土工材料體積變化測(cè)試儀及測(cè)試方法
【專(zhuān)利摘要】土工材料體積變化測(cè)試儀及測(cè)試方法，它涉及一種土木工程中材料體積變化測(cè)試裝置及測(cè)試方法。測(cè)試儀：密封橡膠圈設(shè)置在環(huán)形凹槽中，上蓋扣合在底座上，上蓋的頂端設(shè)有進(jìn)排氣孔，探針溫度計(jì)的一端設(shè)置在上蓋內(nèi)、另一端設(shè)置在上蓋外面，塑料管位于上蓋的上端面上且與腔體連通，刻度玻璃管與塑料管連通。方法：一、制備土工材料試件；二、計(jì)算土工試件測(cè)試前的體積；三、安裝土工試件；四、向腔體內(nèi)注入液體；五、在初始溫度環(huán)境中測(cè)量土工試件的溫度；六、在測(cè)量溫度環(huán)境中測(cè)量土工試件的溫度；七、測(cè)量標(biāo)定試件的初始溫度、測(cè)量溫度、刻度數(shù)；八、計(jì)算土工試件的體積變化量△Vt；九、計(jì)算土工試件的體積膨脹系數(shù)λ。本發(fā)明用于測(cè)量土工材料體積變化情況。
【專(zhuān)利說(shuō)明】土工材料體積變化測(cè)試儀及測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種土木工程中材料體積變化的測(cè)試裝置及測(cè)試方法，具體涉及一種土工材料體積變化測(cè)試儀及測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，土工材料如土、混凝土等材料的體積測(cè)定多是通過(guò)對(duì)其尺寸的測(cè)試，進(jìn)而計(jì)算得到體積變化，這種測(cè)試方法在常規(guī)的小尺寸試件條件下，測(cè)試精度并不是很高。然而這些材料隨溫度變化造成的體積變化往往是一些科學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵。此外，尤其是對(duì)于有一定含水量的土工材料，如土，在凍脹情況下的體積變化情況，在工程中往往會(huì)造成較大的問(wèn)題，而這方面的儀器及試驗(yàn)方法還很缺乏。因此，有效評(píng)價(jià)土工材料體積變化的儀器及測(cè)試方法具有不小的需求。行業(yè)內(nèi)有類(lèi)似的試驗(yàn)儀器，一些三軸試驗(yàn)機(jī)本身附帶了體積變化儀，是在表征壓力作用下三軸試件體積變化情況，是短時(shí)間的測(cè)試，且不能實(shí)現(xiàn)不同溫度下體積變化的測(cè)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決現(xiàn)有試驗(yàn)儀器不能測(cè)定較高精度下各種土工材料在不同溫度下體積變化情況的問(wèn)題，而提供一種土工材料體積變化測(cè)試儀及測(cè)試方法。
[0004]本發(fā)明的土工材料體積變化測(cè)試儀包括底座、密封橡膠圈、上蓋、密封螺絲、塑料管、刻度玻璃管、探針溫度計(jì)和固定架，底座由凸臺(tái)和底板組成，凸臺(tái)設(shè)置在底板上端面的中心處，凸臺(tái)與底板制成一體，上蓋為桶狀，上蓋的下端面中心孔邊緣設(shè)有環(huán)形凹槽，密封橡膠圈設(shè)置在環(huán)形凹槽中，上蓋扣合在底座上，上蓋的頂端設(shè)有進(jìn)排氣孔，密封螺絲與進(jìn)排氣孔螺紋連接，探針溫度計(jì)的一端設(shè)置在上蓋內(nèi)，探針溫度計(jì)的另一端設(shè)置在上蓋外面，塑料管位于上蓋的上端面上且與腔體連通，刻度玻璃管與塑料管連通，支架固定在上蓋上，刻度玻璃管固定在支架上。
[0005]本發(fā)明的土工材料體積變化測(cè)試方法:
[0006]方法一:土工材料體積變化測(cè)試方法是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0007]步驟一、制備土工材料試件:將土工試件制成圓柱形；
[0008]步驟二、計(jì)算土工試件測(cè)試前的體積:根據(jù)土工試件直徑和高度計(jì)算土工試件的體積，還可采用蠟封排水法測(cè)得土工試件的體積，將兩種方式獲得的體積記為Vtl ；
[0009]步驟三、安裝土工試件:將土工試件放置在凸臺(tái)上，擋塊放置在土工試件的上端面上，用防水橡膠模將擋塊、土工試件和凸臺(tái)的圓柱面完全包裹，采用皮筋將防水橡膠模與擋塊固定，采用皮筋將防水橡膠模與凸臺(tái)固定，蓋上上蓋；
