一種測試填料凍脹特性的試模的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種材料試驗用的試模。確切講本實用新型涉及一種用于對土工 工程充填的填料，特別是對公路路基進(jìn)行充填的填料，進(jìn)行凍脹試驗的試模。
【背景技術(shù)】
[0002] 凍脹是由于土中水的凍結(jié)和冰體(特別是凸鏡狀冰體）的增長引起土體膨脹、地表 不均勻隆起的作用。凍脹一般會導(dǎo)致地面發(fā)生變形，形成凍脹壟崗。凍脹的原因包括土中 原有的水結(jié)冰體積膨脹；同時也包括土凍結(jié)過程中下部未凍結(jié)土中的水分迀移并向凍結(jié)面 富集，水分相對集中，水與土粒分異形成冰透鏡體或凍夾層，使土體積膨脹。凍脹特性的研 宄可以為凍土地區(qū)的建筑、公路的修建提供相關(guān)參數(shù)，以避免或減輕因并脹產(chǎn)生的破壞。
[0003] 雖然《公路路基設(shè)計規(guī)范JTGD30-2004》規(guī)定多年凍土路基填料要充分考慮其凍 脹敏感性，研宄其凍脹特征，以保證路基強度，達(dá)到提高路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗凍脹能力目 的。但這一規(guī)范并未對路基填料的顆粒范圍做出規(guī)定，至今為止也沒有路基填料的顆粒范 圍的明確規(guī)定。《公路路基設(shè)計規(guī)范（JTGD30-2004)》規(guī)定"多年凍土區(qū)路基填料設(shè)計應(yīng)充 分考慮填料的凍脹特性，優(yōu)先采用卵石土或碎石土作填料"，嚴(yán)禁使用細(xì)粒土 (黏質(zhì)土和砂 質(zhì)土）和富含腐殖質(zhì)白土及凍土。填料的粒徑是影響其凍脹特性的主要因素，因此，多年凍 土區(qū)路基需要采用較粗顆粒的填料。其次，規(guī)范對路基壓實度還做了規(guī)定，在保證壓實度的 情況下，只有通過試驗的方法，準(zhǔn)確模擬路基填料的實際狀況，取得路基填料的凍脹特性指 示，才有可能有效抑制路基凍脹破壞的發(fā)生。在實際工程中一般是根據(jù)施工地取材料情況 決定填料，從施工現(xiàn)場的情況來看，凍土區(qū)公路填料其實際的顆粒主要為2. 36~19. 0mm， 而且要控制0. 075mm顆徑以下的含量。
[0004]《公路土工試驗規(guī)程（JTGE40-2007)》關(guān)于測試凍脹率的方法主要適用于原狀的 及擾動的黏質(zhì)土 (大于0. 075mm的質(zhì)量少于或等于總質(zhì)量25%)和砂質(zhì)土（0. 075~2. 0mm粒 徑的質(zhì)量大于總質(zhì)量的50%，且大于60mm的質(zhì)量少于或等于總質(zhì)量的15%)。顯然關(guān)于測試 凍脹率方法的適用范圍不適用于多年凍土路基填料的凍脹試驗。
[0005] 由前述內(nèi)容可知，目前的凍脹率試驗方法的適用范圍均不適用多年凍土區(qū)路基 填料。《公路土工試驗規(guī)程（JTGE40-2007)》關(guān)于測試凍脹率的方法規(guī)定原狀和擾動的 黏質(zhì)土、砂質(zhì)土的試樣高度都為50. 0mm，在進(jìn)行粗填料凍脹特性實際測試的過程中，發(fā)現(xiàn) 50. 0mm的試樣高度太低，試模容積太小，所裝試樣的質(zhì)量太少，根本無法保證填料的均勻程 度，不能反映凍土區(qū)實際路基填料的真實代表性，這樣做出的試驗數(shù)值根本不符合實際情 況。在凍土區(qū)路基填料優(yōu)先采用粗填料，粗填料的顆徑主要為2. 36~19. 0mm，填料的粒徑 是影響其凍脹特性的主要因素，嚴(yán)禁使用細(xì)粒土 (黏質(zhì)土和砂質(zhì)土 )。
[0006] 在需要開展填料凍脹特性試驗時首先要解決試樣的代表性問題，使其能適用和代 表現(xiàn)場實際使用的公路路基填料；其次在凍脹試驗中需要考慮壓實的因素，以通過相關(guān)試 驗得出客觀的結(jié)論，指導(dǎo)凍土區(qū)公路、建筑的工程實踐。這一點對青藏高原的永久凍土地區(qū) 的公路建造是必須首先解決的問題。
