专利摘要

本发明公开了一种CT测试膨胀桩周珊瑚砂挤压过程的装置及使用方法，该发明针对珊瑚砂颗粒的破碎过程不便观察，无法良好总结珊瑚砂受力破碎特性的问题，通过观测珊瑚砂在不同膨胀剂浓度的膨胀混凝土作用下的破碎过程，模拟在实际工程中珊瑚砂成桩破碎受力机理及力学响应，可定量研究珊瑚砂不同等级力不同方向荷载作用下的力学响应及变形情况，通过研究实验过程中珊瑚砂的压缩沉降量、形状、粒径与荷载值的对应关系，从而得出珊瑚砂在受力情况下的破碎特性。解决了受力情况下珊瑚砂破碎过程的观察问题，得到了珊瑚砂不同等级不同方向荷载下的力学响应及变形情况，对于研究总结珊瑚砂受力破碎特性具有广泛的工程实践意义及应用前景。

权利要求

1.一种CT测试膨胀桩周珊瑚砂挤压过程的装置的使用方法，其特征在于：它包括测试筒（1），测试筒（1）为上下表面开口的中空圆筒结构；测试筒（1）上下表面均与透明的盖板（2）接触配合；测试筒（1）外表面包裹有碳纤维布（3）；测试筒（1）内设置有预留管（13），预留管（13）的圆心与测试筒（1）的圆心相同；预留管（13）与测试筒（1）的间隙内填入珊瑚砂（4），预留管（13）内填入膨胀混凝土浆（6）；测试筒（1）内部横向和纵向均匀设置有多个传感定位片（14）；传感定位片（14）与外部的终端设备（16）连接，终端设备（16）包括电脑和CT机；

上述一种CT测试膨胀桩周珊瑚砂挤压过程的装置的使用方法步骤如下：

Step1：材料准备：准备测试筒（1），预留管（13），透明盖板（2），碳纤维布（3），压力传感片（5），螺纹杆（7），视窗（8），微型夜视摄像头（9），绝缘胶，AB胶，圆硅胶垫（10），大胶带，PC片，珊瑚砂（4），膨胀混凝土浆（6），电脑，CT机；

Step2：切割测试筒：切割直径为25cm，高度为40cm的测试筒（1），然后在管壁从底部开始每隔10cm开一个孔洞；

Step3：安装视窗：所述视窗（8）是长度为7.5cm，边长为2.5cm的pc材质空心透明块状体，内部每隔2.5cm设置一个微型夜视摄像头（9），共三个摄像头，将放置好微型夜视摄像头（9）的视窗（8）头部用AB胶与测试筒（1）壁上的孔洞口粘接；

Step4：裹碳纤维布：利用高为40cm，直径为25cm的测试筒为载体，使用碳纤维布（3）配合AB胶形成高强侧限，并用剪刀把视窗（8）部分的碳纤维布剪去；

Step5：粘接测试筒底部：将测试筒（1）底部放置到透明盖板（2）上的凹槽里，用AB胶进行粘接固定，用绝缘胶填满凹槽；

Step6：放置预留管：将预留管（13）放置到测试筒（1）内，使预留管（13）的圆心与测试筒（1）的圆心一致；

Step7：制作传感定位片：用502胶水粘在宽2cm长15cm的PC长条片（12）上，同等大小的圆硅胶垫（10）用502胶水粘贴在压力传感片（5）受力头部，再用502胶水将直径为2cm的PC圆片（11）贴在压力传感片（5）头部，最后用大胶带缠绕固定组成一个传感定位片（14）；

Step8：放置传感定位片：将珊瑚砂（4）和膨胀混凝土浆（6）从底部开始竖向每隔10cm水平布置1个传感定位片（14），共布置4个；在30cm的水平面上将试样同一横截面划分成半径为2.5cm，5cm，7.5cm，10cm，12.5cm的五个圈层，在每个圈层上分别在两个方向横向和纵向布置5个传感定位片（14）；

Step9：倒入膨胀混凝土浆：将调配好膨胀剂含量的膨胀混凝土浆（6）倒入预留管（13）内，然后将预留管（13）缓慢旋转拔出；

Step10：对珊瑚砂（4）进行三次CT扫描，分别是：第一次扫描：刚把混凝土灌进去，混凝土处于液态时；第二次扫描：3h后混凝土初凝时；第三次扫描：21天后，混凝土终凝后；