[0010]步驟四、向腔體內(nèi)注入液體:打開(kāi)密封螺絲，從進(jìn)排氣孔或刻度玻璃管向腔體內(nèi)注入液體至液面升到進(jìn)排氣孔處，將密封螺絲封堵進(jìn)排氣孔；
[0011]步驟五、在初始溫度環(huán)境中測(cè)量土工試件的溫度:將土工材料體積變化測(cè)試儀放置于控溫箱中，將控溫箱設(shè)定一個(gè)初始溫度，初始溫度在-40°C?50°C之間，待探針溫度計(jì)顯示的溫度與初始溫度相同時(shí)，等待30分鐘后，繼續(xù)從刻度玻璃管注入液體，直到液面上升到O刻線，讀取此時(shí)的探針溫度計(jì)的顯示初始溫度數(shù)為T(mén)tl ；
[0012]步驟六、在測(cè)量溫度環(huán)境中測(cè)量土工試件5的溫度:調(diào)節(jié)控溫箱的溫度為設(shè)定的一個(gè)測(cè)量溫度，測(cè)量溫度在_40°C~50°C之間，測(cè)量溫度不能與初始溫度相同，待探針溫度計(jì)顯示的溫度與測(cè)量溫度相同時(shí)，讀取探針溫度計(jì)的顯示的測(cè)量溫度數(shù)為T(mén)1，并在刻度玻璃管上讀取液面所在位置的刻度數(shù)為Λ V ；
[0013]步驟七、測(cè)量標(biāo)定試件的初始溫度、測(cè)量溫度、刻度數(shù):采用與土工試件等體積的鑄鐵材料作為標(biāo)定試件，重復(fù)上述步驟一至步驟六，記錄標(biāo)定試件的初始溫度數(shù)為T(mén)tl丨、記錄標(biāo)定試件的測(cè)量溫度數(shù)為T(mén)廣、記錄標(biāo)定試件的刻度數(shù)為Λ V’ ；
[0014]步驟八、計(jì)算土工試件5的體積變化量Λ Vt:
[0015]Δ Vt =Δ V- Δ V'
[0016]AVt =AY-AYy消除了液體體積變化的實(shí)驗(yàn)誤差；
[0017]步驟九、計(jì)算土工試件的體積膨脹系數(shù)λ:
, Λ I,
[0018]^ =-———^式中V。為土工試件的體積，
廠0(- A)
[0019]膨脹系數(shù)λ反映了土工材料的體積隨溫度變化的敏感性。
[0020]方法二:土工材料體積變化測(cè)試方法是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0021]步驟一、制備土工材料試件:將土工試件制成圓柱形；
[0022]步驟二、計(jì)算土工試件測(cè)試前的體積:根據(jù)土工試件直徑和高度計(jì)算土工試件的體積，還可采用蠟封排水法測(cè)得土工試件的體積，將兩種方式獲得的體積記為Vstl ；
[0023]步驟三、安裝土工試件:將土工試件放置在凸臺(tái)上，擋塊放置在土工試件的上端面上，用防水橡膠模將擋塊、土工試件和凸臺(tái)的圓柱面完全包裹，采用皮筋將防水橡膠模與擋塊固定，采用皮筋將防水橡膠模與凸臺(tái)固定，蓋上上蓋；
[0024]步驟四、向腔體內(nèi)注入液體:打開(kāi)密封螺絲，從進(jìn)排氣孔或刻度玻璃管向腔體內(nèi)注入液體至液面升到進(jìn)排氣孔處，將密封螺絲封堵進(jìn)排氣孔；
[0025]步驟五、在初始溫度環(huán)境中測(cè)量土工試件的溫度:將土工材料體積變化測(cè)試儀放置于控溫箱中，將控溫箱設(shè)定一個(gè)初始溫度，初始溫度在-40°C~50°C之間，待探針溫度計(jì)顯示的溫度與初始溫度相同時(shí)，等待30分鐘后，繼續(xù)從刻度玻璃管注入液體，直到液面上升到O刻線，讀取此時(shí)的探針溫度計(jì)的顯示初始溫度數(shù)為T(mén)stl ；
[0026]步驟六、在控溫過(guò)程中測(cè)定土工試件的體積變化量與液體的體積變化量之和:調(diào)節(jié)控溫箱的溫度為設(shè)定的一個(gè)測(cè)量溫度，測(cè)量溫度在_40°C~50°C之間，測(cè)量溫度不能與初始溫度相同，在溫度變化過(guò)程中每5分鐘進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)定控溫箱溫度、探針溫度計(jì)讀數(shù)和刻度玻璃管的液面高度，分別將控溫箱溫度數(shù)據(jù)記錄為T(mén)e1、Te2、Te3、Te4……Ten，探針溫度計(jì)讀數(shù)記錄為T(mén)sl、Ts2、Ts3、Ts4……Tsn，刻度玻璃管的液面高度記錄為W Vs3> Vs4……Vsn, Vsl、Vs2、Vs3、Vs4……V sn分別為第一、第二、第三、第四……第η次測(cè)量時(shí)土工試件的體積變化量與液體的體積變化量之和；
