本發(fā)明屬于土木工程領(lǐng)域，具體涉及一種人工粗顆粒土成型儀，用于制備成型可控制級配及顆粒強度的人工粗顆粒土模擬粗顆粒土。

背景技術(shù)：

粗顆粒土被廣泛應(yīng)用于水利、港口、交通等巖土工程的建設(shè)中，因而國內(nèi)外學者對粗顆粒土開展了大量的研究，但是天然堆石料自身性質(zhì)比較復雜，不易定量研究，因而采用理想化的可控制級配及顆粒強度的人工粗顆粒土模擬粗顆粒土顯得非常有意義。

常見的人工模擬粗顆粒土的研究中，土顆粒通常采用玻璃球、鋼珠或水泥球等，其中，玻璃球和鋼珠的彈性模量、泊松比等參數(shù)與天然堆石料相差較大，同時并不能結(jié)合需要調(diào)整顆粒強度，因而不能很好的模擬天然粗顆粒土的相關(guān)性質(zhì)。目前，人工模擬粗顆粒土多采用水泥球或橢球，由水泥凈漿或水泥漿適當摻入其他材料制備而成。水泥顆粒之間粘性差，水泥球很難成型，制備比較困難，而且，往往需求量比較大。因此，水泥球制備成為一個難題。如采用人工搓制方法，可以成型，但費時費力，不能滿足實驗的需求。也有采用上下半球模具分別澆筑，后將上下模具疊合，形成水泥球。但是，這種方法制備的水泥球整體性差、中間接觸部分結(jié)合不牢、制備速度較慢，而且需要大量模具。

本發(fā)明公開了一種制備人工粗顆粒土顆粒成型設(shè)備，輕便便于攜帶，可做不同直徑的圓形和橢球形人工粗顆粒土，成功解決人工粗顆粒土速度慢和中間結(jié)合的不牢的問題，為粗顆粒土的研究奠定了實驗基礎(chǔ)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種輕便便于攜帶，可做不同直徑的圓形和橢球形人工粗顆粒土，成功解決人工粗顆粒土速度慢和中間結(jié)合的不牢的問題的人工粗顆粒土成型儀。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種人工粗顆粒土成型儀，包括加載裝置、成型裝置和輔助填料裝置，其中，

所述的加載裝置用于給所述成型裝置提供擠壓力；

所述成型裝置包括上模具和下模具，所述上模具和下模具相對設(shè)置，分別用于成型待制備的人工粗顆粒土的上半部分和下半部分；

所述輔助填料裝置用于加料。

所述加載裝置包括加載底座、設(shè)置于所述加載底座上方的支撐桿、設(shè)置于所述支撐桿上可上下滑動的壓頭和與所述壓頭相連的手壓桿，通過所述手壓桿施加壓力。

所述上模具包括上模具底座和設(shè)置于所述上模具表面的若干上模型桿，每個上模型干上設(shè)置有上模型槽，每個上模型槽的大小各自獨立地根據(jù)所述成型的人工粗顆粒土的大小進行設(shè)定；所述下模具包括下模具底座和設(shè)置于所述下模具表面的若干下模型桿，每個下模型桿上分別設(shè)置有下模型槽，當所述上模具和下模具相對設(shè)置時，所述下模型桿的數(shù)目和下模型槽的大小分別與所述上模型桿的數(shù)目和上模型槽的大小相對應(yīng)。

所述上模具和下模具的兩側(cè)分別設(shè)置有上定位桿和下定位桿，當所述上模具和下模具相對設(shè)置時，所述上定位桿和下定位桿卡合，用于精確定位所述成型裝置的位置。

優(yōu)選地，上定位桿的頂端設(shè)置有定位槽，所述下定位桿的頂端設(shè)置有定位突起，所述定位槽與所述定位突起相適配。

進一步優(yōu)選地，所述定位槽為倒圓錐形，所述定位突起為圓錐形。

所述輔助填料裝置包括進料漏斗和加料矩形套筒，所述加料矩形套筒設(shè)置于所述下模具的周圍，其高度高于所述下成型模具。

本發(fā)明進一步提出了上述成型儀的使用方法：將下模具設(shè)置于加載裝置上，在所述下模具的頂端鋪上保鮮膜，然后在所述下模具的周圍放置加料桶，所述加料筒的高度高于所述下模具的頂面；用下料斗將調(diào)制好預定質(zhì)量的料加入加料筒中，使料平鋪均勻；再用相同大小的保鮮膜鋪在料上面；放置上模具，利用定位裝置使所述上模具和下模具相對設(shè)置。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的人工粗顆粒土成型儀通過更改上模具和下模具的上模型槽和下模型槽的尺寸可做不同直徑的球形或橢球形人工粗顆粒土，當所需的粗顆粒土尺寸改變時，只需要替換上模具和下模具即可。利用本發(fā)明可以解決制作人工粗顆粒土上下半球中間結(jié)合的不牢的問題，同時可以大大提高人工粗顆粒土制作速度。

另外，由于在制備過程中，上模具和下模具所開設(shè)的上模型槽和下模型槽的整體尺寸是一樣的，唯一不同的是成型裝置的上模型槽和下模型槽大小不同而已，如果每次稱取相同質(zhì)量的料，那么基本可以保證成型后每個小球或橢球的質(zhì)量和密實度相同，從而保證同一批制備的粗顆粒土具有相同的性質(zhì)。