Step11：通过摄像头和电脑记录的珊瑚砂（4）受力情况下变化图像及受力变化图，以及CT机观测珊瑚砂（4）变形结果，定量研究珊瑚砂（4）不同等级力不同方向荷载作用下的力学响应及变形情况，通过研究实验过程中珊瑚砂（4）的压缩沉降量、形状、粒径与荷载值的对应关系，从而得出珊瑚砂（4）在受力情况下的破碎特性。

2.根据权利要求1所述的一种CT测试膨胀桩周珊瑚砂挤压过程的装置的使用方法，其特征在于：所述测试筒（1）的管壁沿竖直方向等距开设有数个孔洞，孔洞顶部留有凹槽。

3.根据权利要求1所述的一种CT测试膨胀桩周珊瑚砂挤压过程的装置的使用方法，其特征在于：所述盖板（2）的表面开设有圆形凹槽，凹槽内开设有槽孔，测试筒（1）与凹槽配合；盖板（2）的四角开设有螺纹孔，上下底面的两块盖板（2）通过螺纹杆（7）和螺母（15）连接。

4.根据权利要求1所述的一种CT测试膨胀桩周珊瑚砂挤压过程的装置的使用方法，其特征在于：所述传感定位片（14）包括PC长条片（12），PC长条片（12）表面设置有压力传感片（5），压力传感片（5）头部设置有PC圆片（11）；PC圆片（11）和压力传感片（5）头部之间设置有圆硅胶垫（10）。

5.根据权利要求2所述的一种CT测试膨胀桩周珊瑚砂挤压过程的装置的使用方法，其特征在于：所述测试筒（1）管壁上的孔洞内设置有视窗（8）；视窗（8）为PC材质的空心透明块状结构，视窗（8）内部等距设置有数个微型夜视摄像头（9），微型夜视摄像头（9）的连接线从测试筒（1）管壁上的孔洞顶部的凹槽内伸出，与电脑连接。

6.根据权利要求5所述的一种CT测试膨胀桩周珊瑚砂挤压过程的装置的使用方法，其特征在于：所述视窗（8）头部为弧形，与测试筒（1）预留孔洞的弧面相互配合。

说明书

技术领域

本发明涉及珊瑚砂受力情况下的破碎特性试验设备领域，具体涉及一种CT测试膨胀桩周珊瑚砂挤压过程的装置及使用方法。

背景技术

远海工程建设大多远离大陆，交通不便，如果用船只从大陆运输天然砂石一定会加大建设成本，延长工期，对远海工程建设和发展造成不利的影响。因此，要尽量多的使用海洋建筑材料，如何有效利用海岛大量存在的珊瑚砂为远海工程服务是迫切需要解决的难题。

珊瑚砂是珊瑚礁上主要的地基土，其性质与普通陆源砂有明显差异，主要是化学成分、形成历史、搬运条件等因素的不同导致。远海岛礁陆域吹填后珊瑚砂地基的固结沉降周期短，可以预见的是，岛礁的建构筑物地基基础将发生一定程度的沉降危害。珊瑚砂具有棱角度高、多空隙（含有内孔隙）、形状不规则等特点，导致具有强度低、易破碎的特性，使其工程特性与一般的陆源砂有显著差异。此外，珊瑚砂颗粒在高压力下，易在桩端力层等部位发生颗粒破碎的现象，引起土层压缩性变大及强度软化，进而使地基基础发生较大的变形，并最终导致结构整体失稳破坏。