[0027]步驟七、在控溫過(guò)程中測(cè)量液體的體積變化量:采用與土工試件等體積的鑄鐵材料作為標(biāo)定試件，重復(fù)上述步驟一至步驟六，記錄標(biāo)定試件的初始溫度數(shù)為T(mén)stl ’、分別將控溫箱溫度數(shù)據(jù)記錄為Iei ', Te37、Τ控/……Ien'，探針溫度計(jì)讀數(shù)記錄為T(mén)s/ ,Ts2 / ,Ts3 /、TS/……Ts/，刻度玻璃管的液面高度記錄為f ,Vs2 7 ,Vs3 ;、Vs4 ’……Vsn ’ , Vsl 7 ,Vs2 ’ ,Vs3 ;、Vs4 ’……Vsn ’分別為第一、第二、第三、第四……第η次測(cè)量時(shí)液體的體積變化量；
[0028]步驟八、在控溫過(guò)程中測(cè)量土工試件的體積變化量:
[0029]探針溫度計(jì)讀數(shù)溫度Tsl ’ , Ts2 7、Ts^、Ts4 ’……Tsn ’為橫坐標(biāo)，刻度玻璃管的液面高度Vs/ ,Vs2 / ,Vs3 ;、VS/……Vs/為縱坐標(biāo)，進(jìn)行回歸分析，得到回歸方程斜率讓^由此計(jì)算土工試件的體積變化量厶乂㈣丨其中!!!=!，]』，^……η):
[0030]Δ Vsm = vsm-ks (Tsm-Ts0)
[0031]步驟九、繪制土工試件的體積變化量Λ Vsffl和探針溫度計(jì)讀數(shù)Tsm的關(guān)系曲線:以探針溫度計(jì)讀數(shù)溫度Tsl、Ts2、Ts3、Ts4……Tsn為橫坐標(biāo)，土工試件的體積變化量Λ Vsl,Δ Vs2,Δ Vs3>Δ Vs4......Λ Vsn為縱坐標(biāo)做曲線，根據(jù)曲線斜率變化分析體積變化的穩(wěn)定性。
[0032]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:
[0033]一、本發(fā)明土工材料體積變化測(cè)試儀為各種土工材料的體積膨脹系數(shù)的測(cè)定提供了一種可行辦法。
[0034]二、土工材料體積變化測(cè)試儀對(duì)體積變化量的測(cè)定精度相比于目前常用的測(cè)試方法精度提高一倍以上。人為的因素對(duì)試驗(yàn)誤差的影響明顯降低。
[0035]三、對(duì)于體積膨脹系數(shù)為非恒定值的材料，以土工材料體積變化測(cè)試儀為基礎(chǔ)，提出了體積隨溫度變化曲線試驗(yàn)方法。通過(guò)對(duì)體積隨溫度變化曲線的分析，進(jìn)一步分析材料體隨溫度變化的規(guī)律。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0036] 圖1是本發(fā)明土工材料體積變化測(cè)試儀的整體結(jié)構(gòu)主視圖；
[0037]圖2是上蓋4的結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0038]圖3是圖2的俯視圖；
[0039]圖4是底座I的結(jié)構(gòu)主視圖；
[0040]圖5是圖4的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1~圖5說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括底座1、密封橡膠圈3、上蓋4、密封螺絲10、塑料管11、刻度玻璃管12、探針溫度計(jì)13和固定架14，底座I由凸臺(tái)1-1和底板1-2組成，凸臺(tái)1-1設(shè)置在底板1-2上端面的中心處，凸臺(tái)1-1與底板1-2制成一體，上蓋4為桶狀，上蓋4的下端面中心孔邊緣設(shè)有環(huán)形凹槽4-1，密封橡膠圈3設(shè)置在環(huán)形凹槽4-1中，上蓋4扣合在底座I上，利用四個(gè)緊固螺絲2將上蓋4與底座I連接，上蓋4的頂端設(shè)有進(jìn)排氣孔4-2，螺紋孔9可用來(lái)進(jìn)水或進(jìn)氣，密封螺絲10與進(jìn)排氣孔4-2螺紋連接，探針溫度計(jì)13的一端設(shè)置在上蓋4內(nèi)，探針溫度計(jì)13的另一端設(shè)置在上蓋4外面，塑料管11位于上蓋4的上端面上且與腔體9連通，刻度玻璃管12與塑料管11連通，支架14固定在上蓋4上，刻度玻璃管12固定在支架14上。
[0042]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0043]步驟一、制備土工材料試件:將土工試件5制成圓柱形；[0044]步驟二、計(jì)算土工試件5測(cè)試前的體積:根據(jù)土工試件5直徑和高度計(jì)算土工試件5的體積，還可采用蠟封排水法測(cè)得土工試件5的體積，將兩種方式獲得的體積記為Vtl ；
