土工材料体积变化测试仪及测试方法
【专利摘要】土工材料体积变化测试仪及测试方法，它涉及一种土木工程中材料体积变化测试装置及测试方法。测试仪：密封橡胶圈设置在环形凹槽中，上盖扣合在底座上，上盖的顶端设有进排气孔，探针温度计的一端设置在上盖内、另一端设置在上盖外面，塑料管位于上盖的上端面上且与腔体连通，刻度玻璃管与塑料管连通。方法：一、制备土工材料试件；二、计算土工试件测试前的体积；三、安装土工试件；四、向腔体内注入液体；五、在初始温度环境中测量土工试件的温度；六、在测量温度环境中测量土工试件的温度；七、测量标定试件的初始温度、测量温度、刻度数；八、计算土工试件的体积变化量△Vt；九、计算土工试件的体积膨胀系数λ。本发明用于测量土工材料体积变化情况。
【专利说明】土工材料体积变化测试仪及测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种土木工程中材料体积变化的测试装置及测试方法，具体涉及一种土工材料体积变化测试仪及测试方法。
【背景技术】
[0002]目前，土工材料如土、混凝土等材料的体积测定多是通过对其尺寸的测试，进而计算得到体积变化，这种测试方法在常规的小尺寸试件条件下，测试精度并不是很高。然而这些材料随温度变化造成的体积变化往往是一些科学问题的关键。此外，尤其是对于有一定含水量的土工材料，如土，在冻胀情况下的体积变化情况，在工程中往往会造成较大的问题，而这方面的仪器及试验方法还很缺乏。因此，有效评价土工材料体积变化的仪器及测试方法具有不小的需求。行业内有类似的试验仪器，一些三轴试验机本身附带了体积变化仪，是在表征压力作用下三轴试件体积变化情况，是短时间的测试，且不能实现不同温度下体积变化的测定。
【发明内容】
[0003]本发明为解决现有试验仪器不能测定较高精度下各种土工材料在不同温度下体积变化情况的问题，而提供一种土工材料体积变化测试仪及测试方法。
[0004]本发明的土工材料体积变化测试仪包括底座、密封橡胶圈、上盖、密封螺丝、塑料管、刻度玻璃管、探针温度计和固定架，底座由凸台和底板组成，凸台设置在底板上端面的中心处，凸台与底板制成一体，上盖为桶状，上盖的下端面中心孔边缘设有环形凹槽，密封橡胶圈设置在环形凹槽中，上盖扣合在底座上，上盖的顶端设有进排气孔，密封螺丝与进排气孔螺纹连接，探针温度计的一端设置在上盖内，探针温度计的另一端设置在上盖外面，塑料管位于上盖的上端面上且与腔体连通，刻度玻璃管与塑料管连通，支架固定在上盖上，刻度玻璃管固定在支架上。
[0005]本发明的土工材料体积变化测试方法:
[0006]方法一:土工材料体积变化测试方法是通过以下步骤实现的:
[0007]步骤一、制备土工材料试件:将土工试件制成圆柱形；
[0008]步骤二、计算土工试件测试前的体积:根据土工试件直径和高度计算土工试件的体积，还可采用蜡封排水法测得土工试件的体积，将两种方式获得的体积记为Vtl ；
[0009]步骤三、安装土工试件:将土工试件放置在凸台上，挡块放置在土工试件的上端面上，用防水橡胶模将挡块、土工试件和凸台的圆柱面完全包裹，采用皮筋将防水橡胶模与挡块固定，采用皮筋将防水橡胶模与凸台固定，盖上上盖；
[0010]步骤四、向腔体内注入液体:打开密封螺丝，从进排气孔或刻度玻璃管向腔体内注入液体至液面升到进排气孔处，将密封螺丝封堵进排气孔；
[0011]步骤五、在初始温度环境中测量土工试件的温度:将土工材料体积变化测试仪放置于控温箱中，将控温箱设定一个初始温度，初始温度在-40°C?50°C之间，待探针温度计显示的温度与初始温度相同时，等待30分钟后，继续从刻度玻璃管注入液体，直到液面上升到O刻线，读取此时的探针温度计的显示初始温度数为Ttl ；
