[發明專利]土工材料體積變化測試儀及測試方法

有效

• 申請號: 201410264737.4
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104007135A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 許勐;張鋒;王東升;荊儒鑫
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N25/16
• 分類號: G01N25/16
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

1.一種土工材料體積變化測試儀，其特征在于：所述土工材料體積變化測試儀包括底座(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(13)和固定架(14)，底座(1)由凸臺(1-1)和底板(1-2)組成，凸臺(1-1)設置在底板(1-2)上端面的中心處，凸臺(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有環形凹槽(4-1)，密封橡膠圈(3)設置在環形凹槽(4-1)中，上蓋(4)扣合在底座(1)上，上蓋(4)的頂端設有進排氣孔(4-2)，密封螺絲(10)與進排氣孔(4-2)螺紋連接，探針溫度計(13)的一端設置在上蓋(4)內，探針溫度計(13)的另一端設置在上蓋(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.利用權利要求1所述土工材料體積變化測試儀實現土工材料體積變化測試方法，所述方法是通過以下步驟實現的：

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、計算土工試件(5)測試前的體積：根據土工試件(5)直徑和高度計算土工試件(5)的體積，還可采用蠟封排水法測得土工試件(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(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(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(1-1)固定，蓋上上蓋(4)；

步驟四、向腔體(9)內注入液體：打開密封螺絲(10)，從進排氣孔(4-2)或刻度玻璃管(12)向腔體(9)內注入液體至液面升到進排氣孔(4-2)處，將密封螺絲(10)封堵進排氣孔(4-2)；

步驟五、在初始溫度環境中測量土工試件(5)的溫度：將土工材料體積變化測試儀放置于控溫箱中，將控溫箱設定一個初始溫度，初始溫度在-40℃～50℃之間，待探針溫度計(13)顯示的溫度與初始溫度相同時，等待30分鐘后，繼續從刻度玻璃管(12)注入液體，直到液面上升到0刻線，讀取此時的探針溫度計(13)的顯示初始溫度數為T₀；

步驟六、在測量溫度環境中測量土工試件(5)的溫度：調節控溫箱的溫度為設定的一個測量溫度，測量溫度在-40℃～50℃之間，測量溫度不能與初始溫度相同，待探針溫度計(13)顯示的溫度與測量溫度相同時，讀取探針溫度計(13)的顯示的測量溫度數為T₁，并在刻度玻璃管(12)上讀取液面所在位置的刻度數為△V；

步驟七、測量標定試件的初始溫度、測量溫度、刻度數：采用與土工試件(5)等體積的鑄鐵材料作為標定試件，重復上述步驟一至步驟六，記錄標定試件的初始溫度數為T₀＇、記錄標定試件的測量溫度數為Ｔ₁＇、記錄標定試件的刻度數為△V'；

步驟八、計算土工試件(5)的體積變化量△V_t：

△V_t＝△V-△V'

△V_t＝△V-△V'消除了液體體積變化的實驗誤差；

步驟九、計算土工試件(5)的體積膨脹系數λ：

式中V₀為土工試件(5的體積，

膨脹系數λ反映了土工材料的體積隨溫度變化的敏感性。

3.根據權利要求2所述土工材料體積變化測試方法，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φ40mm±2mm、高度為50mm～90mm。

4.根據權利要求2所述土工材料體積變化測試方法，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.根據權利要求2所述土工材料體積變化測試方法，其特征在于：其特征在于：所述步驟五中的初始溫度設定為-20℃，步驟六中的測量溫度設定為20℃。

6.根據權利要求2所述土工材料體積變化測試方法，其特征在于：其特征在于：所述步驟五中的初始溫度設定為-30℃，步驟六中的測量溫度設定為0℃。