[0045]步驟三、安裝土工試件5:將土工試件5放置在凸臺(tái)1-1上，擋塊8放置在土工試件5的上端面上，用防水橡膠模6將擋塊8、土工試件5和凸臺(tái)1-1的圓柱面完全包裹，采用皮筋7將防水橡膠模6與擋塊8固定，采用皮筋7將防水橡膠模6與凸臺(tái)1-1固定，保證土工試件5與腔體9內(nèi)液體隔離，蓋上上蓋4，擰緊緊固螺絲2 ；
[0046]步驟四、向腔體9內(nèi)注入液體:打開(kāi)密封螺絲10，從進(jìn)排氣孔4-2或刻度玻璃管12向腔體9內(nèi)注入液體至液面升到進(jìn)排氣孔4-2處，將密封螺絲10封堵進(jìn)排氣孔4-2，并擰緊密封螺絲10 ；
[0047]步驟五、在初始溫度環(huán)境中測(cè)量土工試件5的溫度:將土工材料體積變化測(cè)試儀放置于控溫箱中，將控溫箱設(shè)定一個(gè)初始溫度，初始溫度在_40°C~50°C之間，初始溫度可根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境設(shè)定，待探針溫度計(jì)13顯示的溫度與初始溫度相同時(shí)，等待30分鐘后，繼續(xù)從刻度玻璃管12注入液體，直到液面上升到O刻線，讀取此時(shí)的探針溫度計(jì)13的顯示初始溫度數(shù)為T(mén)ci ；
[0048]步驟六、在測(cè)量溫度環(huán)境中測(cè)量土工試件5的溫度:調(diào)節(jié)控溫箱的溫度為設(shè)定的一個(gè)測(cè)量溫度，測(cè)量溫度在_40°C~50°C之間，測(cè)量溫度不能與初始溫度相同，測(cè)量溫度可根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境設(shè)定，待探針溫度計(jì)13顯示的溫度與測(cè)量溫度相同時(shí)，讀取探針溫度計(jì)13的顯示的測(cè)量溫度數(shù)為T(mén)1，并在刻度玻璃管12上讀取液面所在位置的刻度數(shù)為Λ V，該刻度數(shù)單位為體積，其中O刻線上方記作正值O刻線下方記作負(fù)值；
[0049]步驟七、測(cè)量標(biāo)定試件的初始溫度、測(cè)量溫度、刻度數(shù):采用與土工試件5等體積的鑄鐵材料作為標(biāo)定試件，重復(fù)上述步驟一至步驟六，記錄標(biāo)定試件的初始溫度數(shù)為T(mén)tl丨、記錄標(biāo)定試件的測(cè)量溫度數(shù)為T(mén) i丨、記錄標(biāo)定試件的刻度數(shù)為Λ V’，該刻度數(shù)單位為體積，
[0050]步驟八、計(jì)算土工試件5的體積變化量Λ Vt:
[0051]Δ Vt =Δ V- Δ V'
[0052]AVt =AY-AYy消除了液體體積變化的實(shí)驗(yàn)誤差；
[0053]步驟九、計(jì)算土工試件5的體積膨脹系數(shù)λ:
[0054]λ=ΔV1/V0(T0-T1)為土工試件5的體積，
[0055]膨脹系數(shù)λ反映了土工材料的體積隨溫度變化的敏感性。
[0056]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是步驟一中的土工試件5的直徑為<t40mm±2mm、高度為50mm~90mm。其它步驟與【具體實(shí)施方式】二相同。
[0057]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是步驟四中的液體為水或防凍液。當(dāng)測(cè)試溫度在0°C以上時(shí)，注入水；當(dāng)測(cè)試溫度在0°C以下時(shí)，注入防凍液；當(dāng)測(cè)試溫度在0°C時(shí)，注入水或防凍液。其它步驟與【具體實(shí)施方式】二相同。
[0058]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式是步驟五中的初始溫度設(shè)定為-20°C，步驟六中的測(cè)量溫度設(shè)定為20°C。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】二相同。
[0059]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式是步驟五中的初始溫度設(shè)定為-30°C，步驟六中的測(cè)量溫度設(shè)定為o°c。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】二相同。[0060]【具體實(shí)施方式】七:結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0061]步驟一、制備土工材料試件5:將土工試件5制成圓柱形；