[0012]步骤六、在测量温度环境中测量土工试件5的温度:调节控温箱的温度为设定的一个测量温度，测量温度在_40°C~50°C之间，测量温度不能与初始温度相同，待探针温度计显示的温度与测量温度相同时，读取探针温度计的显示的测量温度数为T1，并在刻度玻璃管上读取液面所在位置的刻度数为Λ V ；
[0013]步骤七、测量标定试件的初始温度、测量温度、刻度数:采用与土工试件等体积的铸铁材料作为标定试件，重复上述步骤一至步骤六，记录标定试件的初始温度数为Ttl丨、记录标定试件的测量温度数为T广、记录标定试件的刻度数为Λ V’ ；
[0014]步骤八、计算土工试件5的体积变化量Λ Vt:
[0015]Δ Vt =Δ V- Δ V'
[0016]AVt =AY-AYy消除了液体体积变化的实验误差；
[0017]步骤九、计算土工试件的体积膨胀系数λ:
, Λ I,
[0018]^ =-———^式中V。为土工试件的体积，
厂0(- A)
[0019]膨胀系数λ反映了土工材料的体积随温度变化的敏感性。
[0020]方法二:土工材料体积变化测试方法是通过以下步骤实现的:
[0021]步骤一、制备土工材料试件:将土工试件制成圆柱形；
[0022]步骤二、计算土工试件测试前的体积:根据土工试件直径和高度计算土工试件的体积，还可采用蜡封排水法测得土工试件的体积，将两种方式获得的体积记为Vstl ；
[0023]步骤三、安装土工试件:将土工试件放置在凸台上，挡块放置在土工试件的上端面上，用防水橡胶模将挡块、土工试件和凸台的圆柱面完全包裹，采用皮筋将防水橡胶模与挡块固定，采用皮筋将防水橡胶模与凸台固定，盖上上盖；
[0024]步骤四、向腔体内注入液体:打开密封螺丝，从进排气孔或刻度玻璃管向腔体内注入液体至液面升到进排气孔处，将密封螺丝封堵进排气孔；
[0025]步骤五、在初始温度环境中测量土工试件的温度:将土工材料体积变化测试仪放置于控温箱中，将控温箱设定一个初始温度，初始温度在-40°C~50°C之间，待探针温度计显示的温度与初始温度相同时，等待30分钟后，继续从刻度玻璃管注入液体，直到液面上升到O刻线，读取此时的探针温度计的显示初始温度数为Tstl ；
[0026]步骤六、在控温过程中测定土工试件的体积变化量与液体的体积变化量之和:调节控温箱的温度为设定的一个测量温度，测量温度在_40°C~50°C之间，测量温度不能与初始温度相同，在温度变化过程中每5分钟进行数据测定控温箱温度、探针温度计读数和刻度玻璃管的液面高度，分别将控温箱温度数据记录为Te1、Te2、Te3、Te4……Ten，探针温度计读数记录为Tsl、Ts2、Ts3、Ts4……Tsn，刻度玻璃管的液面高度记录为W Vs3> Vs4……Vsn, Vsl、Vs2、Vs3、Vs4……V sn分别为第一、第二、第三、第四……第η次测量时土工试件的体积变化量与液体的体积变化量之和；
[0027]步骤七、在控温过程中测量液体的体积变化量:采用与土工试件等体积的铸铁材料作为标定试件，重复上述步骤一至步骤六，记录标定试件的初始温度数为Tstl ’、分别将控温箱温度数据记录为Iei ', Te37、Τ控/……Ien'，探针温度计读数记录为Ts/ ,Ts2 / ,Ts3 /、TS/……Ts/，刻度玻璃管的液面高度记录为f ,Vs2 7 ,Vs3 ;、Vs4 ’……Vsn ’ , Vsl 7 ,Vs2 ’ ,Vs3 ;、Vs4 ’……Vsn ’分别为第一、第二、第三、第四……第η次测量时液体的体积变化量；
[0028]步骤八、在控温过程中测量土工试件的体积变化量:
[0029]探针温度计读数温度Tsl ’ , Ts2 7、Ts^、Ts4 ’……Tsn ’为横坐标，刻度玻璃管的液面高度Vs/ ,Vs2 / ,Vs3 ;、VS/……Vs/为纵坐标，进行回归分析，得到回归方程斜率让^由此计算土工试件的体积变化量厶乂㈣丨其中!!!=!，]』，^……η):
[0030]Δ Vsm = vsm-ks (Tsm-Ts0)
