專利名稱：一種變性土膨脹系數測定裝置及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及土力學和土壤測試技術領域，具體涉及一種變性土膨脹系數測定裝置及其應用。
背景技術：
變性土是一種吸水膨脹、失水收縮顯著的土壤，這種土壤在世界范圍內分布很廣泛，截至目前已經有40多個國家發現有變性土的存在，由于變性土這種顯著膨脹收縮的特性，給當地的建筑及農用帶來很多破壞，以中國為例，我國是膨脹土分布最廣的國家之一， 每年都有大量工程建筑遭受膨脹土的嚴重破壞。初步估計，我國每年因土的膨脹性造成各類工程建筑物破壞的損失，大約在數億元以上。鑒于此，對變性土膨脹收縮性能的研究是急需解決的一個問題。在美國土壤系統分類和中國土壤系統分類中變性土是一個土綱。它是一種富含 2 I型膨脹性礦物的粘質土壤。這種土壤干燥時土體強烈收縮形成裂隙，吸水膨脹后體積增大，具有強烈脹縮和擾動特性的粘質土壤。因此，膨脹收縮特性是變性土的基本特性，在土壤的鑒定和分類中，土壤膨脹系數是重要的診斷特性和指標；在工程建設和農業生產中， 土壤膨脹系數是了解土壤基本性質的主要指標，如膨脹土分布區的道路、建筑物和其它土建工程項目都需要測定土壤的膨脹系數；由于土壤膨脹也強烈影響土壤水分運動和管理， 在土壤水分和耕作等農業管理中也需要測定土的膨脹系數；土的膨脹系數也是判斷膨脹土改良和處理技術的主要指標。目前，國內外土工和土壤物理學領域對變性土膨脹性的測定主要有薩冉樹脂法、 搓條法和針管法，其中最常用的是后兩種，土壤測試中搓條法和針管法都是先將土裝入環刀中，底部用濾紙和紗布封好，浸水飽和24小時，然后放到石英砂上失水24小時，等到能成型再進行搓條法和針管法測定。搓條法在搓條時由于每次用力不同導致條的形狀、直徑都不同，針管法在取樣時對土柱有擠壓力，每次擠壓力的大小不同，導致測定條件很難控制一致；搓條法和針管法在烘干過程中不僅長度會減小，直徑也會減小，對膨脹系數的測定產生較大影響；搓條法和針管法在處理和測試過程中都需要比較長的時間、操作繁瑣、人為因素影響較大，測定結果的重現性差。因此，發明一種能避免人為因素影響、重現性好的土壤膨脹系數測定裝置與方法，具有重要的理論和實際應用價值。
發明內容
本發明提供了一種可反復利用的變性土膨脹系數測定裝置，結構簡單，操作方便， 測試效率高。一種變性土膨脹系數測定裝置，包括盛水容器、帶有刻度的內管及帶有活塞桿的活塞，所述的盛水容器的底面帶有第一通孔，所述的內管架設在盛水容器中，所述的活塞位于內管中且與內管的內壁之間帶有過水間隙，所述的活塞頂部設有用于阻擋試樣的透水部件，所述的活塞桿貫穿所述的第一通孔且與第一通孔內緣密封配合。
所述的變性土膨脹系數測定裝置還包括底座以及固定在該底座上的固定桿，所述的內管通過第一連接件與所述的固定桿連接，所述的盛水容器通過第二連接件與所述的固定桿連接。所述的盛水容器安放在所述的底座頂面，所述的底座帶有位置與所述的第一通孔相應的第二通孔，所述的活塞桿依次貫穿所述的第一通孔、第二通孔，所述的活塞桿的長度大于內管的長度，以便于測試樣品的更換。作為優選，所述的盛水容器和內管同軸布置，以便于直觀觀察水和試樣的高度。作為優選，所述的第一連接件、第二連接件均為管夾，以夾緊固定內管、外管。作為優選，所述的盛水容器的外壁帶有刻度，以便于讀取測試樣品膨脹時的吸水量。作為優選，所述的透水部件為兩張濾紙以及位于這兩張濾紙間的透水石。