28 凍脹量試驗(yàn)
28.0.1 本試驗(yàn)方法適用于原狀、擾動(dòng)粘土和砂土。
28.0.2 本試驗(yàn)所用主要儀器設(shè)備,應(yīng)符合下列規(guī)定。
1 凍脹量試驗(yàn)裝置,由試樣盒、恒溫箱、溫度控制系統(tǒng)、溫度監(jiān)測系統(tǒng)、補(bǔ)水系統(tǒng)、變形監(jiān)測系統(tǒng)粒加壓系統(tǒng)組成。
2 試樣盒外徑為 12cm、壁厚為1cm的有機(jī)玻璃筒和與之配套的頂、底板組成(圖 28.0.2)
圖 28.0.2 試樣盒結(jié)構(gòu)示意圖
1—供水裝置;2—位移計(jì);3一保溫材料;4—加壓裝置;
5—正溫循環(huán)液進(jìn)出口;6—熱敏電阻測溫點(diǎn);7—負(fù)溫循環(huán)液進(jìn)出口;8一試樣盒
有機(jī)玻璃筒周側(cè)每隔1cm設(shè)熱敏電阻溫度計(jì)插入孔。頂?shù)椎慕Y(jié)構(gòu)能提供恒溫液循環(huán)和外界水源補(bǔ)給通道,并使板面溫度均勻。
3 恒溫箱的容積不小于 0.8m3,內(nèi)設(shè)冷液循環(huán)管路和加熱器(功率為500W),通過熱敏電阻溫度計(jì)與溫度控制儀相連,使試驗(yàn)期間箱溫保持在 1±0.5℃。
4 溫度控制系統(tǒng)由低溫循環(huán)浴和溫度控制儀組成,提供試驗(yàn)所需的頂、底板溫度。
5 溫度監(jiān)測系統(tǒng)由熱敏電阻溫度計(jì)、數(shù)據(jù)采集儀和電子計(jì)算機(jī)組成,監(jiān)測試驗(yàn)過程中土樣、頂、底板溫度和箱溫變化。
6補(bǔ)水系統(tǒng)由恒定水位的供水裝置(見圖28.0.2)通過塑料管與頂板相連,水位應(yīng)高出頂板與土樣接觸面 1cm,試驗(yàn)過程中定時(shí)記錄水位以確定補(bǔ)水量。
7 變形監(jiān)測系統(tǒng)可用百分表或位移傳感器(量程30mm最小分度值0.01mm),有條件時(shí)可采用數(shù)據(jù)采集儀和計(jì)算機(jī)組成,監(jiān)測試驗(yàn)過程中土樣變形量。
8 加壓系統(tǒng)跟液壓油源及加壓裝置(或加壓框架和砝碼)組成。(加壓系統(tǒng)預(yù)在需要模擬原狀土天然受壓狀況時(shí)使用,加載等級(jí)根據(jù)天然受壓狀況確定)。
28.0.3 原狀土試驗(yàn),應(yīng)按下列步驟進(jìn)行;
1土樣應(yīng)按自然沉積方向放置,剝?nèi)ハ灧夂湍z帶,開啟土樣筒取出土樣。
2 用土樣切削器將原狀土樣削成直徑為 10cm、高為 5cm的試樣,稱量確定密度并取余土測定初始含水率。
3 有機(jī)玻璃試樣盒內(nèi)壁涂上一薄層凡士林,放在底板上,盒內(nèi)放一張薄型濾紙,然后將試樣裝入盒內(nèi),讓其自由滑落在底板上。
4 在試樣頂面再加上一張薄型濾紙,然后放上頂板,并稍稍加力,以使試樣與頂、底板接觸緊密。
5 將盛有試樣的試樣盒放入恒溫箱內(nèi),試樣周側(cè)、頂、底板內(nèi)插入熱敏電阻溫度計(jì)、試樣周側(cè)包裹5cm厚的泡沫塑料保溫。連接頂、底板冷液循環(huán)管路及底板補(bǔ)水管路,供水并排除底板內(nèi)氣泡,調(diào)節(jié)水位。安裝位移傳感器。
6開啟恒溫箱、試樣盒、頂、底板冷浴,設(shè)定恒溫箱冷浴溫度為-15℃,箱內(nèi)氣溫為 1℃,頂、底板冷浴溫度為1℃。
7 試樣恒溫 6h,并監(jiān)測溫度和變形。待試樣初始溫度均勻達(dá)到1℃以后,開始試驗(yàn)。
8 底板溫度調(diào)節(jié)到-15℃并持續(xù)0.5h,讓試樣迅速從底面凍結(jié),然后將底板溫度調(diào)節(jié)至-2℃使粘土以0.3℃/h,砂土以0.2℃/h的速度下降。保持箱溫和頂板溫度均為1℃,記錄初始水位。每隔1h記錄水位、溫度和變形量各一次。試驗(yàn)持續(xù)72h。
9試驗(yàn)結(jié)束后,迅速從試樣盒中取出土樣,測量試樣高度并測定凍結(jié)深度。
28.0.4 擾動(dòng)土試驗(yàn),應(yīng)按下列步驟進(jìn)行;
1 稱取風(fēng)干土樣 500g,加純水拌勻呈稀泥漿,裝入內(nèi)徑為10cm的有機(jī)玻璃筒內(nèi),加壓固結(jié),直至達(dá)到所需初始含水率后,將土樣從有機(jī)玻璃筒中推出,并將土樣高度修正到5cm。
2 繼續(xù)按第 28.0.3條 3~9款的步驟進(jìn)行試驗(yàn)。
28.0.5 冰脹率應(yīng)按下式計(jì)算∶
(28.0.5)
式中η——凍脹率(%);
Δh——試驗(yàn)期間總凍脹量(mm);
Hf——凍結(jié)深度(不包括凍脹量)(mm)。
28.0.8 凍脹量試驗(yàn)的記錄格式見附錄D表D—44。