[发明专利]一种土体微观结构测试试样的快速冷冻及保存装置

说明书

本发明公开了一种土体微观结构测试试样的快速冷冻及保存装置，是由冷冻罐、支架、液氮补充罐、压汞试样盘、电镜试样盘、液体盘和固体盘组成；支架设置在冷冻罐中，液氮补充罐与冷冻罐相连接，压汞试样盘、电镜试样盘、液体盘和固体盘设置在支架上；本发明通过温度控制器及液氮补充罐实现了冷冻温度的控制，避免了因温度不够低而造成的土样内液体体积膨胀引起的微观结构破坏；通过使用异戊烷，避免冷冻过程中在土样表面形成冻壳，使土样快速均匀地冷冻；有效地避免了人与土样的接触，保护了土样的微观结构使其不受影响，极大地缩短了土样由冷冻罐移至真空冷冻干燥仪所需时间，避免了因土样内液体融化造成的微观结构破坏。

技术领域

本发明涉及土体微观结构研究技术领域，特别涉及一种土体微观结构测试试样的快速冷冻及保存装置。

背景技术

土的工程性质从本质上看主要受控于土的微观结构，已有研究证明，土体的宏观行为如强度、冻胀等都能通过微观结构特征进行解释，因此，对土体微观结构的研究具有十分重要的意义。目前，土体微观结构的测试主要通过扫描电子显微镜和压汞仪进行。在制备扫描电镜和压汞试样时多采用冻干法，即利用液氮将土样快速冷冻，使土中液体变为无体积膨胀的非结晶态冰，再利用真空冷冻干燥仪使土样中非结晶态的冰升华，以此达到干燥土样而又不破坏其结构的目的。这种方法的优点有二：一是可以避免风干法、烘干法等造成土样收缩而产生微观结构破坏；二是快速冷冻使液体变为无体积膨胀的冰，土样微观结构不会因液体体积膨胀而被破坏。

已有快速冷冻土样的方法是将土样放入制备好的网兜中，再放入液氮罐，这种方法存在一定的缺陷。一方面当较多的土样一次性放入液氮罐中时，罐内温度变化较大，并不一定能达到快速冷冻需要的超低温；另一方面，含水率较高的土样放入网兜后，土样两端受力使其中部产生弯曲变形，破坏微观结构，由于扫描电镜试样为长条形，所以其变形尤为严重。此外，现有方法在多个环节都需要人工移动土样，这不但会对其微观结构产生影响，而且将装有土样的网兜从液氮罐中取出，放入真空冷冻干燥仪的过程十分耗时，这一时间内，土样中一部分冰已经逐渐融化。

发明内容

本发明的目的是要解决上述在进行土体微观结构研究时，无法快速冷冻需要的超低温、土样因人工移动会影响其微观结构或是操作过程十分耗时也会影响研究结果等问题，而提供的一种土体微观结构测试试样的快速冷冻及保存装置。

一种土体微观结构测试试样的快速冷冻及保存装置，是由冷冻罐、支架、液氮补充罐、压汞试样盘、电镜试样盘、液体盘和固体盘组成；

支架设置在冷冻罐中，液氮补充罐与冷冻罐相连接，压汞试样盘、电镜试样盘、液体盘和固体盘设置在支架上，液体盘和固体盘为同一结构体；

冷冻罐包括冷冻罐上、冷冻罐下和温度控制装置，温度控制装置设置在冷冻罐上上，冷冻罐上设置在冷冻罐下上，冷冻罐下包括螺纹；

温度控制装置具有温度设置器、数个温度传感器、通气阀和注氮阀，温度设置器、数个温度传感器、通气阀和注氮阀分别设置在冷冻罐上上；

支架包括转动阀、转动轴和数个装样盘，转动阀设置在转动轴的上端，数个装样盘与转动轴相连接；

液氮补充罐包括罐体、底座和细管，罐体设置在底座上，细管的一端通过底座通入到罐体中，细管的另一端与冷冻罐相连接，并通过螺纹与之嵌合为一整体；

压汞试样盘包括压汞盘盖和压汞盘体，压汞盘盖设置在压汞盘体上；

压汞盘体具有第一上螺纹、第一下螺纹和第一底板，第一底板设置在压汞盘体的中部，第一底板上设有第一通气孔、第一承托杆、第一锁死装置和第一隔板；

压汞盘盖通过第一上螺纹与压汞盘体嵌合；

电镜试样盘包括电镜盘盖和电镜盘体，电镜盘盖设置在电镜盘体上；