SL 237-036-1999 土工试验规程—冻结温度试验.pdf

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1、冻结温度试验SL237-036-1999目的和适用范围1.0.1冻结温度是判断土是否处于冻结状态的指标。本试验的目的是用量热法测定土体的冻结温度。1.0.2本规程适用于原状和拢动的粘质土和砂质土。2仪器设备2.1仪器设备仪器设备包括零温瓶、低温瓶、测温设备及试样杯等，如图2，1所示2.1.1零温瓶:容积为3.571，内盛冰水混合物(其温度应为0士0.1C)2.1.2低温瓶:容积为3.571,内盛低融冰晶混合物，其温度宜为一7.6C。2.1.3测温设备:由热电偶和数字电压表组成。热电偶宜用0.2mm的铜和康铜线材制成。数字电压表:量程ZmV，分度值为1pV,2.1.4试样杯:用黄铜制成，直径

2、3.5cm，高5cm，带有杯盖图2.1冻结温度试验装置示意图2.1.5其他:用于配制低融冰晶1-数字电压表;2一热电偶;3一霉温瓶;混合物的氯化纳、氯化钙。硬质聚a一低温瓶;s-塑料管6-试样杯刃一「砂30.5表2.2.1低触盐浓度与触点氯乙烯管(直径5cm，长25cm)，切土刀等。2.2仪器设备的检定和校准2.2.1低融冰晶混合物配制见表2.2.1,2.2.2电热偶:应按JJG115-90《标准铜一镍铜(康铜)热电偶检定规程》进行检定。2.2.3数字电压表:参照JJG250-90《电子电压表检定规程》进行检定。3操作步骤3.1原状土试验3.1.1土样应按自然沉积方向放置。剥去蜡封和胶带，

3、开启土样筒取出土样。3.1.2试样杯内壁涂一薄层凡士林，杯口向下放在土样上。将试样杯垂直下压，并用切土刀沿杯外壁切削土样。边压边削至土样达到试样杯高度，用钢丝锯整平杯口，擦净外壁，盖上杯盖，并取余土测定含水率。3.1.3将热电偶的测温端插人试样中心，杯盖周侧用硝基漆密封。3.1.4零温瓶内装人用纯水制成的冰块，冰块直径应小于2cm，再倒人纯水，使水面与冰块面相平，然后插人热电偶零温端。3.1.5低温瓶内装人用浓度2mo1/1氯化钠等溶液制成的盐冰块，其直径应小于2cm，再倒人相同浓度的氯化物溶液，使之与冰块面相平。3.1.6将封好底且内装5cm高干砂的塑料管插人低温瓶内，再把试样杯放人塑料

4、管内。然后，塑料管口和低温瓶口分别用橡皮306塞和瓶盖密封。3.1.7将热电偶测定端与数字电压表相连，每分钟测量一次热电势，当电势值突然减小并连续3次稳定在某一数值(相应的温度即为冻结温度)，试验结束。3.2扰动冻土试验3.2.1称取风干土样，平铺于搪瓷盘内，按所需的加水量将纯水均匀喷洒在土样上，充分拌匀后装人盛土器内盖紧，润湿24小时(砂质土的润湿时间可酌减)。3.22将制配好的土样装人试样杯中，以装实装满为止。杯口加盖。将热电偶测温端插人试样中心。杯盖周侧用硝基漆密封。3.2.3按本规程3.1.4至3.1.7的规定进行试验。4计算和制图4.0.1按式(4.0.1)计算冻结温度:T=V/

5、K(4.0.1)式中T—冻结温度，℃;︹尸︺V—热电势跳跃后的电侧朗压稳定值，pV;K—热电偶的标定系数，C/IV,4.0.2绘制温度和时间过程曲线，如图4.0.2,图4.0.2土的冻结过程曲线记录5.0.1本试验记录格式如表5.0-1.307表5.0.1冻结温度试验记录表工程名称试验者试样编号计算者热电偶编号热电偶系数(K)C/pV电压表示值实际温度序号Jb(minH)7(PV)(℃)备注(1)(2)(3)二(2)/K308冻结温度试验SL237-036-19991.0.1土的冻结是以土中孔隙水结晶为表征。冻结温度是判别土是否处于冻结状态的指标。纯水的结冰温度为。℃，土中水分由于受到土颗

6、粒表面能的束缚且含有化学物质，其冻结温度均低于。℃。土的冻结温度主要取决于土颗粒的分散度、土中水的化学成分和外加载荷。2.1.1本试验采用热电偶测温法，因此需要零温瓶和低温瓶。若采用贝克曼温度计(分辨度为。.0s`c、量程为一10-+200c)测温，则可省略零温瓶、数字表和热电偶。3.1.，土中的液态水变成固态的冰这一结晶过程大致要经历三个阶段:先形成很小的分子集团，称为结晶中心或称生长点(germs);再由这种分子集团生长变成稍大一些团粒，称为晶核(nuclei);最后由这些小团粒结合或生长，产生冰晶(icecrystal),从冻结过程的温度曲线上，可以看出:第一阶段，土体开始冷却和过冷

7、，此时土中水尚未冻结成冰，其持续时间取决于土中的水量和冷却速度;第二阶段，土中冰晶已形成，由于水结晶而放出大量的潜热，使土体温度剧烈上升;第三阶段，孔隙水结冰阶段，这阶段中土体的稳定温度就是土中水的冻结温度。所以，土中水冰结的时间过程一般须经历过冷、跳跃、恒定及降低阶段。见本规程图4.0.2。当出现跳跃时，热电势会突然减小，接着稳定在某一数值，此即为开始冻结。因而规程中规定:“当电势值突然减小并连续三次稳定在某一数值(该