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T0189-2019冻胀力试验

关键字: T0189-2019冻胀力试验日期: 2021-2-15 15:42:19 点击 11987 次

JTG 3430—2020《公路土工试验规程》----32 冻土试验

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2.测试方法：
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3.使用说明：
☞【电热鼓风干燥箱说明书】
☞【电子天平说明书】

T0189-2019冻胀力试验

1 目的和适用范围
1.1 本试验的目的是测定试样在体积不变时由于冻结所产生的最大内应力。
1.2 本试验适用于原状的及扰动的黏质土和砂质土。
2 仪器设备
2.1 冻胀测定仪：低温恒温箱温度波动范围±0.1℃，量程-30~+30℃。
2.2 应力测试元件：压力传感器（量程0～5MPa，精度0.01MPa），数据自动采集系统。
2.3 温度传感器：量程-30~+30℃，精度0.1℃。
2.4 量具：秒表、天平（称量500g，感量0.1g；称量200g，感量0.01g）、定时钟等。
2.5 其他：击样器、切土盘、切土器、修土刀、钢锯、木锤等。
图T0189-1 冻胀力试验装置示意
1-压力测试系统（加压系统）；2-上压头；3-压力传感器；4-冻胀力测定仪；5-顶板（冷板）；6-保温包裹材料；7-恒温补水系统；8-下压头；9-顶板循环液出入口；10-试样；11-底板；12-底板循环液出入口
3 试样
3.1 规格：采用圆柱体试样，直径100mm，高度为50mm。
3.2 数量：不少于3个。
3.3 原状样采集：从现场土层中取得土样，用修土刀修成所需尺寸，并做好土性、标高、层位及数量等土样记录；将土样用双层塑料袋包装密封，标上标签，并用线绳扎好；将土样按层位存放在实验室内以备使用。
3.4 重塑样配土：加水与土样混合均匀，试样击实密度均匀。
3.5 制备：试样的制备按本规程T 0102 的规定进行。
4 试验步骤
4.1 将装好土样的试样筒放入试验箱内，试样筒周侧用保温材料包裹保温。
4.2 将顶板与制冷控制系统相连，底板与补水系统相连。
4.3 迅速安装调试好压力传感器，施加1N 的预压力，使试样与仪器各部位接触良好。
4.4 调节底板温度至1℃，并保持恒6h，即试样初始温度均匀达到1℃后，再开始试验，记录初始读数。若为开放系统冻胀试验，则将恒温水源温度调到（20±2）℃或原始地温，波动度为±0.1℃。若为封闭系统冻胀试验，则关闭恒温水源。
4.5 调节冻胀仪器的冷板温度到所需试验冻结温度（根据项目所在地的冻结指数选定），其波动度为±0.1℃。若为开放系统，则接通恒温水源。若为封闭系统，则关闭恒温水源。
4.6 开始进行压力测试，按5min，10min，20mim，30min，1h，2h，3h，6h，12h 的时间间隔测读力值（12h之后，每隔2h测读力值），或由数据采集系统自动记录，直至相邻两次读数的变化量小于0.01%为止。
5 结果整理
5.1 试样的冻胀力按下式计算：
6fh=F/A （T 0189-1）
式中： 6fh——试样的冻胀力（MPa），计算至三位有效数字；
F—— 试样的轴向荷载（N）；
A—— 试样的截面积（mm2）。
5.2 按试验结果绘制试样冻胀力与时间的关系曲线。
5.3 冻胀力试验分别以三个试样测量值的平均值作为试验结果。将计算结果填入表T0189-1内。当三个试样冻胀力中的最大值和最小值与中间值之差均超过中间值的15%时，应重做试验。
6 报告
6.1 土的鉴别与描述。
6.2 试验方法。
6.3 土的冻胀力值。
表T 0189-1 冻胀力记录表
测定时间冻胀力测定
月日时分压力值（N）
5 10 8 0 0
5 10 8 5 5
5 10 8 10 9
5 10 8 20 15
5 10 8 30 23
5 10 9 0 40
5 10 10 0 83
5 10 11 0 193
5 10 14 0 1256
5 10 20 0 3612
5 10 22 0 3623
工程名称：试验者：
土样编号：计算者：
试样编号： 1# 校核者：
土样说明：黏质土试验日期：
水源温度： 20℃ 冻结温度：-10℃

条文说明

1 冻胀力是环境低于冻结温度，土体内水分发生冻结，而导致土体冻胀所产生的内应力。土的冻胀力通过室内试验获得，其受冷源温度、试样含水率、外荷载等因素影响很大。目前国内冻胀试验装置多数以控制参数为调节单向冷源温度与改变试样补水条件，对外荷载则通过加压砝码调节或限制变形的压力设备等措施来处理。
冻胀力试验成果用于土体冻胀性分级评价、以分析土体冻胀对道路结构的冻害程度。
4 外荷载对冻胀力有明显的抑制作用，随着外荷载增大，冻胀力出现时间不断滞后，同时冻胀力最大值逐渐减小。不同冻结模式对试样冻胀力大小及形成过程均有较大影响：可采用封闭式单向冻结试验，以模拟半无限体表面冷源单向冻结条件。
常用的冻胀力试验，有零位移静压平衡法等。本试验中冻胀力，为试样在无侧向变形和无纵向荷载，且上下端面限制（无变形）的条件下，经单向冻结后所产生的单位面积轴向推力。
土体的冻胀力试验条件的选择和试验目标（设计状态）是对应的。当土体受环境水分影响时，试验中考虑水分补给条件（开放系统），否则考虑为封闭环境（封闭系统）。
路基土的冻结温度需要考虑项目地区的气温条件、路面结构型式与材料、路基填料类型及冻结深度等因素综合确定。结合《季节性冻土地区公路设计与施工技术规范》（JTG/TD31-06—2017）中的冻土分区，根据项目区划的冻结指数，建议冻结温度参照表T0193-3 选取。

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