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1、冻 结 温 度 试 验 S L2 3 7 - 0 3 6 - 1 9 9 9 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、 2 ， 1 所示 2 . 1 . 1 零温瓶:容积为 3 . 0 士0 . 1C) 低温瓶、测温设备及试样杯等，如图 5 7 1 ，内盛冰水混合物 ( 其温度应为 2 . 1 . 2 低温瓶:容积为 3 . 5 7 1 , 内盛低融冰晶混合物，其温度宜 为一7 . 6 C
2、。 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 . 2 mm的铜和康铜线材制成。数 字电压表: 量程ZmV， 分度值为 1 p V, 2 . 1 . 4 试样杯: 用黄铜制成， 直 径3 . 5 c m， 高5 c m， 带有杯盖 2 . 1 . 5 其他: 用于 配制低融冰晶 混合物的氯化纳、 氯化钙 。 硬质聚 图2 . 1 冻结温度试验装置示意图 1 -数字 电压表; 2 一 热电 偶; 3 一霉温瓶; 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 5
3、 c m，长 2 5 c m) ，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J J G1 1 5 -9 0 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 J J G2 5 0 -9 0 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， 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
4、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 2 c m，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2 m o 1 / 1 氯化钠等溶液制成的盐冰 块 ， 其直径应小于2 c m，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 5 c m高干砂的塑料管插人低温瓶内，再 把试样杯放人塑
5、料管内。然后，塑料管口和低温瓶口分别用橡皮 3 06 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 2 4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
6、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/ K( 4 . 0 . 1 ) 式中T冻结温度， ; V 热电势跳跃后 的电 压稳定值，p V; K热 电偶 的标 定 系 数， C / I V , 4 . 0 . 2 绘制温度和时间过程曲 线，如图4 . 0 . 2 , 尸侧朗 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 . 3 07 表 5 . 0 . 1 冻结温度试验记录表 工 程 名 称 试 样 编 号 试
7、验 者 计 算 者 热电偶编号热电偶系数 ( K) C / p V 序号 Jb H7(m in ) 电压 表示值 ( P V ) 实际 温度 ( ) 备注 ( 1 )( 2 )( 3 )二 ( 2 ) / K 3 08 冻 结 温 度 试 验 S L2 3 7 - 0 3 6 - 1 9 9 9 1 . 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
8、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 。 . 0 s c、量程为一1 0 -+2 0 0c)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 ( g e r ms ) ;再由这种分子集团生长变成稍大一些团粒，称为晶核 ( n u c le i ) ; 最后由这些小团粒结合或生长， 产生冰晶 ( i c e c r y s t a l ) , 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，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 ( 该稳定温度即为冻结温度) ，试验 结束” 。 66 0