针对珊瑚砂颗粒在具有强度低、易破碎的特性，但珊瑚砂颗粒的破碎过程不好全面观察进而无法良好总结珊瑚砂受力破碎特性的问题，提出一种研发CT测试珊瑚砂成桩破碎过程的装置及测试技术，本装置可以模拟在实际工程中珊瑚砂受力，得出珊瑚砂受力情况下变化图像及受力变化图，从而得出珊瑚砂的受力破碎特性，本装置通过摄像头观测的珊瑚砂的变形过程，压力传感片记录受力变化，通过CT机观测珊瑚砂变形结果，能够较好地总结珊瑚砂的受力变形特性，有效解决海岛建设工程中存在的上述工程问题，具有广泛的工程实践意义及应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种CT测试膨胀桩周珊瑚砂挤压过程的装置及使用方法，针对珊瑚砂具有棱角度高、多空隙（含有内孔隙）、形状不规则等特点，通过观测珊瑚砂在不同膨胀剂浓度的膨胀混凝土作用下的破碎过程，模拟在实际工程中珊瑚砂成桩破碎受力机理及力学响应，可定量研究珊瑚砂不同等级力不同方向荷载作用下的力学响应及变形情况，通过研究实验过程中珊瑚砂的压缩沉降量、形状、粒径与荷载值的对应关系，从而得出珊瑚砂在受力情况下的破碎特性。有效解决了受力情况下珊瑚砂破碎过程的观察问题，还可以得到珊瑚砂不同等级力不同方向荷载下的力学响应及变形情况，对于研究总结珊瑚砂受力破碎特性提供有效参考材料，具有广泛的工程实践意义及应用前景。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种CT测试膨胀桩周珊瑚砂挤压过程的装置，它包括上下表面开口的测试筒，测试筒上下表面均与盖板接触配合；测试筒外表面包裹有碳纤维布；测试筒内设置有预留管，预留管的圆心与测试筒的圆心相同；预留管与测试筒的间隙内填入珊瑚砂，预留管内填入膨胀混凝土浆；测试筒内部横向和纵向均匀设置有多个传感定位片；传感定位片与外部的终端设备连接，终端设备包括电脑和CT机。

所述测试筒的管壁沿竖直方向等距开设有数个孔洞，孔洞顶部留有凹槽。

所述盖板的表面开设有圆形凹槽，凹槽内开设有槽孔，测试筒与凹槽配合；盖板的四角开设有螺纹孔，上下底面的两块盖板通过螺纹杆和螺母连接。

所述压力传感定位片包括PC长条片，PC长条片表面设置有压力传感片，压力传感片头部设置有PC圆片；PC圆片和压力传感片头部之间设置有圆硅胶垫。

所述测试筒管壁上的孔洞内设置有视窗；视窗为PC材质的空心透明块状结构，视窗内部等距设置有数个微型夜视摄像头，微型夜视摄像头的连接线从测试筒管壁上的孔洞顶部的凹槽内伸出，与电脑连接。

所述视窗头部为弧形，与测试筒预留孔洞的弧面相互配合。

所述的一种CT测试膨胀桩周珊瑚砂挤压过程的装置的使用方法，它包括以下步骤：

Step1：材料准备：准备测试筒，预留管，透明亚克力板，碳纤维布，压力传感片，螺纹杆，视窗，微型夜视摄像头，绝缘胶，AB胶，圆硅胶垫，大胶带，pc片，珊瑚砂，膨胀混凝土浆，电脑，CT机等设备；

Step2：切割测试筒：切割直径为25cm，高度40cm的测试筒，然后在管壁从底部开始每隔10cm开一个孔洞；

Step3：安装视窗：所述视窗是长度,7.5cm，边长为2.5cm的pc材质空心透明块状体，内部每隔2.5cm设置一个微型夜视摄像头，共三个摄像头，将放置好微型夜视摄像头的视窗头部用AB胶与测试筒壁上的孔洞口粘接；

Step4：裹碳纤维布：利用高为40cm，直径为25cm的测试筒为载体，使用碳纤维布配合AB胶形成高强侧限，并用剪刀把视窗部分的碳纤维布剪去；

Step5：粘接测试筒底部：将测试筒底部放置到透明盖板上的凹槽里，用AB胶进行粘接固定，用绝缘胶填满凹槽；

Step6：放置预留管：将预留管放置到测试筒内，使预留管的圆心与测试筒的圆心一致；

Step7：制作压力传感定位片：用502胶水粘在宽2cm长15cm的PC长条片上，同等大小的圆硅胶垫用502胶水粘贴在压力传感片受力头部，再用502胶水将直径为2cm的PC圆片贴在压力传感片头部，最后用大胶带缠绕固定组成一个压力传感定位片；

Step8：放置压力传感定位片：将珊瑚砂和膨胀混凝土浆从底部开始竖向每隔10cm水平布置1个压力传感定位片，共布置4个；在30cm的水平面上将试样同一横截面划分成半径为2.5cm，5cm，7.5cm，10cm，12.5cm的五个圈层，在每个圈层上分别在两个方向横向和纵向布置5个压力传感定位片；

