專利名稱：吸濕孔隙比試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膨脹土判別領(lǐng)域，更具體涉及一種土壤物理指標(biāo)—自由吸濕孔隙比的試驗(yàn)方法，適用于膨脹土判別與分類。
背景技術(shù)：
膨脹土的脹縮等級(jí)評(píng)判是進(jìn)行膨脹土處治的首要任務(wù)。多年來(lái)，我國(guó)有關(guān)行業(yè)和部門自行選用了一些與膨脹土的膨脹和收縮直接或間接有關(guān)的指標(biāo)對(duì)膨脹土進(jìn)行了分類，如自由膨脹率、液限、塑性指數(shù)，粘粒含量、蒙脫石含量、比表面積、陽(yáng)離子交換量等等，導(dǎo)致分類結(jié)果也有較大的區(qū)別?！杜蛎浲恋貐^(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》頒布后，將原來(lái)的膨脹土分類簡(jiǎn)化到了僅用自由膨脹率一個(gè)指標(biāo)。一直以來(lái)，人們不斷地對(duì)自由膨脹率的科學(xué)性和可靠性提出質(zhì)疑。權(quán)威人士指出“自由膨脹率不是理想的判別膨脹土的指標(biāo)?！?001年的《鐵路工程巖土分類標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)膨脹土的分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了較大的修改，利用了土質(zhì)學(xué)、土壤的電化學(xué)理論，合理地選擇了反映膨脹土本質(zhì)的參數(shù)。建議膨脹土的分類采用自由膨脹率、蒙脫石含量、陽(yáng)離子交換量三項(xiàng)指標(biāo)。
自由膨脹率系指人工制備的烘干土，在水中增加的體積與原體積的比。由于自由膨脹率測(cè)試過程中人為因素干擾較多，例如陽(yáng)高樣的1-2μm粒級(jí)，10ml體積土質(zhì)量約為5g；高嶺樣則約4g，這說明用標(biāo)準(zhǔn)量筒量取的土樣的密度相差很大；即便對(duì)同一種土而言，不同操作人員土的碾細(xì)不同也會(huì)導(dǎo)致10ml土樣的質(zhì)量存在較大差別。故對(duì)該指標(biāo)的可靠性及能在多大程度上反映膨脹土的本質(zhì)等方面，一直存在著爭(zhēng)議，雖然其測(cè)試方法簡(jiǎn)單，但不能較好地反映膨脹土本質(zhì)和指標(biāo)的重現(xiàn)性差。
蒙脫石含量、陽(yáng)離子交換量指標(biāo)測(cè)試則極其不方便，不利于在工程中推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種吸濕孔隙比試驗(yàn)方法，該方法簡(jiǎn)便、便捷，易于推廣，數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，重現(xiàn)性好。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提出了自由吸濕孔隙比定義，并提供相應(yīng)的試驗(yàn)方法。為了克服自由膨脹率、蒙脫石含量、陽(yáng)離子交換量等作為膨脹土的脹縮等級(jí)評(píng)判指標(biāo)的不足，本發(fā)明提出一種膨脹土的脹縮性的評(píng)判指標(biāo)—自由吸濕孔隙比，并提供相應(yīng)試驗(yàn)方法。自由吸濕孔隙比是指以人工制備的松散的、干燥的試樣，在純水中自由吸水膨脹穩(wěn)定后的孔隙比。雖然自由吸濕孔隙比是一個(gè)簡(jiǎn)單的參數(shù)，但卻包含了深刻的內(nèi)涵，它與土壤的表面積、礦物成分、陽(yáng)離子以及水與土壤相互作用的程度都息息相關(guān)，能夠反映膨脹土的本質(zhì)。該方法采取用高精度天平稱重的方法，避免了標(biāo)準(zhǔn)量筒量取土樣的密度差異。
自由吸濕孔隙比是指以人工制備的松散的、干燥的試樣，在純水中自由吸水膨脹穩(wěn)定后的孔隙比。用公式表達(dá)為eef=ρwGsVweg0-1,]]>式中，eef-自由吸濕孔隙比；ρw-純水的重度；Gs-土樣的比重；Vwe-土樣在純水中膨脹穩(wěn)定后的體積；g0-試驗(yàn)土樣重量。