本發明還提供了上述變性土膨脹系數測定裝置在土壤膨脹系數測定中的應用。所述的變性土膨脹系數測定裝置的應用方法為將活塞拉至內管的最底端，把變性土裝入內管中，輕輕拍實，以控制土壤容重在要求的范圍內，記下內管上土壤表面的刻度，然后向盛水容器內加入水，使其水位與內管中土壤的高度持平，盛水容器中的水分沿內管與底座間的縫隙，透過濾紙與透水石進入內管，使土壤吸水膨脹，吸水膨脹24小時后，記下此時內管中土壤表面的刻度；根據內管刻度前后讀數的差異算出土壤的膨脹量；按照公式
權利要求
1.一種變性土膨脹系數測定裝置，其特征在于，包括盛水容器(I)、帶有刻度的內管 (2)及帶有活塞桿(3)的活塞(4)，所述的盛水容器(I)的底面帶有第一通孔，所述的內管(2)架設在盛水容器(I)中，所述的活塞(4)位于內管(2)中且與內管(2)的內壁之間帶有過水間隙，所述的活塞(4)頂部設有用于阻擋試樣的透水部件，所述的活塞桿(3)貫穿所述的第一通孔，且與第一通孔內緣密封配合。
2.如權利要求I所述的變性土膨脹系數測定裝置，其特征在于，還包括底座(5)以及固定在該底座(5)上的固定桿￠)，所述的內管(2)通過第一連接件(8)與所述的固定桿(6) 連接，所述的盛水容器(I)通過第二連接件(7)與所述的固定桿(6)連接。
3.如權利要求I或2所述的變性土膨脹系數測定裝置，其特征在于，所述的盛水容器 ⑴安放在所述的底座(5)頂面，所述的底座(5)帶有位置與所述的第一通孔相應的第二通孔，所述的活塞桿(3)依次貫穿所述的第一通孔、第二通孔。
4.如權利要求I所述的變性土膨脹系數測定裝置，其特征在于，所述的活塞桿(3)的長度大于內管(2)的長度。
5.如權利要求I所述的變性土膨脹系數測定裝置，其特征在于，所述的盛水容器(I)和內管⑵同軸布置。
6.如權利要求2所述的變性土膨脹系數測定裝置，其特征在于，所述的第一連接件 (8)、第二連接件(7)均為管夾。
7.如權利要求I所述的變性土膨脹系數測定裝置，其特征在于，所述的盛水容器(I)的外壁帶有刻度。
8.如權利要求I所述的變性土膨脹系數測定裝置，其特征在于，所述的透水部件為兩張濾紙(9)以及位于這兩張濾紙(9)間的透水石(10)。
9.如權利要求I 8任一權利要求所述的變性土膨脹系數測定裝置在土壤膨脹系數測定中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種變性土膨脹系數測定裝置以及應用，該裝置包括盛水容器、帶有刻度的內管及帶有活塞桿的活塞，所述的盛水容器的底面帶有第一通孔，所述的內管架設在盛水容器中，所述的活塞位于內管中且與內管的內壁之間帶有過水間隙，所述的活塞頂部設有用于阻擋試樣的透水部件，所述的活塞桿貫穿所述的第一通孔且與第一通孔內緣密封配合。本發明裝置制造簡單、操作簡便，測試效率高，能夠反復利用；本發明裝置測試變性土膨脹系數時消除了人為控制條件的差異，結果重現性好；本發明測定裝置可以通過改變土壤容重大小、土壤改良劑、水的電解質種類和濃度等參數，進行不同環境因素對土壤膨脹影響的試驗研究。
文檔編號G01N33/24GK102590476SQ20121002986
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月10日 優先權日2012年2月10日
發明者盧升高, 宗玉統 申請人:浙江大學