术研究领域，特别涉及一种发泡材料膨胀力测试装置。

背景技术

我国基础建设规模巨大，现役及在建公路、铁路、桥梁、大坝等基础设施众多，随着老化、年久失修及自然因素的影响，各类工程病害也不短产生。近年来，非水反应发泡聚氨酯注浆材料由于其具有无水反应、早强、膨胀力大、耐久性强等特点，已广泛的应用于基础工程的抢险与修复加固。而在众多的工程病害中路面、机场道面、地下管道、渠道板及高铁轨道板的下陷等病害是最为常见也是危害最大的，传统的方法是对病害位置进行发泡聚氨酯注浆抬升，但事先要得到发泡聚氨酯的膨胀力参数，进而提高抬升高度的精确度。然而，现有的测量方法是在密闭容器内注浆，通过在反应容器上盖内部安装土压力盒测量发泡聚氨酯膨胀力，这样便是忽略了上部荷载的约束，不符合实际工程情况，并且现有的土压力盒精度及测量结果的准确性都待考虑。

现有技术公开一种自重载荷下注浆充填材料的模板侧压力测试方法(CN104897884B)，采用的测试装置包括试验箱、侧向压力数据采集***和试验箱变形测量支架，试验箱为侧壁密封、上下开口的立方体结构，试验箱的下开口处密封连接有下盖板；侧向压力数据采集***包括多个压力传感器、压力巡检仪和供电电源；试验箱变形测量支架包括第一固定支架和第二固定支架，第一固定支架上的第一连接环与第二固定支架上的第二连接环之间连接有水平钢丝绳，水平钢丝绳上连接有铅垂线，铅垂线底部连接有质量块。该发明提供的方法能够测量模板侧压力值，但在实际工程应用中，注浆充填材料需要承受重力意外的额外载荷，在不同载荷下，注浆充填材料的膨胀参数是确保工程精准修复的依据，但该发明不能测试不同载荷下注浆充填材料的膨胀参数。

因此，亟需一种能够快速精确测量不同约束荷载作用下发泡材料膨胀力的装置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种发泡材料膨胀力测试装置，能够快速精确测量不同约束荷载作用下发泡材料膨胀力，进而提高工程修复的精度。

为了实现上述目的，本发明提供一种发泡材料膨胀力测试装置，包括：

发泡反应***，包括反应筒、与所述反应筒内壁滑动套接的反应筒盖、压合反应筒的固定架；

加载***，包括用于固定支撑的反力架、与反力架铰接的杠杆横梁，所述杠杆横梁远离铰接点一端设有砝码盘，另一端设有配重砝码，所述杠杆横梁上设有传力杆；

测量***，包括检测反应筒盖滑动距离的位移检测装置、检测发泡材料膨胀力的压力检测装置、数据采集仪和PC机，所述位移检测装置和压力检测装置分别通过数据线与数据采集仪连接，所述数据采集仪与PC机电性连接；

试验台，包括支座和台面，所述台面上设有与所述反应筒底部配合的限位槽；

所述发泡反应***设置在所述试验台上，所述反应筒、反应盖和台面围成反应腔，对应地，所述台面上对应反应筒底部的位置设有向所述反应腔注射发泡材料的注浆孔，所述注浆孔内设有注浆头；所述加载***设置在发泡反应***的正上方，所述传力杆与所述反应筒盖可拆卸连接。

优选地，所述固定架包括固定环和反应筒固定螺杆，所述反应筒固定螺杆一端与所述台面连接，所述反应筒固定螺杆另一端与所述固定环可拆卸连接，所述固定环扣压在所述反应筒上端面，使得反应筒与所述台面固定连接。

优选地，所述反应筒固定螺杆至少为两根，所述固定环上均匀设有与所述反应筒固定螺杆连接的螺杆孔。

优选地，所述反应筒固定螺杆另一端与所述固定环通过螺纹可拆卸连接。

优选地，所述固定环上设有与所述反应筒上端面配合的压槽。

优选地，所述反应筒盖的与反应筒筒壁接触的侧面上设有密封圈槽，所述密封圈槽内设有密封圈，用于防止浆料的溢出。

优选地，所述反应筒盖在厚度方向设有排气孔，所述排气孔上设有排气阀。

优选地，所述反应筒盖的厚度为2cm。

优选地，所述反应筒内壁的内径分为两段，与所述台面接触端的内径为第一内径，背离台面一端为第二内径，所述第二内径大于第一内径，以保证反应筒盖与反应筒底部具有一定的空间，防止发泡材料因混合不均匀而结晶，影响膨胀力的测量。

