C096-A土壤凍脹力試驗儀YM-GA

一、概述
    凍土凍脹力試驗儀主 要用于測定土壤在凍結(jié)狀態(tài)下的凍脹力。本儀器適用于原狀土、擾動粘土、砂土等土的試驗， 廣泛用于工礦、水利水電、鐵道、冶金建筑、交通運輸?shù)刃袠I(yè)。本儀器也可做土的凍融循環(huán)試驗。
 二、儀器組成
    1、凍土凍脹力試驗儀主要由氣壓反力架、試樣容器、控溫環(huán)境箱、氣壓控制柜、氣源（氣泵）、計算機及專用軟件多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等組成。
    2、多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能
  （1）實時監(jiān)控采集儲存凍脹力。
  （2）試驗數(shù)據(jù)可自由導(dǎo)出、打印，以便用戶查看分析。
  （3）依據(jù)試驗所需，可任意設(shè)置采樣頻率（時間間隔，）。
  （4）預(yù)設(shè)試驗停止條件：可預(yù)先設(shè)置時間，到達(dá)預(yù)設(shè)條件，自動停機，自動停止采集數(shù)據(jù)。
三、主要技術(shù)參數(shù)
   1、試樣（規(guī)格選配）：Φ100×50mm ； Φ150×150mm ；Φ79.8×20mm 

   2、環(huán)境箱（選配）：①環(huán)境箱（低配）：約750mm×550mm×500mm，有加水及凍脹循環(huán)孔，溫度范圍：-30℃～室溫℃±1℃，有溫度導(dǎo)孔，凍脹量導(dǎo)孔；

②環(huán)境箱（高配）：溫控范圍：-30℃～60℃±0.5℃任意調(diào)設(shè)可編程、內(nèi)部尺寸: 高700×寬500×深650mm,分三層活動隔板、外形尺寸：高1430×寬1050×深850mm。

   3、力值傳感器：0～10KN    精度：0.05%F·S
   4、位移傳感器：0～20mm     精度0.01mm
   5、加壓方式：氣壓控制 加載范圍：0～700KPa   精度：1KPa  （可任意設(shè)置）
   6、試件上下導(dǎo)溫盤（標(biāo)配1臺控溫源、可選2臺控溫源節(jié)約時間）：控溫-20℃～100℃±0.5℃（可編程30段，時間段、溫度段）
   7、氣泵：0～1MPa
   8、低溫制冷方式：壓縮機
   9、電壓：220V   頻率：50Hz
10、多通道土壤水分記錄儀（選配）：
        智能數(shù)據(jù)記錄儀

1、符合RS485/CAN協(xié)議規(guī)范，.多支持32節(jié)點的傳感器數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)組成靈活
2、支持256路繼電控制模塊的擴展
3、能夠以單機或組網(wǎng)形式與本地PC互聯(lián)
4、搭載32位微處理器，整機具有高可靠性，運行穩(wěn)健，高速，工作溫度范圍-20~50℃
5、機身自帶閃存芯片，能夠存儲大于200萬條記錄數(shù)據(jù)，可使用Micro-SD卡導(dǎo)出數(shù)據(jù)到計算機上查看
6、支持?jǐn)U展工控人機界面(觸摸屏)，提供全圖形界面的數(shù)據(jù)監(jiān)測與控制操作
7、具備在系統(tǒng)固件升級功能
8、90*114mm工控盒形式，導(dǎo)軌安裝，裝配施工與維護方便
9、采集路數(shù)：20
10、顯示屏：LCD12864
11、數(shù)據(jù)通信方式：RS485/TTL
12、隨機配8支水分傳感器（每只傳感器帶數(shù)據(jù)線）
13、分線器2支（一拖四）
土壤水分溫度傳感器（一體）試樣溫度量程：-50～200℃±0.1℃
土壤水分傳感器是一款基于頻域反射原理，利用高頻電子技術(shù)制造的高精度、高靈敏度的測量土壤水分的傳感器。通過測量土壤的介電常數(shù)，能直接穩(wěn)定地反映各種土壤的真實水分含量。
土壤水分傳感器可測量土壤水分的體積百分比，是目前..上.流行的土壤水分測量方法。
特點：
1、體積小巧、測量精度高、響應(yīng)速度快、互換性好
2、密封性好、可直接埋入土壤中使用、且不受腐蝕
3、土質(zhì)影響較小、應(yīng)用地區(qū)廣泛
4、測量精度高、性能可靠、..工作正常、相應(yīng)速度快、數(shù)據(jù)傳輸效率高
技術(shù)參數(shù)
1、測量參數(shù)：土壤容積含水率
2、測量單位：%( m3/m3)
3、測量量程：0～100%
4、測量精度：0～50%（m3/m3）范圍內(nèi)為±2%（m3/m3）
5、工作范圍：-30℃～70℃
6、穩(wěn)定時間：通電后1秒
7、響應(yīng)時間：＜1秒
8、測量區(qū)域：以中央探針為中心的直徑為7cm、高為7cm的圓柱體
物理參數(shù)
1、探針長度：55mm
2、探針直徑：￠3mm
3、探針材料：不銹鋼
4、密封材料：ABS工程塑料
5、電纜規(guī)格： 3線制（模擬信號）； 4線制（RS485）
6、供電電壓：5～24V DC
7、輸出信號：0～2.5V DC
軟件界面