[0031]步骤九、绘制土工试件的体积变化量Λ Vsffl和探针温度计读数Tsm的关系曲线:以探针温度计读数温度Tsl、Ts2、Ts3、Ts4……Tsn为横坐标，土工试件的体积变化量Λ Vsl,Δ Vs2,Δ Vs3>Δ Vs4......Λ Vsn为纵坐标做曲线，根据曲线斜率变化分析体积变化的稳定性。
[0032]本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
[0033]一、本发明土工材料体积变化测试仪为各种土工材料的体积膨胀系数的测定提供了一种可行办法。
[0034]二、土工材料体积变化测试仪对体积变化量的测定精度相比于目前常用的测试方法精度提高一倍以上。人为的因素对试验误差的影响明显降低。
[0035]三、对于体积膨胀系数为非恒定值的材料，以土工材料体积变化测试仪为基础，提出了体积随温度变化曲线试验方法。通过对体积随温度变化曲线的分析，进一步分析材料体随温度变化的规律。
【专利附图】
【附图说明】
[0036] 图1是本发明土工材料体积变化测试仪的整体结构主视图；
[0037]图2是上盖4的结构剖视图；
[0038]图3是图2的俯视图；
[0039]图4是底座I的结构主视图；
[0040]图5是图4的俯视图。
【具体实施方式】
[0041]【具体实施方式】一:结合图1~图5说明本实施方式，本实施方式包括底座1、密封橡胶圈3、上盖4、密封螺丝10、塑料管11、刻度玻璃管12、探针温度计13和固定架14，底座I由凸台1-1和底板1-2组成，凸台1-1设置在底板1-2上端面的中心处，凸台1-1与底板1-2制成一体，上盖4为桶状，上盖4的下端面中心孔边缘设有环形凹槽4-1，密封橡胶圈3设置在环形凹槽4-1中，上盖4扣合在底座I上，利用四个紧固螺丝2将上盖4与底座I连接，上盖4的顶端设有进排气孔4-2，螺纹孔9可用来进水或进气，密封螺丝10与进排气孔4-2螺纹连接，探针温度计13的一端设置在上盖4内，探针温度计13的另一端设置在上盖4外面，塑料管11位于上盖4的上端面上且与腔体9连通，刻度玻璃管12与塑料管11连通，支架14固定在上盖4上，刻度玻璃管12固定在支架14上。
[0042]【具体实施方式】二:结合图1说明本实施方式，本实施方式是通过以下步骤实现的:
[0043]步骤一、制备土工材料试件:将土工试件5制成圆柱形；[0044]步骤二、计算土工试件5测试前的体积:根据土工试件5直径和高度计算土工试件5的体积，还可采用蜡封排水法测得土工试件5的体积，将两种方式获得的体积记为Vtl ；
[0045]步骤三、安装土工试件5:将土工试件5放置在凸台1-1上，挡块8放置在土工试件5的上端面上，用防水橡胶模6将挡块8、土工试件5和凸台1-1的圆柱面完全包裹，采用皮筋7将防水橡胶模6与挡块8固定，采用皮筋7将防水橡胶模6与凸台1-1固定，保证土工试件5与腔体9内液体隔离，盖上上盖4，拧紧紧固螺丝2 ；
[0046]步骤四、向腔体9内注入液体:打开密封螺丝10，从进排气孔4-2或刻度玻璃管12向腔体9内注入液体至液面升到进排气孔4-2处，将密封螺丝10封堵进排气孔4-2，并拧紧密封螺丝10 ；
[0047]步骤五、在初始温度环境中测量土工试件5的温度:将土工材料体积变化测试仪放置于控温箱中，将控温箱设定一个初始温度，初始温度在_40°C~50°C之间，初始温度可根据实验现场的环境设定，待探针温度计13显示的温度与初始温度相同时，等待30分钟后，继续从刻度玻璃管12注入液体，直到液面上升到O刻线，读取此时的探针温度计13的显示初始温度数为Tci ；
[0048]步骤六、在测量温度环境中测量土工试件5的温度:调节控温箱的温度为设定的一个测量温度，测量温度在_40°C~50°C之间，测量温度不能与初始温度相同，测量温度可根据实验现场的环境设定，待探针温度计13显示的温度与测量温度相同时，读取探针温度计13的显示的测量温度数为T1，并在刻度玻璃管12上读取液面所在位置的刻度数为Λ V，该刻度数单位为体积，其中O刻线上方记作正值O刻线下方记作负值；
