[发明专利]一种自由膨胀比试验方法

说明书

本发明公开了一种自由膨胀比试验方法，属于膨胀土土工试验领域，包括：取两份依次过0.5mm筛和0.1mm筛后的烘干土样；将一份烘干土样放入盛有第一溶剂的量筒中进行沉淀，得到沉积稳定后的第一体积Vd，将另一份烘干土样放入盛有第二溶剂的量筒中进行沉淀，得到沉积稳定后的第二体积Vk，烘干土样的自由膨胀比F＝Vd/Vk。本发明的有益效果：试验方法简单、操作方便，取土质量恒定，受人为因素干扰少。最终计算结果为无量纲常数，同时摒弃了单独称试样质量而体积不恒定的弊端，消除了土样制备差异。解决了精确判定膨胀土膨胀潜势的技术难题，具有较好的工程应用前景。

技术领域

本发明涉及膨胀土土工试验领域，具体涉及一种自由膨胀比试验方法。

背景技术

自由膨胀率是反映土的膨胀特性的量度指标之一，该指标具有试验设备少、操作简单易行、试验周期短等特点，因而能快速简便的对膨胀土进行判别与分类，也是规范上用于膨胀潜势分级的重要指标。但是从大量的文献资料和试验的实践经验来看，自由膨胀率试验结果受试验人员的操作方法、试验仪器等因素的影响，存在着明显缺陷和不足。

例如阳高样的1-2μm粒级，l0mL体积土质量约为5g，高岭土样则约为4g，这说明用标准量土杯取得土样的密度相差很大；此外，不同操作人员称取的试样质量也有一定差异，因此该指标的可靠性及能多大程度反映膨胀土的本质，一直存在着争议。

膨胀土的黏土矿物代表性成分为蒙脱石、伊利石和高岭石。根据黏土矿物晶格扩张理论，蒙脱石是亲水性矿物，在水化吸附过程中晶格间阳离子间距增大，产生膨胀并形成微细颗粒，并引起体系结构的调整，使其体积可增大到原来的20倍，而高岭石体积变化则很小。相反，煤油对蒙脱石晶格扩展具有抑制作用，高岭石在煤油中膨胀性得到了发挥。

自由膨胀比指10g过0.5mm筛的烘干土样在分别盛有蒸馏水和煤油(或CCL₄等其他有机物)的标准量筒(通常为50mL)中沉积稳定时的体积之比，它考虑了矿物在不同溶剂中产生的差异体积，得到一无量纲的常数，此常数可近似为矿物中蒙脱石或高岭石含量的单调函数，试验方法上又能够定量操作，因此该指标的物理意义明确。

发明内容

针对现有规程自由膨胀率试验受人为因素干扰较大之不足，本发明的提供一种膨胀土的自由膨胀比试验方法，分别读取相同重量烘干土样在含有第一溶剂的溶液和含有第二溶剂的溶液中沉积稳定后的体积，并求取两者体积之比得到自由膨胀比，该试验方法简单、重复性强、操作方便、设备少。

为达到以上目的，采取的技术方案是：

一种自由膨胀比试验方法，包括：

步骤S1、取两份相同重量的烘干土样，每份烘干土样均为依次过0.5mm筛和0.1mm筛后的烘干土样；

步骤S2、将一份烘干土样放入盛有第一溶剂的量筒中进行沉淀，得到烘干土样沉积稳定后的第一体积V_d，将另一份烘干土样放入盛有第二溶剂的量筒中进行沉淀，得到烘干土样沉积稳定后的第二体积V_k，则烘干土样的自由膨胀比F＝V_d/V_k；

所述第一溶剂包括蒸馏水，所述第二溶剂为有机溶剂。

较佳的实施例中，所述步骤S1中，取100g过0.5mm筛后的试验土样在105～110℃的烘箱内烘至恒重后取出，放在干燥器内冷却至室温得到烘干土样，用百分计天平秤取两份重量为10g的烘干土样。

较佳的实施例中，在将试验土样放入烘箱内烘干前，将100g过0.5mm筛后的试验土样再次过0.1mm筛。

较佳的实施例中，所述步骤S2包括：

步骤S21、取两个最大容量相同的量筒，其内分别加入预设体积的第一溶剂和第二溶剂；