[发明专利]一种加热、补水膨胀仪

说明书

本发明属于室内土工试验技术领域，涉及一种加热、补水膨胀仪，包括：试验容器、补水机构和加热机构；在试验容器中盛装试样；本申请所述加热、补水膨胀仪通过试验容器外的加热机构和补水机构，可以测量不同温度、不同补水条件下试样的膨胀性，且加快土中部分化学反应达到终点，缩短试验时间，增加试验过程中的温湿度稳定性，以得到更可靠的试验结果。

技术领域

本发明属于室内土工试验技术领域，涉及一种膨胀仪加热、补水系统，尤其涉及一种加热、补水膨胀仪。

背景技术

为保证高速铁路列车安全、快速行驶，高速铁路对路基强度和变形稳定性有较高的要求。在高速铁路路基建设时，路基中部分填料需要添加一定量的水泥进行固化，以提高路基强度和稳定性。但是当线路通过含有硫酸盐渍土的地区时，天然地基中的硫酸盐会随着土壤水分迁移进入路基，与水泥及其水化产物发生反应，在不同温度、湿度、比例等条件下，生成产物不尽相同，并且不同产物在环境条件改变下会相互转化，其中以钙矾石相体积膨胀率最大，对路基危害最强。

当硫酸盐渍土中添加足量水泥，则硫酸根离子首先与水泥石中的氢氧化钙反应生成硫酸钙，再与水泥石中的水化铝酸钙或者单硫型水化硫铝酸钙反应生成钙矾石；若硫酸根离子浓度较高，则其还会继续与水泥石中的氢氧化钙和水化硅酸钙反应生成石膏。上述反应前后的固相体积增加2倍以上。当系统反应生成钙矾石后，如果土中有足够的碳酸盐和湿度，而且温度低于15℃，则钙矾石与水化硅酸钙会通过一系列反应转化为硅灰石膏，此过程十分缓慢。

但是上述反应受环境温度影响较大，速率较慢，需要较长时间(通常7～14天，或更久)才能达到反应终点，不利于实验室对膨胀过程的复现，并探究其膨胀机理。使用传统膨胀仪进行上述反应膨胀率的测量时，需要人工定时注水至固定水位以保证反应持续、稳定进行，既费时又费力。根据文献研究总结发现，适当提高温度，可以加快反应速率，提早达到反应终点，且对最终膨胀量影响较小。

本专利申请即对上述现有技术问题进行了解决，提出一种适用于长期试验，并且兼具缩短上述试验反应所需时间作用的加热、补水膨胀仪。

发明内容

为了克服传统土工膨胀仪无法进行加热、补水的不足，本发明提供一种加热、补水膨胀仪，可在进行膨胀试验的同时，给试样提供较高且稳定的温度条件、稳定的水分补给条件，以保证长期试验的稳定进行，具体技术方案如下。

一种加热、补水膨胀仪，包括：工作台13、试验容器、测量机构、加载机构、补水机构和加热机构；

所述试验容器设置于工作台13上；所述加载机构设置于试验容器上；所述测量机构设置于加载机构上；所述加热机构设置于试验容器外；所述补水机构与试验容器相通；

所述试验容器用于：盛装试样8；

所述加载机构用于：对试样8施加荷载；

所述测量机构用于：测量试样8的膨胀变形；

所述加热机构用于：加热试样容器中的试样8；

所述补水机构用于：为试验容器中的试样8补水。

在上述技术方案的基础上，所述加热机构包括：硅橡胶加热垫11、温控仪14、温度传感器15和电源插头；

所述硅橡胶加热垫11与所述温控仪14通过导线相连接，所述温度传感器15与所述温控仪14通过导线相连接，所述电源插头与所述温控仪14通过导线相连接；所述电源插头与外接电源相连；

所述硅橡胶加热垫11为柔软方垫，完整地覆盖于所述试验容器的外侧壁，所述硅橡胶加热垫11用于：为所述试验容器加热；

所述温度传感器15设置于所述试验容器中，所述温度传感器15用于：测量试验容器内的温度，并传输至温控仪14；