[发明专利]一种用于多孔材料的双边冻胀试验装置及试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔材料试验装置，具体涉及一种用于多孔材料的双边冻胀试验装置及试验方法。

背景技术

寒冷地区的季节性冰冻作用会引发一系列的冻胀、融沉、冻融破坏等工程问题，为了在试验室内观测多孔材料在冻结、融化过程中温度场、水分场和变形场的变化，评价多孔材料抵抗冻胀、融沉和冻融循环综合作用的能力，但现有技术中还没有能解决此类问题的装置。“基于以上所述，公开号为CN102590468A的专利公开日为2012年07月18日的一种深部土冻融过程试验系统，公开了温控箱、耐高温有机玻璃筒、上压头、温度传感器、下底座、透水石、导水管、量筒、排水透气孔和称重传感器，耐高温有机玻璃筒置于下底座上，下底座上与导水管和压力调节管连通，导水管与量筒连通，量筒上设有排水透气孔，量筒置于称重传感器上，该文献中没有公开第一存水试管6、第二存水试管7和多个绝热环17，没有公开多个绝热环，可以在试件成型后便捷、顺利、完好的安装到绝热环内，保证了测试试件的成型质量，确保试验条件的稳定，同时提高了测试效率；以及没有公开多个绝热环中的每个绝热环接触光滑允许上下环之间有竖向移动变形的发生，可以有效降低试件侧壁与保温环之间的摩擦力，保证了试验的可靠性。

发明内容

本发明为了解决现有技术中还没能解决的多孔材料在冻结、融化过程中实时监测温度场、水分场和变形场的变化，评价多孔材料抵抗冻胀能力试验装置，以及试件成型后不能便捷、顺利、完好的安装到绝热环内的问题的问题，进而提供了一种用于多孔材料的双边冻胀与融沉试验装置。

本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：

一种用于多孔材料的双边冻胀试验装置，它包括压力机、恒温恒湿养护箱、反力架顶盘、反力架支架、第一存水试管、第二存水试管、气缸、底座、冻胀试件套装组件、压头、试管架、LVDT位移传感器、压力传感器、数据采集器和两个冷浴循环器；LVDT位移传感器安装在气缸筒体靠近活塞杆处，反力架顶盘固定安装在架支架的顶端，底座固定安装在反力架支架的底端，冻胀试件套装组件固定安装在底座上，气缸竖直设置在反力架顶盘的下方，且气缸筒体的后端盖通过螺栓固定安装在反力架顶盘的下端面上，气缸活塞杆的伸出端固定安装有一个压头，压头的底端加工有弧形凸起，弧形凸起顶在冻胀试件套装组件的上方，第一存水试管与冻胀试件套装组件的顶端连通，第二存水试管与冻胀试件套装组件的底端连通，试管架安装在恒温恒湿养护箱内，第一存水试管和第二存水试管安装在试管架上，压力机和两个冷浴循环器靠近恒温恒湿养护箱设置，且一个冷浴循环器上的两个连接管穿过恒温恒湿养护箱的侧壁与冻胀试件套装组件的顶端连通，另一个冷浴循环器的两个连接管穿过恒温恒湿养护箱的侧壁与冻胀试件套装组件的底端连通，压力机通过两个高压气体管路与气缸连通，压力传感器安装在高压气体管路上，LVDT位移传感器和压力传感器均与数据采集器连接。

一种用于多孔材料的双边冻胀与融沉试验方法，所述方法时按下述步骤实现的：

步骤一：将成型后的试验多孔材料饱水处理后连同模具置于+2℃、98％湿度的恒温恒湿箱内养生6h；

步骤二：将多个温度传感器沿试验多孔材料的重力方向进行埋设，且埋设在试验多孔材料的侧面，相邻两个温度传感器之间的距离为25mm，每个温度传感器的埋设深度为15mm，并在试验多孔材料的外侧壁套上土乳胶膜；

步骤三：将试验多孔材料的上端面和下端面分别粘贴一张滤纸，然后将试验多孔材料放置在两个透水石之间，并通过土工乳胶膜将皮套的顶端和第一弹力密封圈密封固定在第一温控盘上，通过土工乳胶膜将皮套的底端和第二弹力密封圈密封固定在第二温控盘上，将第一温控盘、第二温控盘、皮套和两个透水石安装在多个绝热环组成的圆形套筒内；

步骤四：使气缸上压头的弧形凸起与第一温控盘上长方形凸起的弧形凹坑内并处于临界接触状态；

步骤五：通过数据采集器分别对LVDT位移传感器、压力传感器和温度传感器进行数据采集；

步骤六：分别对两个冷浴循环器和第一温控盘和第二温控盘装填入冷却液，冷却液装填完成后启动两个冷浴循环器，分别对第一温控盘和第二温控盘进行温度控制，使第一温控盘的温度控制在-2°至-35°，使第二温控盘温度控制在-2°至-35°，待第一温控盘和第二温控盘温度稳定后开始试验；

步骤七：待试验多孔材料冻胀变形达到稳定状态，即可停止实验；

步骤八：取出已经冻结的试验多孔材料，按照15mm的间隔分层取样，测试各层位土样的质量含水量，并记录数据，完成试验。