Step9：倒入膨胀混凝土浆：将调配好膨胀剂含量的膨胀混凝土浆倒入预留管内，然后将预留管缓慢旋转拔出；

Step10：对珊瑚砂进行三次CT扫描，分别是：第一次扫描：刚把混凝土灌进去，混凝土处于液态时；第二次扫描：3h后混凝土初凝时；第三次扫描：21天后，混凝土终凝后；

Step11：通过摄像头和电脑记录的珊瑚砂受力情况下变化图像及受力变化图，以及 CT机观测珊瑚砂变形结果，定量研究珊瑚砂不同等级力不同方向荷载作用下的力学响应及变形情况，通过研究实验过程中珊瑚砂的压缩沉降量、形状、粒径与荷载值的对应关系，从而得出珊瑚砂在受力情况下的破碎特性。

本发明有如下有益效果：

1、在测试筒上包裹碳纤维布，因为碳纤维布抗拉能力强，可以给测试筒提供较大的约束力，防止测试筒被膨胀混凝土膨胀破坏。

2、所述AB胶可以让测试筒和透明盖板连接起来，用绝缘胶将凹槽填满，防止水泥浆中的液体从缝隙中流出。

3、所述视窗为高强度高透明度长方体，摄像头可以观测到同一水平面的四个方位的珊瑚砂的破碎情况；视窗的头部为空心，可以让微型摄像头的连接线伸出筒外与电脑连接，可以实现珊瑚砂破碎的实时监控。

4、所述的摄像头为微型夜视摄像头，可以在黑暗情况下清晰记录珊瑚砂的破碎过程。

5、所述透明盖板四个角预留的孔径可以防止膨胀混凝土浆的应力释放，表面有一个圆形凹槽可以防止测试筒错位滑动。亚克力板为透明高强亚克力板，其目的在于保证在实验过程中可实时观察监测到测试筒内部填充物的变形和破碎区域情况并防止自身破碎。

6、所述预留管可以在测试筒装满珊瑚砂的情况下预留一个孔洞，孔径可以通过更换不同直径的预留管改变，从而研究不同直径膨胀锚固体下的珊瑚砂破碎现象。

7、在水平不同圈层径向和环向布置压力传感片，可以测得同一水平面上不同圈层径向和环向的膨胀混凝土膨胀应力和对珊瑚砂的挤压力，在竖直不同圈层布置压力传感片可以测得竖向的混凝土膨胀应力和对珊瑚砂的压力，可以研究得到膨胀混凝土桩体力在珊瑚砂中的传递过程。

8、所述PC长条片可以定位压力传感器，避免压力传感片受膨胀作用改变位置。

9、所述圆硅胶垫可以将PC圆片所受到的力完整的传递到压力传感片上。

10、所述测试筒顶部开设凹槽，可以让筒体内部的压力传感定位片的连接线牵出与电脑连接。

11、使用膨胀剂含量不同的膨胀混凝土进行对照试验，可以测得不同膨胀剂含量下桩周珊瑚砂压碎情况。

12、三个阶段CT扫描可以观测到桶内不同阶段膨胀混凝土浆对桩周珊瑚砂的挤密压实情况。

附图说明

图1为本发明装置的整体示意图；

图2为本发明装置的透明盖板的俯视结构示意图；

图3为本发明装置的侧面压力传感片及视窗布置的侧视示意图；

图4为本发明装置的顶部及底部压力传感定位片的布置示意图；

图5为本发明装置的压力传感定位片结构示意图。

图中附图标记为：测试筒1，盖板2，碳纤维布3，珊瑚砂4，压力传感片5，膨胀混凝土浆6，螺纹杆7，视窗8，微型夜视摄像头9，圆硅胶垫10，PC圆片11，PC长条片12，预留管13，压力传感定位片14，螺母15，终端设备16。

具体实施方式

如图1~图5中，一种CT测试膨胀桩周珊瑚砂4挤压过程的装置，它包括上下表面开口的测试筒1，测试筒1上下表面均与盖板2接触配合；测试筒1外表面包裹有碳纤维布3；测试筒1内设置有预留管13，预留管13的圆心与测试筒1的圆心相同；预留管13与测试筒1的间隙内填入珊瑚砂4，预留管13内填入膨胀混凝土浆6；测试筒1内部横向和纵向均匀设置有多个传感定位片；传感定位片与外部的终端设备16连接，终端设备16包括电脑和CT机。

