旋轉壓實儀是一種通過旋轉壓實原理模擬材料在實際工程中受壓密實過程的試驗設備，廣泛應用于土壤、瀝青、混凝土、公路基層材料等研究領域。其核心功能是通過旋轉壓實動作模擬振動碾、壓路機等施工機械的壓實效果，為材料設計提供壓實特性參數。以下從設備組成、操作流程、參數控制、數據處理及維護要點等方面展開詳細說明。
一、設備組成與工作原理
1. 核心部件
- 壓實筒：圓柱形金屬容器，用于裝載待壓實材料，內壁光滑以減少摩擦。
- 旋轉壓實機構：由電機驅動的旋轉軸，通過偏心裝置產生垂直壓力，同時帶動壓實筒或壓頭旋轉。
- 壓力調節系統：通過液壓或氣壓裝置控制壓實壓力，可設定恒定壓力或動態變化壓力。
- 數據采集模塊：記錄壓實過程中的壓力、位移、旋轉速度等參數，并生成壓實曲線。
2. 工作原理
材料在旋轉壓實筒內受到垂直壓力和旋轉剪切力的雙重作用，模擬實際施工中的碾壓過程。通過調整旋轉速度、壓力大小和壓實次數，可研究材料的密實度、抗變形能力及優含水率等特性。
二、操作前準備工作
1. 設備檢查
- 確認旋轉軸、壓實筒、傳感器等部件無松動或磨損，尤其是旋轉軸的同心度需定期校準。
- 檢查壓力調節系統是否漏氣或漏油，液壓油位是否正常。
- 開機空載運行5分鐘，觀察電機、傳動裝置是否有異常噪聲。
2. 樣品制備
- 土壤/瀝青材料：按標準方法測定含水率，均勻噴灑水分至目標含水率，密封靜置至少2小時。
- 顆粒材料(如砂石)：篩分去除超粒徑顆粒，烘干至恒重后測定初始含水率。
- 分層裝樣：每層厚度不超過5cm，用刮刀整平表面，避免材料離析。
3. 參數預設
- 旋轉速度：通常為30-60轉/分鐘，瀝青材料可設為30轉/分鐘，土體材料可提高至60轉/分鐘。
- 壓力值：根據材料類型選擇，如瀝青馬歇爾試件采用600kPa，土體可能低至200kPa。
- 壓實次數：一般設定為50-200次，觀察密實度趨于穩定后停止。
三、操作流程與關鍵步驟
1. 裝樣與定位
- 將壓實筒固定于底座，倒入制備好的材料，表面刮平。
- 調整旋轉軸至壓實筒中心，確保壓力均勻分布，避免偏心加載導致試樣開裂。
2. 啟動壓實程序
- 啟動電機，緩慢施加壓力至設定值，避免沖擊載荷損壞試樣。
- 開啟旋轉功能，觀察材料在壓力與旋轉雙重作用下的密實過程，記錄實時數據。
3. 過程控制要點
- 壓力穩定性：液壓系統需保持恒壓，波動范圍應小于±5kPa。
- 溫度控制：瀝青等熱塑性材料需在規定溫度(如150℃)下壓實，防止冷卻硬化。
- 停機判斷：當連續10次壓實后密實度變化<0.5%時，可提前終止試驗。
4. 卸樣與清理
- 關閉電源，緩慢卸載壓力，取出試樣后測量其高度、直徑及密度。
- 清理壓實筒內殘留材料，避免交叉污染，尤其是瀝青試樣需用加熱方式清除。
四、數據記錄與結果分析
1. 數據采集內容
- 記錄每次壓實后的密實度(干密度)、沉降量、旋轉扭矩等參數。
- 繪制“壓實次數-密實度”曲線，分析材料的壓實特性(如是否出現“過壓”現象)。
2. 結果評價
- 含水率：通過多組不同含水率試驗，確定達到最大密實度的含水率。
- 壓實標準：對比設計要求的密實度，評估材料是否滿足工程需求。
- 各向異性分析：對圓柱試樣進行垂直與水平方向強度測試，判斷壓實均勻性。
五、設備維護與安全事項
1. 日常維護
- 每次試驗后清潔旋轉軸、壓實筒，涂抹防銹油。
- 每月檢查傳感器精度，用標準砝碼校準壓力系統。
- 每年拆解旋轉機構，更換磨損的軸承和密封圈。
2. 安全操作規范
- 嚴禁在設備運行時調整參數或觸碰旋轉部件。
- 高溫試驗(如瀝青)需佩戴隔熱手套，防止燙傷。
- 緊急停機采用紅色按鈕，切斷電源后手動卸壓。
六、常見問題與解決方案
1. 試樣密實度不達標
- 原因：含水率過高或壓力不足。
- 解決：降低含水率或提高壓力設定值，延長壓實時間。
2. 試樣表面開裂
- 原因：壓力不均勻或旋轉速度過快。
- 解決：重新校準旋轉軸同心度，降低轉速至合適范圍。
3. 數據波動大
- 原因：傳感器受潮或接觸不良。
- 解決：干燥處理傳感器接口，緊固數據線連接。
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