試驗(yàn)方法①選擇有代表性的風(fēng)干土樣100g，碾碎后全部過0.4-0.6mm篩，于105～110℃溫度下烘干至恒量，取出放入干燥缸內(nèi)冷卻至室溫(20-25℃)；②采用精度0.01g天平稱取土樣若干(大約為10g)；③向40-60ml的量筒內(nèi)注入25-35ml純水，并加入4-6ml濃度為4-6％的純氯化鈉溶液；④將備好的試樣土徐徐倒入量筒內(nèi)，用攪拌器上下攪拌各9-11次，用純水淋洗攪拌器和量筒壁至懸液達(dá)40-60ml，靜置22-26h；⑤待懸液澄清后，每隔1-3h測(cè)讀1次土面高度(估讀至0.1ml)，直至6h內(nèi)2次讀數(shù)差值不超過0.2ml為止，此時(shí)讀數(shù)即為土樣在純水中膨脹穩(wěn)定后的體積。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果所提出的自由吸濕孔隙比是膨脹土的一個(gè)特征指標(biāo)，充分表征了膨脹土的脹縮特性，可作為膨脹土的脹縮性的評(píng)判指標(biāo)。該方法采取用高精度天平稱重的方法，避免了標(biāo)準(zhǔn)量筒量取土樣的密度差異而導(dǎo)致測(cè)試指標(biāo)的誤差，指標(biāo)更客觀，數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠、重現(xiàn)性好，方法簡(jiǎn)單、便捷，易于推廣應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式
自由吸濕孔孔隙比試驗(yàn)方法步驟如下①將試驗(yàn)土樣風(fēng)干；②選擇有代表性的風(fēng)干土樣100g，碾碎后全部過0.5mm篩，于105℃溫度下烘干至恒量。取出放入干燥缸內(nèi)冷卻至室溫；③采用精度0.01g天平稱取土樣10g；④向50ml的量筒內(nèi)注入30ml純水，并加入5ml濃度為5％的純氯化鈉溶液；⑤將備好的試樣徐徐倒入量筒內(nèi)，用攪拌器上下攪拌各10次，用純水淋洗攪拌器和量筒壁至懸液達(dá)50ml，靜置24h；⑥待懸液澄清后，每隔2h測(cè)讀1次土面高度(估讀至0.1ml)，直至6h內(nèi)2次讀數(shù)差值不超過0.2ml為止，此時(shí)讀數(shù)即為土樣在純水中膨脹穩(wěn)定后的體積。
⑦平行試驗(yàn)3組。
試驗(yàn)指標(biāo)計(jì)算①按公式eef=ρwGsVweg0-1]]>計(jì)算每組試驗(yàn)的自由吸濕孔隙比(式中，eef-自由吸濕孔隙比；ρw-純水的重度；Gs-土樣的比重，根據(jù)比重試驗(yàn)確定；Vwe-土樣在純水中膨脹穩(wěn)定后的體積；g0-試驗(yàn)土樣重量。
②取3組試驗(yàn)的自由吸濕孔隙比的平均值作為試樣的自由吸濕孔隙比。
發(fā)明者曾利用合肥膨脹土(試樣取自合肥-六安高速公路沿線膨脹土路段)進(jìn)行了自由吸濕孔隙比試驗(yàn)，成果列于表1。從表1可以看出，取不同質(zhì)量的土樣進(jìn)行試驗(yàn)，自由吸濕孔隙比的變異系數(shù)僅0.01-0.05，數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠、重現(xiàn)性好。劃分為中膨脹土的自由吸濕孔隙比均在300％以上，劃分為弱膨脹土的自由吸濕孔隙比在250％-300％，顯示出良好的聚類特性。試驗(yàn)表明自由吸濕孔隙比是膨脹土的一個(gè)特征指標(biāo)，能充分表征了膨脹土的脹縮特性，可作為膨脹土的脹縮性的評(píng)判指標(biāo)。
表1合肥膨脹土自由吸濕孔隙比試驗(yàn)成果表

權(quán)利要求
1.一種吸濕孔隙比試驗(yàn)方法，包括下列步驟A、選擇風(fēng)干土樣，碾碎后過0.4-0.6mm篩，于105～110℃溫度下烘干至恒量，取出放入干燥缸內(nèi)冷卻至室溫；B、采用精度0.01g天平稱取土樣；C、向40-60ml的量筒內(nèi)注入25-35ml純水，并加入4-6ml濃度為4-6％的純氯化鈉溶液；D、將備好的試樣土倒入量筒內(nèi)，用攪拌器上下攪拌各9-11次，用純水淋洗攪拌器和量筒壁至懸液達(dá)40-60ml，靜置22-26h；E、待懸液澄清后，每隔1-3h測(cè)讀1次土面高度，直至6h內(nèi)2次讀數(shù)差值不超過0.2ml為止。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種吸濕孔隙比試驗(yàn)方法。該方法包括下列步驟首先是選擇風(fēng)干土樣，碾碎過篩，烘干，取出放入干燥缸內(nèi)冷卻至室溫；其次是采用天平稱取土樣；第三是向量筒內(nèi)注入純水，并加入純氯化鈉溶液；第四是將備好的試樣土倒入量筒內(nèi)，攪拌，用純水淋洗攪拌器和量筒壁，靜置；第五是待懸液澄清后，測(cè)讀土面高度。該方法簡(jiǎn)單、易操作，指標(biāo)更客觀，數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠、重現(xiàn)性好，易于推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)G01N1/28GK1719229SQ20051001911
公開日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2005年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月19日
發(fā)明者陳善雄, 余頌 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所