Трёхосное сжатие

Цилиндр для вырезания
Производитель
Россия
Страна
Россия
Ручной штамп N 210
Производитель
Tecnotest
Страна
Италия
Размеры: 310x460x740 мм Вес: 21
Электро-механический станок N 204
Производитель
Tecnotest
Страна
Италия
Размеры: 240x340x490 мм Вес: 15

Трёхосное сжатие проводится на образцах цилиндрической формы, которые помещаются в испытательную ячейку. Внутри ячейки образец помещают в герметичную мембрану и подвергают воздействию гидравлического давления, а затем его испытывают под воздействием осевой нагрузки.

Цель ипытания:

- Установить предел прочности при сдвиге образца.

- Определение связи между напряжением и деформацией.

Размер образца

Образцы диаметром 38,1 мм (1,5") являются часто используемыми в европейской практике, но также испытания проводятся на образцах другого диаметра. Если образец содержит множество включений, то разумнее будет проведение испытаний с образцами большего диаметра. Образцы с малым диаметром предпочтительны для однородных мелкозернистых грунтов и позволяют уменьшить время, необходимое на стадию насыщения и консолидации.

Приготовление образца

Трехосные испытания проводятся, как правило, на образцах ненарушенного сложения, подготовленные методом вырезания или на специальном электрическом станке.

Первый метод подготовки образцов применим для образцов средней консистенции. Для вырезания образца используется специальный цилиндр необходимого размера. Для извлечения образца из цилиндра используется ручной штамп.

Второй метод удобен для подготовки образцов мягкой и твердой консистенции и позволяет получить образцы необходимого диаметра. Естественно, для этого станок должен быть оснащен специальными поддерживающими валиками того же размера,что и образец. Затем образец помещают в 2-хсоставную форму и выравнивают края ножом.

Для приготовления образца песчанистого грунта или грунта с нарушенным сложением используется 3-хсоставная форма необходимого диаметра.

Элементы, используемые в ячейках для трёхосного сжатия

Трехосный тест на сжатие можно запрограммировать таким образом, чтобы позволить или наоборот исключить сообщение камеры для теста с наружным пространством. Это сообщение требует использования специальных дренажных покрытий вокруг образца, в частности: пористых дисков сверху и на дне образца, специальных дренажных фильтров вокруг боковых поверхностей образца. В то же время, если необходимо изолировать образец, пористый диск на дне образца заменяется на водонепроницаемый базовый диск, в то время, как верхний диск просто убирается. В каждом случае образец устанавливается на подставку, и верхняя чашка устанавливается на верхнюю часть образца. Эти элементы должны иметь тот же диаметр, что и образец. Для изоляции образца от воды во время теста, он покрывается очень тонкой мембраной, изготовленной из натурального каучука, соответствующего диаметра с использованием держателя мембраны и водостойких фитингов:

Трёхосные ячейки

Ячейка для трёхосного сжатия представляет собой водонепроницаемый контейнер, который имеет гидравлическое подключение к «базе», и скользящий поршень нагружения в верхней части. Ячейку можно легко открыть с помощью фиксаторов расположенных на ней и установить или поправить образец, а так же добавить или убрать различные аксессуары. Пьедестал, на котором находится образец, сменный. Его можно заменить другим основанием с нужным диаметром, самое главное, чтобы оно подходило к этой ячейке. Сами ячейки бывают трёх размеров, выбор которых зависит от размеров образца для испытания. Аппарат для трёхосного сжатия может включать от одной и более ячеек (обычно 3). Использование нескольких ячеек необходимо для проведения полного трёхосного испытания с различными давлениями. Особенно это оправдано при длительных испытаниях, когда образцы должны быть подвергнуты насыщению и консолидации перед проведением сжатия.

Источник давления

Как правило, чтобы создать давление вокруг образца используют воду. Таким образом, ячейка для трёхосного сжатия должна быть подключена к системе создающей водяное давление. Данная система дополнительно должна быть в состоянии компенсировать возможные изменения объёма образца путём добавления или уменьшения количества воды, без потери общего давления в системе. Очень важно, чтобы система была в состоянии контролировать данный параметр с высокой точностью. Данные системы широко известны под названием: «постоянные источники давления». Имеет множество различных модификаций, отличающехся по своему составу и характеристикам. Tecnotest разработал новую систему, альтернативную классической системе вода-ртуть - Система воздух-вода.

Данная система намного эффективнее и современнее. Она предусматривает использование нормального воздушного компрессора, а так же интерфейс ячейки, где тонкая резиновая мембрана разделяет среду вода-воздух, но при этом мембрана позволяет поддерживать равновесие между давлением воды на воздух. Давление контролируется клапаном, расположенным на магистрали сжатого воздуха, хотя общее давление контролируется показаниями на монометре с водой. Точность реакции (время закрытия клапана при достижении требуемого давление и реакция на его изменение в ходе испытания) зависит от качества клапана регулировки давления, а долговечность достигается благодаря использованию воздушных фильтров и осушителей воздуха.

