[发明专利]一种高吸力控制的路基材料干湿循环试验装置及其试验方法

权利要求书

1.一种高吸力控制的路基材料干湿循环试验装置，其特征在于，包括：容纳试样的试验腔室(10)和吸力控制装置(20)；

所述试验腔室(10)包括基座(11)、外壁(12)、上帽(13)和试样(14)，基座(11)上表面设置有圆形凹槽，用于试验腔室外壁嵌入和固定，上帽(13)位于外壁内；基座(11)与上帽(13)的中心通过气体管道与吸力控制装置相连，所述试样(14)置于基座中心正上方，侧壁为橡胶膜(17)，试验土样置于橡胶膜(17)内包裹并且同时在上下部位用O型圈(18)密封，底部设置有底部透水石(15)和底部土壤水分传感器(S1)，顶部设置有顶部透水石(16)和顶部土壤水分传感器(S2)；

所述吸力控制装置(20)包括第一饱和盐溶液容纳瓶(21)和第二饱和盐溶液容纳瓶(22)，混合气体缓冲容器(23)、湿度计(24)、气体循环泵(25)、第一节流阀(26)、第一流量计(27)、第二节流阀(28)、第二流量计(29)；

所述基座(11)正中心的出气管连接至气体循环泵(25)，分流后分别插入第一饱和盐溶液容纳瓶(21)和第二饱和盐溶液容纳瓶(22)的底部，采用并联形式连接至混合气体缓冲容器(23)中，最终与上帽(13)的进气管道相连，湿度计(24)位于混合气体缓冲容器(23)中用于监测混合气体的相对湿度，第一饱和盐溶液容纳瓶(21)的出气管道上设置有第一节流阀(26)和第一流量计(27)，第二饱和盐溶液容纳瓶(22)的出气管道上设置有第二节流阀(28)和第二流量计(29)。

2.根据权利要求1所述的高吸力控制的路基材料干湿循环试验装置，其特征在于，所述第一饱和盐溶液容纳瓶(21)和第二饱和盐溶液容纳瓶(22)内的饱和盐溶液为已知特定温度下相对湿度与吸力的稳定饱和盐溶液。

3.根据权利要求2所述的高吸力控制的路基材料干湿循环试验装置，其特征在于，所述第一饱和盐溶液容纳瓶(21)内的饱和盐溶液为氯化镁、氯化钠或硫酸钾中的任意一种。

4.根据权利要求3所述的高吸力控制的路基材料干湿循环试验装置，其特征在于，所述第二饱和盐溶液容纳瓶(22)内的饱和盐溶液为氯化镁、氯化钠或硫酸钾中的任意一种，但与第一饱和盐溶液容纳瓶(21)内的饱和盐溶液不同。

5.根据权利要求1或4所述的高吸力控制的路基材料干湿循环试验装置，其特征在于，所述第一饱和盐溶液容纳瓶(21)和第二饱和盐溶液容纳瓶(22)为密闭容器，进气管口距瓶底2～3cm，没入饱和盐溶液的液面以下，出气管口距瓶口2～3cm。

6.根据权利要求5所述的高吸力控制的路基材料干湿循环试验装置，其特征在于，所述混合气体缓冲容器(23)为密闭容器，进气管口距容器底部2～3cm，出气管口距容器顶部2～3cm以保证气体充分混合。

7.根据权利要求6所述的高吸力控制的路基材料干湿循环试验装置，其特征在于，所述试验腔室(10)内壁涂有隔热涂料，所述第一饱和盐溶液容纳瓶(21)、第二饱和盐溶液容纳瓶(22)、所述混合气体缓冲容器(23)以及气体管道使用隔热材料制成。

8.根据权利要求7所述的高吸力控制的路基材料干湿循环试验装置，其特征在于，所述第一饱和盐溶液容纳瓶(21)和第二饱和盐溶液容纳瓶(22)中所装溶液不超过容器容积的二分之一。

9.一种应用权利要求1或8所述的高吸力控制的路基材料干湿循环试验装置进行试验的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在土样上下部放置透水石，外部用橡胶膜包裹，同时用O型圈进行密封，并往土样中插入土壤水分传感器，形成试样组合，将试样组合放置在基座正中央，安置外壁，盖上上帽；

(2)将配制好的饱和盐溶液分别装入容纳瓶中，将两饱和盐溶液容纳瓶并联后，与混合气体缓冲容器、试样腔室、气体循环泵相连，混合气体缓冲容器中设置湿度计，饱和盐溶液容纳瓶的出气管道设置节流阀与流量计，连接完毕后，打开气体循环泵；

(3)调整节流阀，控制两种不同湿度气体的流量，使混合气体缓冲容器中湿度计读数与增湿过程目标吸力对应的相对湿度一致；

(4)开始增湿过程，使土体试样与混合气体充分进行水汽交换，达到平衡，待到土体上下两个土壤水分传感器读数的相对误差小于0.5％，结束增湿过程；

(5)重新调整节流阀，控制两种不同湿度气体的流量，使混合气体缓冲容器中湿度计读数与脱湿过程目标吸力对应的相对湿度一致；

(6)开始脱湿过程，使土体试样与混合气体充分进行水汽交换，达到平衡，待到土体上下两个土壤水分传感器读数的相对误差小于0.5％，结束脱湿过程，至此，完成一次干湿循环；

(7)重复步骤(3)至步骤(6)进行干湿循环的总次数为5～8次。