优选地，所述反力架包括反力横梁和两个反力螺杆，所述两个反力螺杆和反力横梁依次首尾连接呈门型框架，所述两个反力螺杆的一端分别与所述台面连接。

优选地，所述杠杆横梁与所述反力横梁铰接，间距铰接点，所述杠杆横梁上设有支耳，所述传力杆一端通过球铰与所述支耳连接。

优选地，所述传力杆另一端与所述反应筒盖通过螺纹可拆卸式连接。

优选地，所述传力杆的中部设有位移检测装置感应架。

优选地，所述压力检测装置设置在反应筒盖与发泡浆料接触的面上，使得发泡材料膨胀力的检测更加准确。

优选地，所述位移检测装置通过固定支架设置在所述固定环上，对应地，所述固定环上设有固定支架安装孔，所述固定支架上设有位移检测装置安装孔。

优选地，所述位移检测装置为位移计，所述压力检测装置为压力传感器，所述压力传感器精度为0.01MPa，量程为10MPa，所述位移计精度为0.01mm，量程为150mm。

优选地，所述注浆头为弯头式，所述注浆头的一端与所述注浆孔可拆卸式连接，所述注浆头的另一端设有控制阀门，所述控制阀门与注浆机连接。

由于本发明采用了以上技术方案，使本申请具备的有益效果在于：

1、本发明的一种发泡材料膨胀力测试装置，该装置能够现实在加载***下不同固定约束作用下发泡材料膨胀力的测量；通过位移检测装置、压力检测装置、数据采集仪数据和PC机连接实现了发泡材料膨胀力和竖向位移的实时测量；且该装置制作简单、操作方便、精度高、成本低、经济实用。

2、本发明的一种发泡材料膨胀力测试装置的加载***，包括用于固定支撑的反力架、与反力架铰接的杠杆横梁，所述杠杆横梁远离铰接点一端设有砝码盘，另一端设有配重砝码，所述杠杆横梁上设有传力杆；所述反力架包括反力横梁和两个反力螺杆，所述两个反力螺杆和反力横梁依次首尾连接呈门型框架，使得本发明的加载***构成杠杆原理式加载，结构组装简单，利用砝码的精确加载，保证测量结果的准确性，同时能够根据加载不同的砝码实现不同固定载荷下发泡材料的膨胀力和竖直位移的测试。

3、本发明的一种发泡材料膨胀力测试装置，传力杆的一端与杠杆横梁球铰，以此来保证传力杆垂直上下活动，传力杆的另一端与反应筒盖通过螺纹栓接，使得实验结束后，方便拆除清理发泡材料，使得本发明提供的装置能够重复利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种发泡材料膨胀力测试装置剖视图；

图2为本发明的固定环的俯视图；

图3为本发明的试验台的俯视图；

附图标记如下：

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下面结合附图以对本发明作进一步描述:

参照图1、图2和图3，本发明提供一种发泡材料膨胀力测试装置，包括：

发泡反应***1，包括反应筒11、与反应筒11内壁滑动套接的反应筒盖12、压合反应筒12的固定架13；

加载***2，包括用于固定支撑的反力架21、与反力架21铰接的杠杆横梁22，杠杆横梁22远离铰接点一端设有砝码盘221，另一端设有配重砝码222，杠杆横梁22上设有传力杆23；

测量***3，包括检测反应筒盖12滑动距离的位移检测装置31、检测发泡材料膨胀力的压力检测装置32、数据采集仪33和PC机34，位移检测装置31和压力检测装置32分别通过数据线35与数据采集仪33连接，数据采集仪33与PC机34电性连接；

试验台4，包括支座41和台面42，台面42上设有与反应筒11底部配合的限位槽421，用于限定反应筒11的位置，防止在测试的过程中发生偏移，使得浆料溢流；

发泡反应***1设置在试验台4上，反应筒11、反应盖12和台面42围成反应腔，对应地，台面42上对应反应筒11底部的位置设有向所述反应腔注射发泡材料的注浆孔422，注浆孔422内设有注浆头5；加载***2设置在发泡反应***1的正上方，传力杆23与反应筒盖12上端可拆卸连接。该装置能够现实在加载***2下不同固定约束作用下发泡材料膨胀力的测量；通过位移检测装置31、压力检测装置32、数据采集仪33数据和PC机34连接实现了发泡材料膨胀力和竖向位移的实时测量；且该装置制作简单、操作方便、精度高、成本低、经济实用。