[0062]步驟二、計(jì)算土工試件5測(cè)試前的體積:根據(jù)土工試件5直徑和高度計(jì)算土工試件5的體積，還可采用蠟封排水法測(cè)得土工試件5的體積，將兩種方式獲得的體積記為Vstl ；
[0063]步驟三、安裝土工試件5:將土工試件5放置在凸臺(tái)1-1上，擋塊8放置在土工試件5的上端面上，用防水橡膠模6將擋塊8、土工試件5和凸臺(tái)1-1的圓柱面完全包裹，采用皮筋7將防水橡膠模6與擋塊8固定，采用皮筋7將防水橡膠模6與凸臺(tái)1-1固定，保證土工試件5與腔體9內(nèi)液體隔離，蓋上上蓋4，擰緊緊固螺絲2 ；
[0064]步驟四、向腔體9內(nèi)注入液體:打開(kāi)密封螺絲10，從進(jìn)排氣孔4-2或刻度玻璃管12向腔體9內(nèi)注入液體至液面升到進(jìn)排氣孔4-2處，將密封螺絲10封堵進(jìn)排氣孔4-2，并擰緊密封螺絲10 ；
[0065]步驟五、在初始溫度環(huán)境中測(cè)量土工試件5的溫度:將土工材料體積變化測(cè)試儀放置于控溫箱中，將控溫箱設(shè)定一個(gè)初始溫度，初始溫度在-40°C~50°C之間，初始溫度可根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境設(shè)定，待探針溫度計(jì)13顯示的溫度與初始溫度相同時(shí)，等待30分鐘后，繼續(xù)從刻度玻璃管12注入液體，直到液面上升到O刻線，讀取此時(shí)的探針溫度計(jì)13的顯示初始溫度數(shù)為T(mén)stl ；
[0066]步驟六、在控溫過(guò)程中測(cè)定土工試件5的體積變化量與液體的體積變化量之和:調(diào)節(jié)控溫箱的溫度為設(shè)定的一個(gè)測(cè)量溫度，測(cè)量溫度在_40°C~50°C之間，測(cè)量溫度不能與初始溫度相同，測(cè)量溫度可根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境設(shè)定，在溫度變化過(guò)程中每5分鐘進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)定控溫箱溫度、探針溫度計(jì)13讀數(shù)和刻度玻璃管12的液面高度，分別將控溫箱溫
度數(shù)據(jù)記錄為T(mén)控PTgyTgyTg4......Tgn,探針溫度計(jì)13讀數(shù)記錄為T(mén)sl、Ts2、Ts3、Ts4......Tsn，刻度玻璃管12的液面高度記錄為Vsl、vs2、vs3、vs4……Vsn，Vsl、Vs2、Vs3、Vs4……Vsn分別為第一、第二、第三、第四……第η次測(cè)量時(shí)土工試件5的體積變化量與液體的體積變化量之和；
[0067]步驟七、在控溫過(guò)程中測(cè)量液體的體積變化量:采用與土工試件5等體積的鑄鐵材料作為標(biāo)定試件，重復(fù)上述步驟一至步驟六，記錄標(biāo)定試件的初始溫度數(shù)為T(mén)stl ’、分別將控溫箱溫度數(shù)據(jù)記錄為Ie廣> Te2 7 , Tes ； > Te4 7……T控/，探針溫度計(jì)I3讀數(shù)記錄為T(mén)sl丨、TsZ、TsZ、Ts4丨……Tsn丨，刻度玻璃管12的液面高度記錄為Vsl丨、Vs2;、U、VS/ ……Vsn'，VS" >vs2 /、Vs3'、VS/ ……Vs/ 分別為第一、第二、第三、第四……第η次測(cè)量時(shí)液體的體積變化量；
[0068]步驟八、在控溫過(guò)程中測(cè)量土工試件5的體積變化量:
[0069]探針溫度計(jì)13讀數(shù)溫度Tsl ’ ,Ts2 7、Ts3 ’、TS/……Tsn ’為橫坐標(biāo)，刻度玻璃管12的液面高度Vs廣、Vs2'、VS/……Vs/為縱坐標(biāo)，進(jìn)行回歸分析，回歸分析是常規(guī)數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法，得到回歸方程斜率ks，由此計(jì)算土工試件5的體積變化量ΛVsm(其中 m = 1,2, 3,4,......η):
[0070]Δ Vsm = Vsm-ks (Tsm-Ts0)
