自由膨胀率试验
对土的自由膨胀率试验结果可靠性的探讨
通过长 期 的工作 实践 ，笔者发 现 ， 众 多影 响土 的 在
自由膨 胀 率试验 结果 稳定性 和可 靠性 的因 素 中 ，最主 要 是 因为相 同质量 的干 土在 空气 中 自由堆积 的体 积大 于在 水 中 自由堆积 的体积 ，这 种体积 上 的差异在 试 验时被 土 的膨 胀性 所 抵 消 而忽 略 不 计 ，从 而 少计 了土 的膨 胀 体 积 ，造成 误 差 。 土样 在 空 气 中 自 由堆 积 后 的孔 隙 率 越 大 ，对 自由膨胀 率试 验结 果的 影响就 越显 著 。 度 ，并终 能 “ 缚住 苍龙 ” 。
《 老子 》 有 日 ： “ 下莫 柔 弱 于水 ，而攻 强 者莫 之 天 能胜” ，尽管 人 类 目前还 无法 阻 止洪水 灾难 的发 生 ；然 ， “ 天行 健 ，君子 以 自强 不息 ” ，只 要立 足 当前公路 防水 毁 能 力 的提 高 、谋 划长 远 生 态 环 境 的改 善 ，提 高防 范 意 识 ，完善防 治对 策 ，定可 将水毁 损 失降低 降 到最低 的程
膨 胀 率 、膨 胀压 力 、液 限 、缩 限 、线缩 率 等 。目前 ，我 国大 部分规 程规 范 多采用 土 的自 由膨 胀率 和液 限两项 指 率 Ｆ ≥４ ％、液 限 ｓ ０
ｗ Ｌ ０ （ ６ 锥 、ｌ ｍ ≥４％ ７ ｇ Ｏ ｍ深度 ）即初 步判 定 为膨 胀 土 。
缩 ，具 有较大 的变形 能 力 ；并 且可 以多次 往复 变形 ，即
使 在很 大 的荷 载 作用下 ，仍 具有这 种独特 性 质 。膨 胀 土
的性 质决定 了其成 为劣 质 的建 筑物 地基 ，容 易使建 筑物 基 础位 移 ，造 成建 筑物和 地坪 开裂 、变形 ，对 建 筑物 的 安全和 使 用构成 严重 威胁 ，甚至破 坏 。因此在 工程 建 设 领 域对 膨胀 土 的识别 和判 定显得 十分 重要 。土 的物 理 力 学特性 指标 是判定 其 是否 为膨 胀 土的 重要依 据之 一 ，这
膨胀率试验
影响
影响
为研究不同级配和搅拌次数对土样自由膨胀率试验结果的影响，考虑到国内土工试验标准、规程的实际情况 及前人积累的丰富资料和经验，试验在标准、规程所限定的条件下进行，所用仪器设备规格同《土工试验方法标 准》，玻璃量筒容积为50 mL。试验土样为取自湖北的5个膨胀土样品。
按塑性图分类，土样基本上都属于高液限黏土，与膨胀土在塑性图中的位置一致。根据膨胀土的宏观结构特 征土样胀缩性相关的指标综合判别，1#和2#土样为弱膨胀土，3#和 4#为中膨胀土，5#为强膨胀土。
土样自由膨胀率大小本质上应取决于土质。土质不同，其自由膨胀率存在差异是正常的。但对同一土样来说， 若试验方法较完善，试验结果应不受人为因素影响而发生较大变化，其测定值应是较稳定的。由于按土工试验方 法标准和规程进行自由膨胀率试验时，试样的制备、搅拌等都对测试结果有显著的影响，说明该项试验方法还有 待进一步改进和完善。
通过试样制备和搅拌对自由膨胀率试验结果影响的试验研究发现，两种因素都对试验结果有较大的影响，但 影响程度不同。试样的制备对试验结果的影响较为明显，制备样品的差异主要体现在其级配变化上。试样级配受 人为因素影响很大，若试样制备不当，很容易造成试验结果出现较大偏差，甚至会出现对土体胀缩性误判的情况。 若按国内根据自由膨胀率的大小对膨胀土分类时所采用的界限值，较合适的试样级配如下：0.5～0.25 mm直径土 粒占40 %～60 %；0.25～0.074 mm直径土粒占 20 %～40 %；<0.074 mm直径土粒占20 %～40 %。浸泡和搅拌的 不同对试验结果产生影响程度较试样的级配对试验结果的影响要小，而其影响的大小也是随试样级配不同而异， 按国标方法将悬液搅拌3遍后的稳定值作为自由膨胀率的标准值较合理。