[0049]步骤七、测量标定试件的初始温度、测量温度、刻度数:采用与土工试件5等体积的铸铁材料作为标定试件，重复上述步骤一至步骤六，记录标定试件的初始温度数为Ttl丨、记录标定试件的测量温度数为T i丨、记录标定试件的刻度数为Λ V’，该刻度数单位为体积，
[0050]步骤八、计算土工试件5的体积变化量Λ Vt:
[0051]Δ Vt =Δ V- Δ V'
[0052]AVt =AY-AYy消除了液体体积变化的实验误差；
[0053]步骤九、计算土工试件5的体积膨胀系数λ:
[0054]λ=ΔV1/V0(T0-T1)为土工试件5的体积，
[0055]膨胀系数λ反映了土工材料的体积随温度变化的敏感性。
[0056]【具体实施方式】三:结合图1说明本实施方式，本实施方式是步骤一中的土工试件5的直径为<t40mm±2mm、高度为50mm~90mm。其它步骤与【具体实施方式】二相同。
[0057]【具体实施方式】四:结合图1说明本实施方式，本实施方式是步骤四中的液体为水或防冻液。当测试温度在0°C以上时，注入水；当测试温度在0°C以下时，注入防冻液；当测试温度在0°C时，注入水或防冻液。其它步骤与【具体实施方式】二相同。
[0058]【具体实施方式】五:本实施方式是步骤五中的初始温度设定为-20°C，步骤六中的测量温度设定为20°C。其它组成及连接关系与【具体实施方式】二相同。
[0059]【具体实施方式】六:本实施方式是步骤五中的初始温度设定为-30°C，步骤六中的测量温度设定为o°c。其它组成及连接关系与【具体实施方式】二相同。[0060]【具体实施方式】七:结合图1说明本实施方式，本实施方式是通过以下步骤实现的:
[0061]步骤一、制备土工材料试件5:将土工试件5制成圆柱形；
[0062]步骤二、计算土工试件5测试前的体积:根据土工试件5直径和高度计算土工试件5的体积，还可采用蜡封排水法测得土工试件5的体积，将两种方式获得的体积记为Vstl ；
[0063]步骤三、安装土工试件5:将土工试件5放置在凸台1-1上，挡块8放置在土工试件5的上端面上，用防水橡胶模6将挡块8、土工试件5和凸台1-1的圆柱面完全包裹，采用皮筋7将防水橡胶模6与挡块8固定，采用皮筋7将防水橡胶模6与凸台1-1固定，保证土工试件5与腔体9内液体隔离，盖上上盖4，拧紧紧固螺丝2 ；
[0064]步骤四、向腔体9内注入液体:打开密封螺丝10，从进排气孔4-2或刻度玻璃管12向腔体9内注入液体至液面升到进排气孔4-2处，将密封螺丝10封堵进排气孔4-2，并拧紧密封螺丝10 ；
[0065]步骤五、在初始温度环境中测量土工试件5的温度:将土工材料体积变化测试仪放置于控温箱中，将控温箱设定一个初始温度，初始温度在-40°C~50°C之间，初始温度可根据实验现场的环境设定，待探针温度计13显示的温度与初始温度相同时，等待30分钟后，继续从刻度玻璃管12注入液体，直到液面上升到O刻线，读取此时的探针温度计13的显示初始温度数为Tstl ；
[0066]步骤六、在控温过程中测定土工试件5的体积变化量与液体的体积变化量之和:调节控温箱的温度为设定的一个测量温度，测量温度在_40°C~50°C之间，测量温度不能与初始温度相同，测量温度可根据实验现场的环境设定，在温度变化过程中每5分钟进行数据测定控温箱温度、探针温度计13读数和刻度玻璃管12的液面高度，分别将控温箱温
度数据记录为T控PTgyTgyTg4......Tgn,探针温度计13读数记录为Tsl、Ts2、Ts3、Ts4......Tsn，刻度玻璃管12的液面高度记录为Vsl、vs2、vs3、vs4……Vsn，Vsl、Vs2、Vs3、Vs4……Vsn分别为第一、第二、第三、第四……第η次测量时土工试件5的体积变化量与液体的体积变化量之和；