[0071] 步驟九、繪制土工試件5的體積變化量Λ Vsffl和探針溫度計(jì)13讀數(shù)Tsm的關(guān)系曲線(其中m= 1，2，3，4，……η):以探針溫度計(jì)13讀數(shù)溫度Tsl、Ts2、Ts3、Ts4……Tsn為橫坐標(biāo)，土工試件5的體積變化量Λ Vsl,Δ Vs2、A Vs3、A Vs4……Λ Vsn為縱坐標(biāo)做曲線，根據(jù)曲線斜率變化分析體積變化的穩(wěn)定性。
[0072]【具體實(shí)施方式】八:結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是步驟一中的土工試件5的直徑為<t40mm±2mm、高度為50mm?90mm。其它步驟與【具體實(shí)施方式】七相同。
[0073]【具體實(shí)施方式】九:結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是步驟四中的液體為水或防凍液。當(dāng)測(cè)試溫度在0°C以上時(shí)，注入水；當(dāng)測(cè)試溫度在0°C以下時(shí)，注入防凍液；當(dāng)測(cè)試溫度在0°C時(shí)，注入水或防凍液。其它步驟與【具體實(shí)施方式】七相同。
[0074]【具體實(shí)施方式】十:本實(shí)施方式是步驟五中的初始溫度設(shè)定為-20°C，步驟六中的測(cè)量溫度設(shè)定為20°C。其它步驟與【具體實(shí)施方式】七相同。
[0075]【具體實(shí)施方式】十一:本實(shí)施方式是步驟五中的初始溫度設(shè)定為_(kāi)25°C，步驟六中的測(cè)量溫度設(shè)定為10°C。其它步驟與【具體實(shí)施方式】七相同。
[0076]【具體實(shí)施方式】十二:本實(shí)施方式是步驟五中的初始溫度設(shè)定為-30°C，步驟六中的測(cè)量溫度設(shè)定為_(kāi)20°C。其它步驟與【具體實(shí)施方式】七相同。
[0077]【具體實(shí)施方式】十三:本實(shí)施方式是步驟五中的初始溫度設(shè)定為10°C，步驟六中的測(cè)量溫度設(shè)定為_(kāi)15°C。其它步驟與【具體實(shí)施方式】七相同。
[0078]【具體實(shí)施方式】十四:本實(shí)施方式是步驟五中的初始溫度設(shè)定為20°C，步驟六中的測(cè)量溫度設(shè)定為-1o°c。其它步驟與【具體實(shí)施方式】七相同。
[0079]【具體實(shí)施方式】十五:本實(shí)施方式是步驟五中的初始溫度設(shè)定為30°C，步驟六中的測(cè)量溫度設(shè)定為-30°C。其它步驟與【具體實(shí)施方式】七相同。
【權(quán)利要求】
1.一種土工材料體積變化測(cè)試儀,其特征在于:所述土工材料體積變化測(cè)試儀包括底座(1)、密封橡膠圈(3)、上蓋(4)、密封螺絲(10)、塑料管(11)、刻度玻璃管(12)、探針溫度計(jì)(13)和固定架(14)，底座(1)由凸臺(tái)(1-1)和底板(1-2)組成，凸臺(tái)(1-1)設(shè)置在底板(1-2)上端面的中心處，凸臺(tái)(1-1)與底板(1-2)制成一體，上蓋(4)為桶狀，上蓋(4)的下端面中心孔邊緣設(shè)有環(huán)形凹槽(4-1)，密封橡膠圈(3)設(shè)置在環(huán)形凹槽(4-1)中，上蓋(4)扣合在底座(1)上，上蓋(4)的頂端設(shè)有進(jìn)排氣孔(4-2)，密封螺絲(10)與進(jìn)排氣孔(4-2)螺紋連接，探針溫度計(jì)(13)的一端設(shè)置在上蓋(4)內(nèi)，探針溫度計(jì)(13)的另一端設(shè)置在上蓋(4)外面，塑料管(11)位于上蓋(4)的上端面上且與腔體(9)連通，刻度玻璃管(12)與塑料管(11)連通，支架(14)固定在上蓋(4)上，刻度玻璃管(12)固定在支架(14)上。
2.利用權(quán)利要求1所述土工材料體積變化測(cè)試儀實(shí)現(xiàn)土工材料體積變化測(cè)試方法,所述方法是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的: 步驟一、制備土工材料試件:將土工試件(5)制成圓柱形； 步驟二、計(jì)算土工試件(5)測(cè)試前的體積:根據(jù)土工試件(5)直徑和高度計(jì)算土工試件(5)的體積，還可采用蠟封排水法測(cè)得土工試件(5)的體積，將兩種方式獲得的體積記為V0; 步驟三、安裝土工試件(5):將土工試件(5)放置在凸臺(tái)(1-1)上，擋塊(8)放置在土工試件(5)的上端面上，用防水橡膠模(6)將擋塊(8)、土工試件(5)和凸臺(tái)(1-1)的圓柱面完全包裹，采用皮筋(7)將防水橡膠模(6)與擋塊(8)固定，采用皮筋(7)將防水橡膠模(6)與凸臺(tái)(1-1) 