优选的，测试筒1的管壁沿竖直方向等距开设有数个孔洞，孔洞顶部留有凹槽。

优选的，盖板2的表面开设有圆形凹槽，凹槽内开设有槽孔，测试筒1与凹槽配合；盖板2的四角开设有螺纹孔，上下底面的两块盖板2通过螺纹杆7和螺母15连接。

优选的，压力传感定位片14包括PC长条片12，PC长条片12表面设置有压力传感片5，压力传感片5头部设置有PC圆片11；PC圆片11和压力传感片5头部之间设置有圆硅胶垫10。

优选的，测试筒1管壁上的孔洞内设置有视窗8；视窗8为PC材质的空心透明块状结构，视窗8内部等距设置有数个微型夜视摄像头9，微型夜视摄像头9的连接线从测试筒1管壁上的孔洞顶部的凹槽内伸出，与电脑连接。

优选的，视窗8头部为弧形，与测试筒1预留孔洞的弧面相互配合。

优选的，上述一种CT测试膨胀桩周珊瑚砂4挤压过程的装置的使用方法，它包括以下步骤：

Step1：材料准备：准备测试筒1，预留管13，透明亚克力板，碳纤维布3，压力传感片5，螺纹杆7，视窗8，微型夜视摄像头9，绝缘胶，AB胶，圆硅胶垫10，大胶带，pc片，珊瑚砂4，膨胀混凝土浆6，电脑，CT机等设备；

Step2：切割测试筒1：切割直径为25cm，高度40cm的测试筒1，然后在管壁从底部开始每隔10cm开一个孔洞；

Step3：安装视窗8：优选的，视窗8是长度,7.5cm，边长为2.5cm的pc材质空心透明块状体，内部每隔2.5cm设置一个微型夜视摄像头9，共三个摄像头，将放置好微型夜视摄像头9的视窗8头部用AB胶与测试筒1壁上的孔洞口粘接；

Step4：裹碳纤维布3：利用高为40cm，直径为25cm的测试筒1为载体，使用碳纤维布3配合AB胶形成高强侧限，并用剪刀把视窗8部分的碳纤维布3剪去；

Step5：粘接测试筒1底部：将测试筒1底部放置到透明盖板2上的凹槽里，用AB胶进行粘接固定，用绝缘胶填满凹槽；

Step6：放置预留管13：将预留管13放置到测试筒1内，使预留管13的圆心与测试筒1的圆心一致；

Step7：制作压力传感定位片14：用502胶水粘在宽2cm长15cm的PC长条片12上，同等大小的圆硅胶垫10用502胶水粘贴在压力传感片5受力头部，再用502胶水将直径为2cm的PC圆片11贴在压力传感片5头部，最后用大胶带缠绕固定组成一个压力传感定位片14；

Step8：放置压力传感定位片14：将珊瑚砂4和膨胀混凝土浆6从底部开始竖向每隔10cm水平布置1个压力传感定位片14，共布置4个；在30cm的水平面上将试样同一横截面划分成半径为2.5cm，5cm，7.5cm，10cm，12.5cm的五个圈层，在每个圈层上分别在两个方向横向和纵向布置5个压力传感定位片14；

Step9：倒入膨胀混凝土浆6：将调配好膨胀剂含量的膨胀混凝土浆6倒入预留管13内，然后将预留管13缓慢旋转拔出；

Step10：对珊瑚砂4进行三次CT扫描，分别是：第一次扫描：刚把混凝土灌进去，混凝土处于液态时；第二次扫描：3h后混凝土初凝时；第三次扫描：21天后，混凝土终凝后；

Step11：通过摄像头和电脑记录的珊瑚砂4受力情况下变化图像及受力变化图，以及 CT机观测珊瑚砂4变形结果，定量研究珊瑚砂4不同等级力不同方向荷载作用下的力学响应及变形情况，通过研究实验过程中珊瑚砂4的压缩沉降量、形状、粒径与荷载值的对应关系，从而得出珊瑚砂4在受力情况下的破碎特性。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

一种CT测试膨胀桩周珊瑚砂挤压过程的装置及使用方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。