需要说明的是，反应筒11内壁与限位槽421依靠公差配合实现密封。

作为优选的实施例，参照图1，固定架13包括固定环131和反应筒固定螺杆132，反应筒固定螺杆132一端与台面42连接，反应筒固定螺杆132另一端与固定环131可拆卸连接，固定环131扣压在反应筒11上端面，使得反应筒11与台面42固定连接。

作为优选的实施例，反应筒固定螺杆132至少为两根，固定环131上均匀设有与反应筒固定螺杆132连接的螺杆孔1312，在本实施例中反应筒固定螺杆132的数量为四个，对应地，参照图2，固定环131上均匀的设有四个与反应筒固定螺杆132连接的螺杆孔1312，在台面42上也均匀的这有四个与反应筒固定螺杆132另一端连接的第一连接孔423。

作为优选的实施例，参照图1，反应筒固定螺杆132另一端与固定环131通过螺纹可拆卸连接,且其上设有锁紧螺母。

作为优选的实施例，固定环131上设有与反应筒11上端面配合的压槽，使得固定环131的压合稳固，不易偏移。

作为优选的实施例，反应筒盖12的与反应筒11筒壁接触的侧面上设有密封圈槽，所述密封圈槽内设有密封圈14，用于防止浆料的溢出。

作为优选的实施例，反应筒盖12在厚度方向设有排气孔，排气孔上设有排气阀15。

作为优选的实施例，反应筒盖12的厚度为2cm。

作为优选的实施例，反应筒11内壁的内径分为两段，与台面42接触端的内径为第一内径，背离台面42一端为第二内径，第二内径大于第一内径，以保证反应筒盖12与反应筒11底部具有一定的空间，防止发泡材料因混合不均匀而结晶，影响膨胀力的测量。

作为优选的实施例，反力架21包括反力横梁211和两个反力螺杆212，两个反力螺杆212和反力横梁211依次首尾连接呈门型框架，两个反力螺杆212的一端分别与台面42上的第二连接孔424连接，在本实施例中，所述发力横梁211两端与两个反力螺杆212连接采用螺纹连接的方式，且两端分别设有用于紧固的锁紧螺母，使得反力架21能够稳固支撑加载***2。

作为优选的实施例，杠杆横梁22与反力横梁211铰接，间距铰接点，杠杆横梁22上设有支耳223，传力杆23一端与支耳223球铰，以此来保证传力杆23垂直上下活动，传力杆23另一端端与反应筒盖12通过螺纹相互栓接，使得实验结束后，方便拆除整个装置，便于清理发泡材料，使得本发明提供的装置能够重复利用。

作为优选的实施例，参照图1，传力杆23的中部设有位移检测装置感应架231，使得本测试装置结构紧凑。

作为优选的实施例，压力检测装置32设置在反应筒盖12与发泡浆料接触的面上，直接与发泡材料接触，使得膨胀力的检测更加准确。需要说明的是，压力检测装置32数据线35通过密封橡胶塞36引出反应筒盖12，用于防止浆料从数据线孔溢出。

作为优选的实施例，位移检测装置31通过固定支架设置在固定环131上，对应地，固定环131上设有固定支架安装孔1311，所述固定支架上设有位移检测装置安装孔。

作为优选的实施例，位移检测装置31为位移计，压力检测装置32为压力传感器，所述压力传感器精度为0.01MPa，量程为10MPa，所述位移计精度为0.01mm，量程为150mm，保证竖直位移和膨胀力的测量准确性。

作为优选的实施例，注浆头5为弯头式，以此来缓冲注浆压力，注浆头5的一端与所述注浆孔可拆卸式连接，注浆头5的另一端设有控制阀门，所述控制阀门与注浆机连接。

作为优选的实施例，砝码盘221、杠杆横梁22、反力架21、反应筒11、反应筒固定螺杆132、反力螺杆212、反应筒盖12、台面42及注浆头5的材质均为不锈钢，防止本测试装置被锈蚀，增强装置寿命。

本发明的的操作使用过程如下：

步骤1:首先，根据需求将反力架21和杠杆横梁22组装好，然后在反应筒11内壁涂一层黄油润滑，把反应筒11放入试验台4面板42上的限位槽421中，用反应筒固定螺杆132、螺帽及固定环131将反应筒11固定在试验台4面板42上；