固定，蓋上上蓋⑷； 步驟四、向腔體(9)內(nèi)注入液體:打開(kāi)密封螺絲(10)，從進(jìn)排氣孔(4-2)或刻度玻璃管(12)向腔體(9)內(nèi)注入液體至液面升到進(jìn)排氣孔(4-2)處，將密封螺絲(10)封堵進(jìn)排氣孔(4-2)； 步驟五、在初始溫度環(huán)境中測(cè)量土工試件(5)的溫度:將土工材料體積變化測(cè)試儀放置于控溫箱中，將控溫箱設(shè)定一個(gè)初始溫度，初始溫度在_40°C~50°C之間，待探針溫度計(jì)(13)顯示的溫度與初始溫度相同時(shí)，等待30分鐘后，繼續(xù)從刻度玻璃管(12)注入液體，直到液面上升到O刻線，讀取此時(shí)的探針溫度計(jì)(13)的顯示初始溫度數(shù)為T(mén)tl; 步驟六、在測(cè)量溫度環(huán)境中測(cè)量土工試件(5)的溫度:調(diào)節(jié)控溫箱的溫度為設(shè)定的一個(gè)測(cè)量溫度，測(cè)量溫度在-40°C~50°C之間，測(cè)量溫度不能與初始溫度相同，待探針溫度計(jì)(13)顯示的溫度與測(cè)量溫度相同時(shí)，讀取探針溫度計(jì)(13)的顯示的測(cè)量溫度數(shù)為T(mén)1，并在刻度玻璃管(12)上讀取液面所在位置的刻度數(shù)為Λ V ； 步驟七、測(cè)量標(biāo)定試件的初始溫度、測(cè)量溫度、刻度數(shù):采用與土工試件(5)等體積的鑄鐵材料作為標(biāo)定試件，重復(fù)上述步驟一至步驟六，記錄標(biāo)定試件的初始溫度數(shù)為T(mén)/、記錄標(biāo)定試件的測(cè)量溫度數(shù)為T(mén)廣、記錄標(biāo)定試件的刻度數(shù)為Λ V’ ； 步驟八、計(jì)算土工試件(5)的體積變化量Λ Vt:
Δ Vt =Δ V- Δ V， Λ Vt =Λ V- Λ V’消除了液體體積變化的實(shí)驗(yàn)誤差； 步驟九、計(jì)算土工試件(5)的體積膨脹系數(shù)入:式中V。為土工試件(5的體積， 膨脹系數(shù)λ反映了土工材料的體積隨溫度變化的敏感性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述土工材料體積變化測(cè)試方法，其特征在于:其特征在于:所述步驟一中的土工試件(5)的直徑為Φ40_±2_、高度為50mm~90_。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述土工材料體積變化測(cè)試方法，其特征在于:其特征在于:所述步驟四中的液體為水或防凍液。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述土工材料體積變化測(cè)試方法，其特征在于:其特征在于:所述步驟五中的初始溫度設(shè)定為_(kāi)20°C，步驟六中的測(cè)量溫度設(shè)定為20°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述土工材料體積變化測(cè)試方法，其特征在于:其特征在于:所述步驟五中的初始溫度設(shè)定為_(kāi)30°C，步驟六中的測(cè)量溫度設(shè)定為0°C。
7.利用權(quán)利要求1所述土工材料體積變化測(cè)試儀實(shí)現(xiàn)土工材料體積變化測(cè)試方法,所述方法是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的: 步驟一、制備土工材料試件(5):將土工試件(5)制成圓柱形； 步驟二、計(jì)算土工試件(5)測(cè)試前的體積:根據(jù)土工試件(5)直徑和高度計(jì)算土工試件(5)的體積，還可采用蠟封排水法測(cè)得土工試件(5)的體積，將兩種方式獲得的體積記為Vs0; 步驟三、安裝土工試件(5):將土工試件(5)放置在凸臺(tái)(1-1)上，擋塊(8)放置在土工試件(5)的上端面上，用防水橡膠模(6)將擋塊(8)、土工試件(5)和凸臺(tái)(1-1)的圓柱面完全包裹，采用皮筋(7)將防水橡膠模(6)與擋塊(8)固定，采用皮筋(7)將防水橡膠模(6)與凸臺(tái)(1-1)固定，蓋上上蓋⑷； 步驟四、向腔體(9)內(nèi)注入液體:打開(kāi)密封螺絲(10)，從進(jìn)排氣孔(4-2)或刻度玻璃管(12)向腔體(9)內(nèi)注入液體至液面升到進(jìn)排氣孔(4-2)處，將密封螺絲(10)封堵進(jìn)排氣孔(4-2)； 