[0067]步骤七、在控温过程中测量液体的体积变化量:采用与土工试件5等体积的铸铁材料作为标定试件，重复上述步骤一至步骤六，记录标定试件的初始温度数为Tstl ’、分别将控温箱温度数据记录为Ie广> Te2 7 , Tes ； > Te4 7……T控/，探针温度计I3读数记录为Tsl丨、TsZ、TsZ、Ts4丨……Tsn丨，刻度玻璃管12的液面高度记录为Vsl丨、Vs2;、U、VS/ ……Vsn'，VS" >vs2 /、Vs3'、VS/ ……Vs/ 分别为第一、第二、第三、第四……第η次测量时液体的体积变化量；
[0068]步骤八、在控温过程中测量土工试件5的体积变化量:
[0069]探针温度计13读数温度Tsl ’ ,Ts2 7、Ts3 ’、TS/……Tsn ’为横坐标，刻度玻璃管12的液面高度Vs广、Vs2'、VS/……Vs/为纵坐标，进行回归分析，回归分析是常规数理统计分析方法，得到回归方程斜率ks，由此计算土工试件5的体积变化量ΛVsm(其中 m = 1,2, 3,4,......η):
[0070]Δ Vsm = Vsm-ks (Tsm-Ts0)
[0071] 步骤九、绘制土工试件5的体积变化量Λ Vsffl和探针温度计13读数Tsm的关系曲线(其中m= 1，2，3，4，……η):以探针温度计13读数温度Tsl、Ts2、Ts3、Ts4……Tsn为横坐标，土工试件5的体积变化量Λ Vsl,Δ Vs2、A Vs3、A Vs4……Λ Vsn为纵坐标做曲线，根据曲线斜率变化分析体积变化的稳定性。
[0072]【具体实施方式】八:结合图1说明本实施方式，本实施方式是步骤一中的土工试件5的直径为<t40mm±2mm、高度为50mm?90mm。其它步骤与【具体实施方式】七相同。
[0073]【具体实施方式】九:结合图1说明本实施方式，本实施方式是步骤四中的液体为水或防冻液。当测试温度在0°C以上时，注入水；当测试温度在0°C以下时，注入防冻液；当测试温度在0°C时，注入水或防冻液。其它步骤与【具体实施方式】七相同。
[0074]【具体实施方式】十:本实施方式是步骤五中的初始温度设定为-20°C，步骤六中的测量温度设定为20°C。其它步骤与【具体实施方式】七相同。
[0075]【具体实施方式】十一:本实施方式是步骤五中的初始温度设定为_25°C，步骤六中的测量温度设定为10°C。其它步骤与【具体实施方式】七相同。
[0076]【具体实施方式】十二:本实施方式是步骤五中的初始温度设定为-30°C，步骤六中的测量温度设定为_20°C。其它步骤与【具体实施方式】七相同。
[0077]【具体实施方式】十三:本实施方式是步骤五中的初始温度设定为10°C，步骤六中的测量温度设定为_15°C。其它步骤与【具体实施方式】七相同。
[0078]【具体实施方式】十四:本实施方式是步骤五中的初始温度设定为20°C，步骤六中的测量温度设定为-1o°c。其它步骤与【具体实施方式】七相同。
[0079]【具体实施方式】十五:本实施方式是步骤五中的初始温度设定为30°C，步骤六中的测量温度设定为-30°C。其它步骤与【具体实施方式】七相同。
【权利要求】
1.一种土工材料体积变化测试仪,其特征在于:所述土工材料体积变化测试仪包括底座(1)、密封橡胶圈(3)、上盖(4)、密封螺丝(10)、塑料管(11)、刻度玻璃管(12)、探针温度计(13)和固定架(14)，底座(1)由凸台(1-1)和底板(1-2)组成，凸台(1-1)设置在底板(1-2)上端面的中心处，凸台(1-1)与底板(1-2)制成一体，上盖(4)为桶状，上盖(4)的下端面中心孔边缘设有环形凹槽(4-1)，密封橡胶圈(3)设置在环形凹槽(4-1)中，上盖(4)扣合在底座(1)上，上盖(4)的顶端设有进排气孔(4-2)，密封螺丝(10)与进排气孔(4-2)螺纹连接，探针温度计(13)的一端设置在上盖(4)内，探针温度计(13)的另一端设置在上盖(4)外面，塑料管(11)位于上盖(4)的上端面上且与腔体(9)连通，刻度玻璃管(12)与塑料管(11)连通，支架(14)固定在上盖(4)上，刻度玻璃管(12)固定在支架(14)上。