步骤2:将位移检测装置31的固定支架安装在固定环131的上的固定支架安装孔1311内，连接传力杆23与反应筒盖12，反应筒盖12周圈套上密封圈14，并把反应筒盖12放置在反应筒11内，调节位移检测装置31使之与传力杆23中间的位移检测装置感应架接触；

步骤3:将位移检测装置31和压力检测装置32通过数据线35与数据采集仪33、PC机34相连接，调节好PC机34中的采集软件；

步骤4:打开排气阀15和注浆头5的控制阀门，在砝码盘221中加预设的砝码，根据试验所需计算好注浆量然后通过注浆设备从注浆头5向反应筒11内注浆，同时PC机数据采集软件点击开始采集数据，注浆完毕关闭注浆头5处控制阀门，当反应筒盖12的排气阀15处欲有浆液冒出时关闭注浆头5的控制阀门，待压力检测装置数据稳定或者达到分值后减小一段后停止试验；

步骤5:改变注浆量和砝码质量重复上述步骤，这样就可以得到膨胀力和位移与约束荷载和发泡材料之间的关系，为实际工程提供参考。

以上是本发明的详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法以及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种发泡材料膨胀力测试装置，其特征在于，包括：

发泡反应***，包括反应筒、与所述反应筒内壁滑动套接的反应筒盖、压合反应筒的固定架；

加载***，包括用于固定支撑的反力架、与反力架铰接的杠杆横梁，所述杠杆横梁远离铰接点一端设有砝码盘，另一端设有配重砝码，所述杠杆横梁上设有传力杆；

测量***，包括检测反应筒盖滑动距离的位移检测装置、检测发泡材料膨胀力的压力检测装置、数据采集仪和PC机，所述位移检测装置和压力检测装置分别通过数据线与数据采集仪连接，所述数据采集仪与PC机电性连接；

试验台，包括支座和台面，所述台面上设有与所述反应筒底部配合的限位槽；

所述发泡反应***设置在所述试验台上，所述反应筒、反应盖和台面围成反应腔，对应地，所述台面上对应反应筒底部的位置设有向所述反应腔注射发泡材料的注浆孔，所述注浆孔内设有注浆头；所述加载***设置在发泡反应***的正上方，所述传力杆与所述反应筒盖可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的一种发泡材料膨胀力测试装置，其特征在于，所述固定架包括固定环和反应筒固定螺杆，所述反应筒固定螺杆一端与所述台面连接，所述反应筒固定螺杆另一端与所述固定环可拆卸连接，所述固定环扣压在所述反应筒上端面。

3.根据权利要求2所述的一种发泡材料膨胀力测试装置，其特征在于，所述反应筒固定螺杆至少为两根，所述固定环上均匀设有与所述反应筒固定螺杆连接的螺杆孔。

4.根据权利要求2或3所述的一种发泡材料膨胀力测试装置，其特征在于，所述反应筒固定螺杆另一端与所述固定环通过螺纹可拆卸连接。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种发泡材料膨胀力测试装置，其特征在于，所述反应筒盖的与反应筒筒壁接触的侧面上设有密封圈槽，所述密封圈槽内设有密封圈。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种发泡材料膨胀力测试装置，其特征在于，所述反应筒盖在厚度方向设有排气孔，所述排气孔上设有排气阀。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的一种发泡材料膨胀力测试装置，其特征在于，所述反应筒内壁的内径分为两段，与所述台面接触端的内径为第一内径，背离台面一端为第二内径，所述第二内径大于第一内径。

8.根据权利要求1所述的一种发泡材料膨胀力测试装置，其特征在于，所述反力架包括反力横梁和两个反力螺杆，所述两个反力螺杆和反力横梁依次首尾连接呈门型框架，所述两个反力螺杆的一端分别与所述台面连接。

9.根据权利要求8所述的一种发泡材料膨胀力测试装置，其特征在于，所述杠杆横梁与所述反力横梁铰接，间距铰接点，所述杠杆横梁上设有支耳，所述传力杆一端通过与所述支耳球铰。

10.根据权利要求2或3所述的一种发泡材料膨胀力测试装置，其特征在于，所述位移检测装置通过固定支架设置在所述固定环上，对应地，所述固定环上设有固定支架安装孔，所述固定支架上设有位移检测装置安装孔。

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