再一方面，在制備過程中可以通過控制外摻劑和水泥強度調(diào)節(jié)顆粒強度，具體而言，如果想要制作低強度的顆粒，則可以多摻入一些雜質(zhì)同時使用低強度的水泥，同時為了測定據(jù)其具體強度，我們往往會取相同配合比的料，按照國家規(guī)范要求，制成標準試塊，并在標準條件下進行養(yǎng)護，測定該配合比下的真實強度，從而最終達到調(diào)節(jié)顆粒強度的目的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的人工粗顆粒土成型儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2(a)～(c)為上模具的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，(a)為上模具俯視圖，(b)為上模具正視圖；(c)為上模具側(cè)視圖；

圖3(a)～(c)為下模具的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，(a)為下模具俯視圖，(b)為下模具正視圖；(c)為下模具側(cè)視圖；

圖4為加料矩形套筒的結(jié)構(gòu)意圖。

具體實施方式

下面通過具體的實施例詳細說明本發(fā)明。

如圖1所示，本實施例提出了一種人工粗顆粒土成型儀，包括加載裝置、成型裝置和輔助填料裝置，其中，加載裝置用于給成型裝置提供擠壓力，包括加載底座101、設(shè)置于加載底座上方的支撐桿102、設(shè)置于支撐桿上可上下滑動的壓頭103和與壓頭相連的手壓桿104，通過手壓桿施加壓力。

成型裝置包括上模具202和下模具201，上模具202和下模具201相對設(shè)置，分別用于成型待制備的人工粗顆粒土的上半部分和下半部分。如圖2(a)～(c)和圖3(a)～(c)所示，上模具202包括上模具底座205和設(shè)置于上模具表面的若干上模型桿206，每個上模型干上設(shè)置有上模型槽207，每個上模型槽的大小各自獨立地根據(jù)成型的人工粗顆粒土的大小進行設(shè)定(圖示為每個槽相同)；下模具201包括下模具底座208和設(shè)置于下模具表面的若干下模型桿209，每個下模型桿上分別設(shè)置有下模型槽210，當上模具和下模具相對設(shè)置時，下模型桿的數(shù)目和下模型槽的大小分別與上模型桿的數(shù)目和上模型槽的大小相對應(yīng)。上模具和下模具的兩側(cè)分別設(shè)置有上定位桿203和下定位桿204，上定位桿的頂端設(shè)置有定位槽211，下定位桿的頂端設(shè)置有定位突起212，在一種實施方式中，定位槽為倒圓錐形，定位突起為圓錐形，定位槽與定位突起相適配，當上模具和下模具相對設(shè)置時，上定位桿和下定位桿卡合，用于精確定位成型裝置的位置。

輔助填料裝置用于加料，包括進料漏斗301和加料矩形套筒302，加料矩形套筒302設(shè)置于下模具的周圍，其高度高于下成型模具。

在使用時，結(jié)合制樣配料，稱取比待制備的人工粗顆粒土體積稍微偏多的料(具體可通過試驗確定)；把帶底座的下模具201放在加載底座101中心位置上，在下模具201頂端放置一層保鮮膜，把矩形加料套筒302套在下成型模具周圍；用下料斗301把料倒入矩形加料套筒302內(nèi)加滿；再在加的料上方放置一層保鮮膜；再把上成型模202具通過錐形定位桿203，放在下成型模具上；確定位置準確后，再用加載設(shè)備擠壓上成型模具成型，確保上下模具201、202壓得足夠緊，且中心位置在同一直線上；收回加載裝置，取下上成型裝置201；分別取下保鮮膜，取出成型的水泥球，小球成型；按水泥養(yǎng)護標準，養(yǎng)護水泥球，直至滿足相應(yīng)要求。

本發(fā)明提供的人工粗顆粒土成型儀通過更改上模具和下模具的上模型槽和下模型槽的尺寸可做不同直徑的球形或橢球形人工粗顆粒土，當所需的粗顆粒土尺寸改變時，只需要替換上模具和下模具即可。利用本發(fā)明可以解決制作人工粗顆粒土上下半球中間結(jié)合的不牢的問題，同時可以大大提高人工粗顆粒土制作速度。

另外，由于在制備過程中，上模具和下模具所開設(shè)的上模型槽和下模型槽的整體尺寸是一樣的，唯一不同的是成型裝置的上模型槽和下模型槽大小不同而已，如果每次稱取相同質(zhì)量的料，那么基本可以保證成型后每個小球或橢球的質(zhì)量和密實度相同，從而保證同一批制備的粗顆粒土具有相同的性質(zhì)。

再一方面，在制備過程中可以通過控制外摻劑和水泥強度調(diào)節(jié)顆粒強度，具體而言，如果想要制作低強度的顆粒，則可以多摻入一些雜質(zhì)同時使用低強度的水泥，同時為了測定據(jù)其具體強度，我們往往會取相同配合比的料，按照國家規(guī)范要求，制成標準試塊，并在標準條件下進行養(yǎng)護，測定該配合比下的真實強度，從而最終達到調(diào)節(jié)顆粒強度的目的。