2.利用权利要求1所述土工材料体积变化测试仪实现土工材料体积变化测试方法,所述方法是通过以下步骤实现的: 步骤一、制备土工材料试件:将土工试件(5)制成圆柱形； 步骤二、计算土工试件(5)测试前的体积:根据土工试件(5)直径和高度计算土工试件(5)的体积，还可采用蜡封排水法测得土工试件(5)的体积，将两种方式获得的体积记为V0; 步骤三、安装土工试件(5):将土工试件(5)放置在凸台(1-1)上，挡块(8)放置在土工试件(5)的上端面上，用防水橡胶模(6)将挡块(8)、土工试件(5)和凸台(1-1)的圆柱面完全包裹，采用皮筋(7)将防水橡胶模(6)与挡块(8)固定，采用皮筋(7)将防水橡胶模(6)与凸台(1-1) 固定，盖上上盖⑷； 步骤四、向腔体(9)内注入液体:打开密封螺丝(10)，从进排气孔(4-2)或刻度玻璃管(12)向腔体(9)内注入液体至液面升到进排气孔(4-2)处，将密封螺丝(10)封堵进排气孔(4-2)； 步骤五、在初始温度环境中测量土工试件(5)的温度:将土工材料体积变化测试仪放置于控温箱中，将控温箱设定一个初始温度，初始温度在_40°C~50°C之间，待探针温度计(13)显示的温度与初始温度相同时，等待30分钟后，继续从刻度玻璃管(12)注入液体，直到液面上升到O刻线，读取此时的探针温度计(13)的显示初始温度数为Ttl; 步骤六、在测量温度环境中测量土工试件(5)的温度:调节控温箱的温度为设定的一个测量温度，测量温度在-40°C~50°C之间，测量温度不能与初始温度相同，待探针温度计(13)显示的温度与测量温度相同时，读取探针温度计(13)的显示的测量温度数为T1，并在刻度玻璃管(12)上读取液面所在位置的刻度数为Λ V ； 步骤七、测量标定试件的初始温度、测量温度、刻度数:采用与土工试件(5)等体积的铸铁材料作为标定试件，重复上述步骤一至步骤六，记录标定试件的初始温度数为T/、记录标定试件的测量温度数为T广、记录标定试件的刻度数为Λ V’ ； 步骤八、计算土工试件(5)的体积变化量Λ Vt:
Δ Vt =Δ V- Δ V， Λ Vt =Λ V- Λ V’消除了液体体积变化的实验误差； 步骤九、计算土工试件(5)的体积膨胀系数入:式中V。为土工试件(5的体积， 膨胀系数λ反映了土工材料的体积随温度变化的敏感性。
3.根据权利要求2所述土工材料体积变化测试方法，其特征在于:其特征在于:所述步骤一中的土工试件(5)的直径为Φ40_±2_、高度为50mm~90_。
4.根据权利要求2所述土工材料体积变化测试方法，其特征在于:其特征在于:所述步骤四中的液体为水或防冻液。
5.根据权利要求2所述土工材料体积变化测试方法，其特征在于:其特征在于:所述步骤五中的初始温度设定为_20°C，步骤六中的测量温度设定为20°C。
6.根据权利要求2所述土工材料体积变化测试方法，其特征在于:其特征在于:所述步骤五中的初始温度设定为_30°C，步骤六中的测量温度设定为0°C。