[0007] 從理論上講進(jìn)行凍脹試驗的試樣幾何尺寸越大，所容納的填料質(zhì)量越大，其代表 性越好，但在實際的試驗中是無法考慮用這種方式解決問題，一方面巨大的試樣造成的經(jīng) 濟(jì)負(fù)擔(dān)將使試驗無法負(fù)擔(dān)，另一方面也無法對巨大的試樣實施冷凍作業(yè)和壓實處理，實現(xiàn) 相應(yīng)的試驗。
[0008] 尋找一種具有客觀代表性的可適用填充集料凍脹試驗，特別是凍土區(qū)公路填充集 料凍脹試驗的試樣，和可適用于對公路填充集料進(jìn)行凍脹試驗的方法是必須要解決的問 題，在這一前提下，得到一種可適用的試樣制備模具同樣是需要解決的任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本實用新型提供一種可解決現(xiàn)有技術(shù)尚無法解決的技術(shù)難題的，提供一種具有客 觀性和代表性的、可適用公路基填料凍脹試驗的最小的試樣幾何參數(shù)，可適用于對公路填 料進(jìn)行凍脹試驗的制備試樣的模具。
[0010] 本實用新型的用于對填料進(jìn)行凍脹特性試驗的試模是由用剛性材料制成的管狀 模、頂板和底板組成，其中：管狀模為一個管端設(shè)置有法蘭、使其呈T型的外形管狀物，細(xì)填 料所用的管狀模高度為50mm，粗填料所管狀模高度為100mm，頂板為一帶有法蘭呈T型的結(jié) 構(gòu)，其中圓柱體部分外徑略小于管狀模內(nèi)徑的圓柱體，頂板圓柱體與管狀模的配合精度為 H11/C10,本實用新型的底板為一個平面的板狀物。在具體的使用中將底板置于壓力機的砧 板上，將一個管狀模不帶有法蘭的一端放置于底板上，再將第二個管狀模的法蘭放置于第 一個管狀模的法蘭上，在管狀模的管內(nèi)填放受試填料，然后將頂板不帶有T型的一端置于 第二個管狀模內(nèi)的受試填料上，然后用壓力機施壓進(jìn)行壓制作業(yè)。
[0011] 本實用新型試模中，管狀試模上設(shè)置的法蘭既可在壓制作業(yè)便于定位，又可在壓 制作業(yè)時傳遞試模壁所受到的力，同時還可避免受試樣品損壞。
[0012] 本實用新型的實施例中，頂板的頂面厚度為20mm，頂面外直徑都為120mm。
[0013] 本實用新型的試?？筛鶕?jù)多年凍土區(qū)路基設(shè)計文件制備各種不同壓實度條件下 的試樣。本實用新型所制備試樣能充分和現(xiàn)場實際情況相結(jié)合，真實反應(yīng)試樣的受試的客 觀狀況，以達(dá)到研宄路基填料凍脹特征的目的。而且本實用新型的試樣可以在現(xiàn)有的壓力 試驗機和冷凍箱中使用。
【附圖說明】
[0014] 附圖為本實用新型的試模示意圖，其中：附圖1為本實用新型試模中的頂板。附圖 2為本實用新型試模中的管狀模；附圖3為本實用新型試模中的頂板；附圖4為本實用新型 試模在使用狀態(tài)的立體示意圖，圖4中兩箭頭表示施壓時力的方向。
【具體實施方式】
[0015] 本實用新型以下結(jié)合實施例詳細(xì)解說。
[0016] 《公路土工試驗規(guī)程（JTGE40-2007)》中關(guān)于公路工程用土用顆粒進(jìn)行了分類，分 為巨粒組(粒徑大于60mm)、粗粒土 (粒徑大于0? 075mm且小于60mm)、細(xì)粒組共三個組類， 《公路路基設(shè)計規(guī)范（JTGD30-2004)》規(guī)定"多年凍土區(qū)路基填料設(shè)計應(yīng)充分考慮填料的 凍脹敏感性，優(yōu)先采用卵石土或碎石土作填料"。申請人經(jīng)多年的研宄表明，粒徑組成對路 基土的凍脹性的影響主要取決于顆粒與水作用的能力，土的粒徑由大變小時，其比表面積 由小變大，顆粒與水的作用及土在凍結(jié)過程中水分迀移的能力也隨著加大，凍脹特性隨之 增加。因此在研宄路基填料凍脹特性時，首先要對填料進(jìn)行顆粒分類。根據(jù)多年相關(guān)研宄 的成果表明，填料粒徑小于2. 36mm的為凍脹敏感性強粒組；填料粒徑在2. 36~19.Omm的 為凍脹敏感性較強粒組；而填料粒徑在19. 0~37. 5_的為凍脹敏感性較弱粒組，可不考 慮。據(jù)此，本實用新型將路基填料按照粒徑進(jìn)