步驟五、在初始溫度環(huán)境中測(cè)量土工試件(5)的溫度:將土工材料體積變化測(cè)試儀放置于控溫箱中，將控溫箱設(shè)定一個(gè)初始溫度，初始溫度在_40°C~50°C之間，待探針溫度計(jì)(13)顯示的溫度與初始溫度相同時(shí)，等待30分鐘后，繼續(xù)從刻度玻璃管(12)注入液體，至液面上升到O刻線，讀取此時(shí)的探針溫度計(jì)(13)的顯示初始溫度數(shù)為T(mén)stl ； 步驟六、在控溫過(guò)程中測(cè)定土工試件(5)的體積變化量與液體的體積變化量之和:調(diào)節(jié)控溫箱的溫度為設(shè)定的一個(gè)測(cè)量溫度，測(cè)量溫度在_40°C~50°C之間，測(cè)量溫度不能與初始溫度相同，在溫度變化過(guò)程中每5分鐘進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)定控溫箱溫度、探針溫度計(jì)(13)讀數(shù)和刻度玻璃管(12)的液面高度，分別將控溫箱溫度數(shù)據(jù)記錄為T(mén)e1、Te2、Te3、Te4……Ten，探針溫度計(jì)(13讀數(shù)記錄為T(mén)sl、Ts2、Ts3> Ts4……Tsn，刻度玻璃管(12的液面高度記錄為 VS1、VS2、VS3、VS4......VSn，VS1、VS2、VS3、^s4......Vsn 分別為弟一、弟二、弟二、弟四......弟 Π 次測(cè)量時(shí)土工試件(5)的體積變化量與液體的體積變化量之和； 步驟七、在控溫過(guò)程中測(cè)量液體的體積變化量:采用與土工試件(5)等體積的鑄鐵材料作為標(biāo)定試件，重復(fù)上述步驟一至步驟六，記錄標(biāo)定試件的初始溫度數(shù)為T(mén)stl丨、分別將控溫箱溫度數(shù)據(jù)記錄為Ie廣> Te2 ; , Tes ； > Te4 ;……Ie/，探針溫度計(jì)(13)讀數(shù)記錄為T(mén)sl '、TsZ、Ts^、Ts4 '……Tsn '，刻度玻璃管12的液面高度記錄為Vsl '、Vs2 ； >vs3 ;、VS/ ……Vs/ ,Vsl / ,Vs2 / ,Vs3 ;、VS/ ……Vs/ 分別為第一、第二、第三、第四……第η次測(cè)量時(shí)液體的體積變化量； 步驟八、在控溫過(guò)程中測(cè)量土工試件5的體積變化量: 探針溫度計(jì)(13)讀數(shù)溫度Tsl ’ ,Ts2 7、Ts3 ’、Ts4 ,……Tsn ’為橫坐標(biāo)，刻度玻璃管(12)的液面高度Vs廣、\2丨、VS/……Vs/為縱坐標(biāo)，進(jìn)行回歸分析，得到回歸方程斜率ks，由此計(jì)算土工試件5的體積變化量Λ Vsm (其中m = 1，2，3，4，……η):
Δ Vsm = Vsm-ks (Tsm-Ts0) 步驟九、繪制 土工試件(5)的體積變化量Λ Vsm和探針溫度計(jì)(13)讀數(shù)Tsm的關(guān)系曲線:以探針溫度計(jì)(13)讀數(shù)溫度Tsl、Ts2、Ts3、Ts4……Tsn為橫坐標(biāo)，土工試件(5)的體積變化量Λ Vsl、A Vs2、A Vs3、A Vs4……Λ Vsn為縱坐標(biāo)做曲線，根據(jù)曲線斜率變化分析體積變化的穩(wěn)定性。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述土工材料體積變化測(cè)試方法，其特征在于:其特征在于:所述步驟一中的土工試件(5)的直徑為Φ40_±2_、高度為50mm~90_。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述土工材料體積變化測(cè)試方法，其特征在于:其特征在于:所述步驟四中的液體為水或防凍液。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述土工材料體積變化測(cè)試方法，其特征在于:其特征在于:所述步驟五中的初始溫度設(shè)定為_(kāi)20°C，步驟六中的測(cè)量溫度設(shè)定為20°C。
【文檔編號(hào)】G01N25/16GK104007135SQ201410264737
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】許勐, 張鋒, 王東升, 荊儒鑫 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)