[发明专利]一种监测固体体积随环境温度变化的装置及方法

说明书

本发明公开一种监测固体体积随环境温度变化的装置及方法，装置包括用于加热水的容器，所述容器底部与监测管底部通过连接管连通，监测管上设有刻度，容器内设有用于承载待监测固体的托盘，容器顶部设有封盖，封盖上穿设有温度计；另外本发明还提供与装置相应的方法；本发明可监测固体在任意时刻的体积及此刻的环境温度，以得到待监测固体体积对环境温度及时间变化的响应规律，和环境温度稳定后待监测固体体积随时间的变化规律。

技术领域

本发明涉及固体体积测量技术领域，具体地指一种监测固体体积随环境温度变化的装置及方法。

背景技术

当物体所处环境温度发生改变时，会导致物体体积发生变化。针对岩土工程领域，当固体所在环境温度变化后，固体一般会产生热胀冷缩现象，宏观上表现为体积的增减。体积的变化是一个连续的过程，其过程可分为以下两个阶段：其一、环境温度变化过程中固体体积的改变；其二、当环境温度稳定后，随时间推移，固体体积可能会继续变化直至达到稳定状态，即相比环境温度的改变，固体体积的变化可能存在一个滞后阶段。

目前，室内模拟试验中研究固体在不同环境温度下体积变化规律的方法是将其放入恒温箱，设定温度，间隔一定时间，取出固体，将固体放入量筒内测量体积，之后将固体放回恒温箱，改变恒温箱温度，间隔一定时间，重复测量。此方法存在以下弊端：其一，仅适用于测量固体某些时刻的瞬时体积，难以刻画固体体积随时间变化的时程曲线；其二，常用量筒最大直径为67mm，受限于量筒直径，测量范围小，且随着量筒直径的增大，精度会逐渐降低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种监测固体体积随环境温度变化的装置及方法，可监测固体在任意时刻的体积及此刻的环境温度，以得到待监测固体体积对环境温度及时间变化的响应规律，和环境温度稳定后待监测固体体积随时间的变化规律。

本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种监测固体体积随环境温度变化的装置，包括用于加热水的容器，所述容器底部与监测管底部通过连接管连通，监测管上设有刻度，容器内设有用于承载待监测固体的托盘，容器顶部设有封盖，封盖上穿设有温度计。

优选地，所述容器为圆柱体槽体结构，其底部固定于底板上，其顶部与圆形结构的封盖配合，所述监测管为毛细管结构。

优选地，所述容器内设有加热器和温度传感器，所述加热器和温度传感器均与温度控制器电性连接。

优选地，所述托盘上开设有小孔，托盘侧部与挂接杆底部连接，挂接杆顶部与卡槽配合，卡槽固定于套筒表面，套筒套装于支撑杆上。

优选地，所述套筒表面还开设有用于安装顶紧螺栓的螺孔。

优选地，所述容器的数量为多个，每个容器侧部均固定设有挂接板，挂接板与安装槽配合，安装槽套装固定于支撑杆底部。

另外本发明还提供利用上述装置来监测固体体积随环境温度变化的方法，它包括以下步骤：

步骤1)：根据待监测固体数量将容器的挂接板插入到支撑杆底部的安装槽内，然后将托盘的挂接杆插入到套筒表面的卡槽内；

步骤2)：向内径为D的容器内注入液体，将待监测固体用薄膜封装后，再抽取薄膜与待监测固体缝隙间的空气，使得薄膜紧贴待监测固体表面，然后将其放入到托盘上；

步骤3)：调节套筒表面的顶紧螺栓，使托盘下降至待监测固体完全浸没于液体中，盖上封盖，插入温度计，使温度计底部伸入到液体内；