[發明專利]一種測量不同約束條件下凍脹應力的凍脹約束儀及方法

在審

• 申請號: 202010840364.6
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN111781080A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 李順群;馬偉亮;張華洋;吳瓊;李麗君;郭龍;穆坤;王英紅
• 申請（專利權）人: 天津城建大學
• 主分類號: G01N3/60
• 分類號: G01N3/60;G01N3/02;G01N3/06
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 呂志英

1.一種測量不同約束條件下凍脹應力的凍脹約束儀，包括低溫控制系統，應力采集系統，溫度采集系統，其特征在于：所述低溫控制系統設有測試裝置，所述測試裝置包括若干個剛性獨立測試單元和有限約束獨立測試單元，所述測試單元包括立方體凍融箱盒、應力測試元件、溫度測試元件、螺旋套箍和數據導線，所述立方體凍融箱盒由六塊鋼板形成且頂面、底面和側壁通過螺絲或固定鼻連接固定，所述溫度測試元件經頂面插入立方體盒內，所述應力測試元件設置在側壁上；所述溫度測試元件、應力測試元件分別通過數據導線與外部溫度采集設備和應力采集設備連接。

2.根據權利要求1所述的一種測量不同約束條件下凍脹應力的凍脹約束儀，其特征在于：所述有限約束獨立測試單元的立方體凍融箱盒的邊長大于形成所述剛性獨立測試單元的立方體盒的邊長。

3.根據權利要求2所述的一種測量不同約束條件下凍脹應力的凍脹約束儀，其特征在于：所述剛性獨立測試單元為1個且立方體凍融箱盒的邊長為20cm，所述有限約束獨立測試單元為10個且立方體凍融箱盒的邊長分別為、20.1cm、20.2cm、20.3cm、20.4cm、20.5cm、20.6cm、20.7cm、20.8cm、20.9cm、21cm。

4.根據權利要求1所述的一種測量不同約束條件下凍脹應力的凍脹約束儀，其特征在于：所述應力測試元件通過螺旋套箍與立方體凍融箱盒側壁上設置的螺紋孔連接。

5.根據權利要求1所述的一種測量不同約束條件下凍脹應力的凍脹約束儀，其特征在于：所述鋼板厚度為10mm。

6.一種根據權利要求1所述的測量不同約束條件下凍脹應力的方法，其操作步驟如下：

步驟一、將待測土樣碾碎，過篩，制成200×200×200mm³飽和立方體測試土樣；

步驟二、選取剛性獨立測試單元或有限約束獨立測試單元：將待測土體試樣放入立方體凍融箱盒內，并安裝應力測試元件、溫度測試元件；

步驟三、將裝有200×200×200mm³測試土體試樣的測試單元置于凍融箱內，將數據導線與溫度采集設備和應力采集設備相連接并打開采集設備，根據5種凍結速度(0.25℃/d、0.5℃/d、1℃/d、2℃/d、3℃/d)和6個最終溫度(-5℃、-10℃、-15℃、-20℃、-25℃、-30℃)將凍融箱溫度調節至所需負溫；

步驟四、采集凍結過程中不同溫度點以及各最終溫度對應的凍脹應力；

步驟五、記錄測量剛性約束下的凍脹應力時選用凈邊長為20cm測試單元的應力值和對應的溫度值；

步驟六、記錄測量有限約束下的凍脹應力時選用凈邊長分別為20.1cm、20.2cm、20.3cm、20.4cm、20.5cm、20.6cm、20.7cm、20.8cm、20.9cm、21cm測試單元的應力值和對應的溫度值；

步驟七、將不同溫度點以及各最終溫度所測的應力值與對應的溫度值輸入計算機，繪制不同凍結速度和不同最終溫度下凍脹應力和溫度的關系曲線。