28d自由膨胀率
28d自由膨胀率含义28d自由膨胀率，通常简称为28天自由膨胀率，是评估某些材料（特别是土壤改良剂，如石灰、粉煤灰等）在与土壤混合后，经过一定时间（通常为28天）的自由膨胀性能的指标。
这个指标对于土木工程中的地基处理、路堤填筑、土壤改良等工程具有重要的指导意义。
它可以帮助工程师了解混合材料在长时间内的体积变化，从而预测其对工程结构可能产生的影响。
计算方法1.准备样品：首先，需要准备一定量的待测试材料和相应的土壤。
这些材料应按照预定的比例混合均匀，以模拟实际工程中的使用条件。
2.初始体积测量：将混合好的样品放入一个已知体积的容器中，并压实至一定的密度，然后测量其初始体积（V₀）。
3.养护：将样品放置在恒温恒湿的环境中，进行为期28天的养护。
这是为了模拟材料在实际环境中的长期行为。
4.最终体积测量：28天后，再次测量样品的体积（V₀₀）。
注意，测量时应确保样品处于自由膨胀状态，即不受任何外部约束。
5.计算膨胀率：使用以下公式计算28d自由膨胀率：膨胀率= [(V₀₀ - V₀) / V₀] × 100%其中，V₀是样品的初始体积，V₂₈是28天后的体积。
应用场景1.地基处理：在地基处理工程中，了解土壤改良剂的膨胀性能对于确保地基的稳定性和承载能力至关重要。
28d自由膨胀率可以帮助工程师选择合适的改良剂类型和用量。
2.路堤填筑：在路堤填筑工程中，使用具有较低膨胀率的材料可以减少路面的开裂和变形。
28d自由膨胀率是评估这些材料性能的重要指标。
3.土壤改良：在农业或园艺应用中，了解土壤改良剂的膨胀性能可以帮助调整土壤结构，改善土壤排水和通气性能，从而提高作物产量和品质。
4.材料研发：对于新材料的研发，28d自由膨胀率可以作为评估其长期性能的一个重要参数。
通过这个指标，研发人员可以了解新材料在长期使用过程中的稳定性。
总之，28d自由膨胀率是土木工程领域中一个非常重要的参数，它对于评估材料的性能、预测工程结构的变化以及指导工程实践都具有重要的意义。
水泥浆体自由膨胀率试验数据
水泥浆体自由膨胀率试验数据水泥浆体自由膨胀率试验是评估水泥浆体在一定条件下的膨胀性能的实验方法。
膨胀率是指水泥浆体在固化过程中的膨胀程度，该实验数据可以为工程设计和施工提供参考依据。
以下将详细介绍水泥浆体自由膨胀率试验数据，以及其相关的背景知识和试验步骤。
背景知识：水泥浆体是由水泥、水和掺合材料以及其他添加剂组成的混合材料，常用于建筑工程中的灌注、填缝、砌筑等施工过程。
在固化过程中，水泥浆体会发生膨胀，而膨胀率的大小对工程施工具有重要影响。
因此，进行水泥浆体自由膨胀率试验可以评估水泥浆体的膨胀性能，为工程设计和施工提供重要依据。
试验步骤：1.准备试验材料：-水泥：选择一种常用的水泥作为试验材料，并控制其含水量。
-水：用干净的水掺和水泥，按照一定比例进行配制。
-掺合材料和添加剂：可根据具体需要选择合适的掺合材料和添加剂。
2.配制水泥浆体：-按照一定比例将水和水泥混合搅拌，直至达到均匀的浆状物。
-如果需要，可以在水泥浆体中添加掺合材料和添加剂，按照一定比例进行混合。
3.浆体养护：-将配制好的水泥浆体倒入试验模具中。
-利用振动器或震动台进行振动，以排除空气和提高浆体的密实性。
-将振动后的试样进行养护，在一定温度和湿度条件下，等待其固化。
4.测量膨胀率：-在固化一定时间后，采用测量工具（如卡尺、游标卡尺等）测量试样的尺寸变化。
-按照一定的时间间隔重复测量，记录每次测量结果。
-根据测量数据计算膨胀率，可以采用以下公式进行计算：膨胀率（%）=（试样尺寸变化值/初始尺寸）× 100%5.分析数据：-对测量到的膨胀率数据进行整理和分析。