水凍結(jié)后體積膨脹9%，實際上由于凍結(jié)過程中水分向凍結(jié)鋒面遷移，土體凍結(jié)后的體積增加往往會大于原地水分凍結(jié)造成的體脹。
實際上由于凍結(jié)過程中水分向凍結(jié)鋒面遷移，土體凍結(jié)后的體積增加往往會大于原地水分凍結(jié)造成的體脹。
土中水凍結(jié)引起的土體膨脹現(xiàn)象。在天然情況下，土的不均勻凍脹可形成凍脹丘（見冰緣地貌）。土的凍脹產(chǎn)生極大的凍脹力。凍脹具有不均勻性，使建造物產(chǎn)生不均勻變形，這種不均勻變形一旦超過允許值，建造物就被破壞。 
類型有3種：
    ①一次凍脹,指分凝成冰面（見凍融時水分遷移）與凍結(jié)面一致時產(chǎn)生的凍脹，在自然界不多見。
    ②二次凍脹，指分凝成冰面與凍結(jié)面之間相隔一個凍結(jié)緣時產(chǎn)生的凍脹，在自然界.普遍。
    ③三次凍脹，由凍土中水分重新分布引起的凍脹，在自然界普遍存在。 
影響因素：主要取決于土、水、溫和力 4個因素。 
①土的條件。包括土的粒度成分、礦物成分、化學(xué)成分和密度等，其中.主要的是土的粒度成分。大的凍脹通常發(fā)生在細(xì)粒土中，其中粉質(zhì)亞粘土和粉質(zhì)亞砂土中的水分遷移.為強烈，因而凍脹性.強。粘土由于土粒間孔隙太小，水分遷移有很大阻力，凍脹性較小。砂礫，特別是粗砂和礫石，由于顆粒粗，表面能小，凍結(jié)時一般不產(chǎn)生水分遷移，所以不具凍脹性。細(xì)砂凍結(jié)時，水產(chǎn)生反向（即向未凍土方向）轉(zhuǎn)移，出現(xiàn)排水現(xiàn)象。也不具凍脹性。在天然情況下，凍土粒度常是粗細(xì)混雜的，當(dāng)粉粘粒（粒徑小于0.05毫米）含量高于5％時,便具有凍脹性。凍土的礦物成分對凍脹性也有影響：在常見的粘土礦物中，高嶺土的凍脹量.大,水云母次之,蒙脫石.小。凍土中的鹽分也影響凍脹：通常在凍土中加入可溶鹽可削弱，以致消除土的凍脹。土的密度對凍脹的影響較為復(fù)雜。 
②水的條件。并非所有含水的土凍結(jié)時都會產(chǎn)生凍脹。只有當(dāng)土中的水分超過某一界限值后，土的凍結(jié)才會產(chǎn)生凍脹。這個界限即為該土的起始凍脹含水量。當(dāng)土體含水量小于其起始凍脹含水量時，土中有足夠的孔隙容納未凍水和冰，冰結(jié)時沒有凍脹。按有無水分的補給，劃分為兩種凍脹：封閉系統(tǒng)凍脹，在凍結(jié)過程中沒有外來水分補給，凍脹形成的冰層較薄,凍脹也較小;開敞系統(tǒng)凍脹，在凍結(jié)過程中有外來水分補給，凍脹形成的冰層厚，產(chǎn)生強烈的凍脹。在天然情況下，水分補給主要來源于大氣降水和地下水。秋末降水多，冬季土的凍脹量就大；地下水位越淺，土的凍脹量也越大。 
③溫度條件。土的凍脹開始于某一溫度，稱為起始凍脹溫度，其值略低于該土的起始凍結(jié)溫度。當(dāng)溫度低于起始凍脹溫度時,由于凍土中未凍水繼續(xù)凍結(jié)成冰,土體仍有凍脹。當(dāng)溫度繼續(xù)降低至某一值時，在封閉系統(tǒng)中未凍水結(jié)成冰的數(shù)量已可忽略不計,土體不再凍脹,該溫度值稱為停止凍脹溫度。粘土的停止凍脹溫度為-8～-10℃，亞粘土為-5～-7℃，亞砂土為-3～-5℃,砂土為-2℃左右。凍結(jié)速度對凍脹也有影響：冷卻強度大時，凍結(jié)面迅速向未凍部分推移，未凍部分的水來不及向凍結(jié)面遷移就在原地凍結(jié)成冰，無明顯凍脹；冷卻強度小時，凍結(jié)面推移慢，未凍水克服沿途阻力后到分凝成冰面結(jié)冰，在外部水源補給下，凍結(jié)面向未凍部分推移越慢，形成的冰層越厚，凍脹也越大。 
④壓力條件。增加外部荷載能降低土中水的起始凍結(jié)溫度，增加凍土中的未凍水含量，同時影響引起凍結(jié)時水分遷移的抽吸力，減少向凍結(jié)面的水分遷移量，從而減小凍脹。中止粘性土的凍脹需要極大的壓力，在實踐中目前很難做到。