К основным преимуществам данной системы относятся компактность и простота в управлении, а также легкое расширение системы (увеличение количества цилиндров), что позволяет компенсировать большие изменения объема в ходе испытания. Также мы можем предложить простой и экономичный источник давления, включающий в себя цилиндр «вода-воздух» и ножной насос. Правда, эта система применима только для быстротечных испытаний, таких как неконсолидированное недренированное трехосное сжатие (НН).

Нагрузочная рама

После завершения стадий насыщения и консолидации камера трехосного сжатия находится под нагрузочной рамой, основной функцией которой является увеличение вертикальной (осевой) нагрузки на образец с целью его последующего разрушения.

Мы рады вам предложить нагрузочные рамы, у которых:

- с одной стороны, скорость деформации образца при самых медленных испытаниях выражается в микрометрах в секунду;

- с другой стороны, скорость разрушения образца рассчитывается для каждого образца индивидуально (BS 1377-8:1990) и может иметь широкий диапазон скоростей;

- также немаловажным фактором является точность и постоянство скорости деформации независимо от силы напряжения.

Нельзя не отметить, что нагрузочная рама должна быть выбрана в зависимости от максимальной возможной нагрузки, передаваемой на образец, которая в свою очередь зависит от механических свойств грунта и диаметра исследуемого образца.

К примеру:

- Нагрузочная рама 10 кН более чем достаточна для образцов диаметром в 38,1 мм.

- 50 кН рекомендуется для образцов большего диаметра.

3-х местная нагрузочная рама позволяет проводить испытания на 3-х образцах одновременно и, благодаря экономию времени, вызывает особый интерес у покупателей.

Пример системы, организованной из 12 источников постоянного давления, для одновременного насыщения и консолидации 6 образцов,с последующим разрущение на 3-х местной станине:

Измерительное оборудование

Оборудование для измерения нагрузки и осевой деформации применяется совместно с нагрузочной рамой:

- Если для проведения испытаний достаточно аналоговых устройств, то эти параметры можно измерить спомощью динамометра и индикатора часового типа (ИЧ).

- Возможности (мощность) измерительного оборудования должны быть совместимы с нагрузками, которые испытывает образец, которые, в свою очередь, будут зависеть от механических свойств грунта и размеров образца. Например, для образцов диаметром 38,1 мм измерительное оборудование (датчик силы или динамометр) мощностью в 200 кгс, как правило, удовлетворит требованиям испытания. Для измерения деформации датчик или ИЧ должен обладать емкостью, равной не менее 20% от высоты образца.

Также к камере трехосного сжатия может быть подключено и другое измерительное оборудование:

Датчик давления:

- Используется для измерения давления в поровой жидкости внутри образца. Любопытным фактом будет то, что в прошлом измерение давления происходило с помощью специального прибора, который состоял из маленьких прозрачных сифонов, наполненных ртутью. Одна сторона была связана с камерой трехосного сжатия, в то время как другая с манометром и прибором противодавления. На практике, использование данного прибора требует постоянного внимания и при неправильном использовании может легко испортить значения, получаемые при испытании.

По этой причине в настоящее время предпочтение отдается электромагнитному датчику давления, подключенному к АЦП (аналого-цифровой преобразователь). Датчик устанавливается непосредственно на трехосную камеру через блок-воздухоотделитель, и измеряемое давление сразу отображается на дисплее.

Датчик измерения объемных деформаций

Используется для измерения объемных деформаций образца в процессе консолидации и разрушения при дренированных испытаниях. Компания Технотест рада вам предложить как классическую систему измерения объемных деформаций с помощью двух смежных бюреток, так и более современную 2-х камерную гидравлическую систему измерения.

Первая система основана на том, что объем воды, выходящий из образца в процессе консолидации, давит на жидкость (керосин) в бюретках и изменение объема измеряется по тарированным бюреткам. Система подключается непосредственно к дренажной линии и может работать только при атмосферном давлении (т.е. без создания противодавления в камере).

Камерная гидравлическая система использует иной принцип действия: внутри цилиндра размещен поршень, который приводится в действие благодаря подвижным мембранам, исключающим трение поршня. Поршень делит цилиндр на две изолированные друг от друга камеры. Верхняя камера соединена с камерой трехосного сжатия, в то время как нижняя - с источником постоянного давления. Изменение объемных деформации рассчитывается по движению поршня. На практике этот процесс происходит благодаря движению потенциометрического датчика. Эта система является более предпочтительной по сравнению с классической системой, благодаря автоматизации процесса и более высокой точности измерения.

Дополнительное оборудование

При испытаниях, где измеряется поровое давление имеет огромное значение дегазация воды. Это процесс осуществляется с помощью таких средств, как насос, емкости для воды и специального клапана.