-可以绘制膨胀率随时间变化的曲线图，以便更直观地观察膨胀特性。
按照以上步骤进行水泥浆体自由膨胀率试验，得到的试验数据即为水泥浆体在特定条件下的膨胀性能。
这些数据可以用于评估水泥浆体在固化过程中的体积变化，为实际的工程施工提供科学依据。
需要注意的是，水泥浆体自由膨胀率试验只是评估水泥浆体在特定条件下的膨胀性能，并不能完全代表其在实际施工中的情况。
压浆剂自由泌水率及24h自由膨胀率
压浆剂自由泌水率及24h自由膨胀率压浆剂自由泌水率及24h自由膨胀率，是评价压浆剂性能的两个重要指标。
下面将从定义、测试方法、作用机理以及应用等多个方面进行详细解读。
一、定义压浆剂自由泌水率指的是在固定的时间内，压浆剂糊体中的水经过过滤纸自由流出的比率。
通俗点说，就是压浆剂糊体的失水量。
而24h自由膨胀率是指在规定的时间内，压浆样品在水的作用下膨胀的百分比，它反映了压浆剂水化产物的可溶性和稳定性。
二、测试方法1. 自由泌水率的测试方法①取一定重量的压浆剂糊体放在褐色滤纸上，用20kg力施加于压力器上，经过规定时间（通常为30min），将压力器上的滤纸和压测器取下，使用平衡器将滤纸和糊体的总重量减去滤纸的重量，得到糊体中失去的水分重量，即为压浆剂自由泌水率。
2. 24h自由膨胀率的测试方法①将一定质量的压浆剂糊体分别放置在密闭容器中，加入规定量的水，在规定时间内放置。
经过相应的时间（通常为24h），取出样品并将其在烘箱中干燥至恒重。
然后根据公式计算压浆剂的膨胀率。
三、作用机理1. 自由泌水率的作用机理压浆剂自由泌水率实际上是衡量水泥水化物与其他配合材料的相互作用，它既与压浆剂的水化反应有关，也与压浆剂的稳定性有关。
自由泌水率过大，则水泥水化产物与其它配合材料的黏结能力不足，强度不达标；自由泌水率过小，则黏结能力过强，而由于浆体内的补偿水量低，会导致浆体挥发性低，工艺难度大。
2. 24h自由膨胀率的作用机理24h自由膨胀率直接关系到压浆剂水化反应后的稳定性。
沉淀和膨胀是控制水泥水化产物的水溶性和稳定性的两个方面。
24h自由膨胀率过大，则水泥水化产物不稳定，强度不达标；24h自由膨胀率过小，则水泥水化产物不易太过水解，导致过度凝固。
四、应用通过测定压浆剂自由泌水率及24h自由膨胀率，能够使生产厂家对压浆剂的性能掌握更为精准，同时能够使使用者更加准确地选择合适的压浆剂。
此外，自由泌水率及24h自由膨胀率这两个指标还能用于比较不同厂家生产的不同压浆剂的质量和特性，以便选择和使用更合适的压浆剂。
自由膨胀率试验[1]
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23 自由膨胀率试验23.0.1 土的自由膨胀率是人工制备的松散干土，在水中增加的体积与原始体积之比，以百分数表示。
23.0.2 本试验是测定土在无结构情况下的自由膨胀特性，是膨胀土的初判指标。
本试验适用于粒径小于0.5 mm的土。
23.0.3 本试验应采用下列仪器设备：1 量筒：容积50 ml，分度值1 ml，容积和刻度应标定。
2 量土杯：容积10 ml，内径20 mm。
3 无颈漏斗：上口直径50～60 mm，下口直径5 mm。
4 搅拌器：由直杆和带孔圆板组成，圆板直径应小于量筒内径2 mm。
5 天平：称量200 g，分度值0.01 g。
6 其他：孔径0.5 mm筛、取土勺、平口刮刀、漏斗支架、碾土工具等。
23.0.4试验操作应按下列步骤进行1用四分对角线法取风干试样约100 g，在橡皮板上碾散，剔除石子、结核后，过0.5 mm筛，并在105～110 ℃温度下烘干8h，移入干燥器内冷却至室温。
2 按图23.0.3所示装置，将无颈漏斗放在支架上，漏斗下口对准量土杯中心并保持距离10 mm，用取土匙取适量试样倒入漏斗中，倒试样时取土匙应与漏斗壁接触并尽量靠近漏斗底部，边倒边用细铁丝轻轻搅动。
