[发明专利]一种测试盐渍土盐胀量的密闭制冷加热装置

说明书

一种测试盐渍土盐胀量的密闭制冷加热装置,包括箱体，所述的箱体底板上设置有安装液体循环管的螺旋形凹槽，所述的液体循环管与低温恒温槽相连通，所述的凸棱上放置有至少一个试样箱，所述的试样箱顶部设置有封闭钢板，所述的试样箱试样内埋置有与数显传感器相连接的探头，所述的试样箱内试样顶部放置有贯穿封闭钢板和顶盖且与百分表相连接的位移和力传递装置、带有充气管的环形橡胶圈，所述的位移和力传递装置和环形橡胶圈之间设置有应变片，所述的箱体顶部设置有顶盖，所述的顶盖内壁设置有螺旋形凹槽，所述的螺旋形凹槽内设置有液体循环管，所述的箱体和顶盖外壁设置有保温层；本发明密闭空间大、读数方便且测试数据准确、成本低廉、节能环保。

技术领域

本发明属于盐渍土盐胀量测试实验设备或装置技术领域，具体涉及到一种在密闭可自动调节温度的空间内进行盐胀试验及冻融循环试验、在测试盐胀量的同时可以测试盐渍土盐胀时的膨胀力的测试盐渍土盐胀量的密闭制冷加热装置。

背景技术

盐渍土是指含盐量超过一定数量的土。含盐量通常是用一定土体内含盐的重量(或质量)与其干土重量(或质量)之比，以百分数表示。盐渍土在世界范围内广泛的分布，亚洲、中东地区及欧洲的许多国家每年因盐渍土的危害造成巨大的经济损失。随着“一带一路”倡议的推进与发展，需要在越来越多的盐渍土地区修建高等级公路、铁路，对盐渍土工程性质的研究就显得尤为重要。盐渍土作为一种特殊土，最显著的特点是土中含有一定量的易溶盐，当这些盐可以在土体的水中充分溶解时，液体的体积不会增加，但液体的比重会增加；当这些盐不能在土体的水中充分溶解时，不能溶解的盐分以结晶固体的形式存在于土颗粒之间，与土颗粒共同起骨架作用。这些易溶盐主要有硫酸钠、硫酸镁、氯化钠、碳酸钠等，其中温度对硫酸钠的溶解度影响最大。硫酸钠又称无水芒硝，易溶，对温度变化反应特别敏感。在温度为32.4℃时，硫酸钠的溶解度达到峰值，可达到40.8g，温度由此上升或下降，溶解度都将会降低；当温度为0℃时，硫酸钠的溶解度仅为4.9g。在季节温度变化大的盐渍土地区，冬季时，路基的温度随着自然的温度降低，路基土中的硫酸钠受温度降低的影响吸收10个水分子变成芒硝晶体，芒硝晶体的体积为无水芒硝的3.1倍，晶体推动土粒，造成路基土体体积的增大，形成盐胀；春夏季时，路基土体温度逐渐上升，土粒间的硫酸钠又重新溶于水中，土体中的孔隙增大密度变小，在行车荷载的作用下，产生路基的不均匀变形，路面波浪、鼓包，裂缝等。雨水会通过路面的裂缝入渗路基，路基土体中未溶解的结晶盐全部溶解，土体的结构进一步遭到破坏，强度降低，尤其是在行车荷载的作用下，土颗粒重新排列，孔隙减小，产生溶陷。在季节交替的冻融循环作用下，溶陷会逐渐增大，道路的运行能力被严重的降低。氯盐的溶解度很高，但其溶解度受温度变化影响很小；氯盐具有明显的吸湿性，吸湿的水分不易蒸发，从溶液结晶析出时体积没有明显的变化。当氯盐结晶存在于土体中时，土体的抗剪强度随含盐量的增加而增大，压缩系数随含盐量增加而降低。将氯化钠掺入到硫酸盐渍土中，由于氯化钠对硫酸钠的同离子效应，硫酸钠的溶解度会降低，从而结晶析出量降低；同时，氯化钠的加入，可以降低硝芒和无水硝芒转变点的温度，这对硫酸盐渍土的盐胀特性均具有抑制作用。但氯化钠的掺入量过多，不但不抑制盐胀，盐胀反而会有所增大：氯化钠的加入降低了水的冰点，土中水在降温过程中成为未冻水，这为盐胀的发生提供了水源，且在负温的条件下，过量氯化钠会吸收两另个水分子合成冰盐，加剧土体的膨胀。氯化钠的溶解度高且不受温度影响，这使得在大量氯化钠掺入后，路基一旦遇到雨水入渗，就会加剧路基的溶陷量。因此，我们需要研究掺入氯化钠后盐渍土的盐胀特性，抑制盐渍土盐胀的氯化钠含量界限值，氯化钠、含水率、压实度、附加荷载对盐胀的影响权重和氯化钠对掺入氯化钠的盐渍土溶陷特性的影响。以往，研究盐渍土的盐胀特性主要依托高低温试验箱完成，但高低温试验箱也有许多弊端：①对于粗粒盐渍土的盐胀试验，为了避免颗粒的尺寸效应，制作的试验一般比较大，而高低温试验箱箱体空间小，试样的体积及加载大小受到限制，不能满足实验条件的需求；②量测盐胀量的百分表或位移传感器置于高低温试验箱箱体内，当降温到达一定温度读数时，必须打开箱们读数，在冷热气流交换的作用下，百分表的指针不稳定，造成读数不准确。打开箱门读数，影响箱体内温度，造成温度波动。③高低温试验箱工作时，噪声比较大；冷媒泄露污染空气；价格昂贵且维修费用非常高。

发明内容