7.利用权利要求1所述土工材料体积变化测试仪实现土工材料体积变化测试方法,所述方法是通过以下步骤实现的: 步骤一、制备土工材料试件(5):将土工试件(5)制成圆柱形； 步骤二、计算土工试件(5)测试前的体积:根据土工试件(5)直径和高度计算土工试件(5)的体积，还可采用蜡封排水法测得土工试件(5)的体积，将两种方式获得的体积记为Vs0; 步骤三、安装土工试件(5):将土工试件(5)放置在凸台(1-1)上，挡块(8)放置在土工试件(5)的上端面上，用防水橡胶模(6)将挡块(8)、土工试件(5)和凸台(1-1)的圆柱面完全包裹，采用皮筋(7)将防水橡胶模(6)与挡块(8)固定，采用皮筋(7)将防水橡胶模(6)与凸台(1-1)固定，盖上上盖⑷； 步骤四、向腔体(9)内注入液体:打开密封螺丝(10)，从进排气孔(4-2)或刻度玻璃管(12)向腔体(9)内注入液体至液面升到进排气孔(4-2)处，将密封螺丝(10)封堵进排气孔(4-2)； 步骤五、在初始温度环境中测量土工试件(5)的温度:将土工材料体积变化测试仪放置于控温箱中，将控温箱设定一个初始温度，初始温度在_40°C~50°C之间，待探针温度计(13)显示的温度与初始温度相同时，等待30分钟后，继续从刻度玻璃管(12)注入液体，至液面上升到O刻线，读取此时的探针温度计(13)的显示初始温度数为Tstl ； 步骤六、在控温过程中测定土工试件(5)的体积变化量与液体的体积变化量之和:调节控温箱的温度为设定的一个测量温度，测量温度在_40°C~50°C之间，测量温度不能与初始温度相同，在温度变化过程中每5分钟进行数据测定控温箱温度、探针温度计(13)读数和刻度玻璃管(12)的液面高度，分别将控温箱温度数据记录为Te1、Te2、Te3、Te4……Ten，探针温度计(13读数记录为Tsl、Ts2、Ts3> Ts4……Tsn，刻度玻璃管(12的液面高度记录为 VS1、VS2、VS3、VS4......VSn，VS1、VS2、VS3、^s4......Vsn 分别为弟一、弟二、弟二、弟四......弟 Π 次测量时土工试件(5)的体积变化量与液体的体积变化量之和； 步骤七、在控温过程中测量液体的体积变化量:采用与土工试件(5)等体积的铸铁材料作为标定试件，重复上述步骤一至步骤六，记录标定试件的初始温度数为Tstl丨、分别将控温箱温度数据记录为Ie广> Te2 ; , Tes ； > Te4 ;……Ie/，探针温度计(13)读数记录为Tsl '、TsZ、Ts^、Ts4 '……Tsn '，刻度玻璃管12的液面高度记录为Vsl '、Vs2 ； >vs3 ;、VS/ ……Vs/ ,Vsl / ,Vs2 / ,Vs3 ;、VS/ ……Vs/ 分别为第一、第二、第三、第四……第η次测量时液体的体积变化量； 步骤八、在控温过程中测量土工试件5的体积变化量: 探针温度计(13)读数温度Tsl ’ ,Ts2 7、Ts3 ’、Ts4 ,……Tsn ’为横坐标，刻度玻璃管(12)的液面高度Vs广、\2丨、VS/……Vs/为纵坐标，进行回归分析，得到回归方程斜率ks，由此计算土工试件5的体积变化量Λ Vsm (其中m = 1，2，3，4，……η):
Δ Vsm = Vsm-ks (Tsm-Ts0) 步骤九、绘制 土工试件(5)的体积变化量Λ Vsm和探针温度计(13)读数Tsm的关系曲线:以探针温度计(13)读数温度Tsl、Ts2、Ts3、Ts4……Tsn为横坐标，土工试件(5)的体积变化量Λ Vsl、A Vs2、A Vs3、A Vs4……Λ Vsn为纵坐标做曲线，根据曲线斜率变化分析体积变化的稳定性。
8.根据权利要求7所述土工材料体积变化测试方法，其特征在于:其特征在于:所述步骤一中的土工试件(5)的直径为Φ40_±2_、高度为50mm~90_。
9.根据权利要求7所述土工材料体积变化测试方法，其特征在于:其特征在于:所述步骤四中的液体为水或防冻液。
10.根据权利要求7所述土工材料体积变化测试方法，其特征在于:其特征在于:所述步骤五中的初始温度设定为_20°C，步骤六中的测量温度设定为20°C。
【文档编号】G01N25/16GK104007135SQ201410264737
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】许勐, 张锋, 王东升, 荆儒鑫 申请人:哈尔滨工业大学