当量土杯装满试样并溢出时，停止向漏斗倒试样，移开漏斗，轻轻地用平口刮刀刮去杯口多余土，称量土杯中试样质量，准确至0.01 g。
另取一个量土杯，重复上述操作，称取第二个试样质量。
两个试样质量的差值应不大于0.1g。
3 向量筒内注水约30 ml，并加入5% NaC1溶液5 ml，将试样倒入量筒内，用搅拌器在量筒中自液面至筒底上下搅拌各10次，再用水冲洗搅拌器和量筒内壁至悬液达50 ml。
4 待悬液澄清后，每隔2h测记一次土面读数；估读至0.1 ml，直至两次读数差值小于0.2 ml，则认为膨胀稳定。
若土面倾斜，读数可取中值。
10001⨯-=V V V F s （23.0.5） 式中 F s ——自由膨胀率，（%），计算至1%； V 1——试样在水中膨胀稳定的体积，（ml ）； V 0——试样原体积，（ml ）。
自由膨胀率试验记录
自由膨胀率试验记录实验目的：测定试样材料的热膨胀系数。
实验装置和材料：1.实验装置：自由膨胀率测定仪。
2.试样材料：硅酸盐陶瓷。
实验步骤：1.使用卡尺测量试样的初始长度，并记录为L0。
2.将试样固定在自由膨胀率测定仪上。
3.打开仪器电源，启动测定程序，将仪器加热至所需温度。
4.待仪器升温至稳定后，记录试样的长度变化，并计算出膨胀率。
5.重复步骤3和4，在不同的温度下进行多次测定。
实验结果：温度（摄氏度）长度变化（毫米）膨胀率（ppm/℃）1000.55.02001.010.03001.515.04002.020.05002.525.0实验讨论与分析：根据实验结果，可以得到试样材料的热膨胀系数为20.0 ppm/℃。
这意味着，当温度每升高1℃时，试样的长度将增加20.0 ppm。
膨胀率与温度呈线性关系，这与热膨胀的基本原理相符。
实验误差分析：在实验中可能存在一些误差，包括仪器的测量误差、试样的准备误差以及环境条件的影响等。
此外，由于只进行了一次试验，所以结果的准确性可能会受到限制。
实验改进：为了提高试验结果的准确性，可以采取以下措施：1.进行多次试验，并取平均值，以减小测量误差的影响。
2.使用更精确的测量工具，如显微镜，来测量试样的长度变化。
3.控制环境条件，如温度和湿度，以减小环境因素对实验结果的干扰。
4.选择合适的试样材料，确保其具有稳定的性质。
总结：通过自由膨胀率试验，我们成功测定了试样材料的热膨胀系数，并发现其与温度呈线性关系。
虽然实验结果有一定的误差，但我们可以通过改进实验方法来提高结果的准确性。
这个实验对于材料研究和应用具有一定的意义，可以帮助我们了解材料在温度变化下的性质，并为工程设计和制造提供参考。
液塑限自由膨胀率
3．结果整理 在二级双对数坐标纸上，以含水量w为 横坐标，锥入深度h为纵坐标，点绘a、 b、c三点含水量的h-w图，连接三点， 应成一条直线。 在h-w图上，查得纵坐标入土深度 h=20mm所对应的横坐标的含水量wb点与b， c两点连成两条直线，根据液限在hp-wL图上 查得hp，根据《公路土工试验规程》（JTJ 051-93）用相应的图查取hp
液限塑限联合测定法 1．仪器设备 LP-100型液塑限联合测定仪；锥质量为 100g锥角为300，读数显示形式宜采用光 电式、游标式、百分表式。 筛（0.5mm）、调土刀、调土皿、称量盒、 研钵、干燥器、吸管、凡士林。
2．试验主要步骤 1)备土：取有代表性的天然含水量或风干土 样进行试验。如上中含有大于0.5mm的土 粒或杂物时，应将风干土样用带橡皮头的 研杵研碎或用木棒在橡皮板上压碎，过 0.5m的筛。取代表性上样200g，分开放人 三个盛上皿中，加不同数量的蒸馏水，使 土样的含水量分别控制在液限（a点）、略 大于塑限（c点）和二者的中间状态b点） 附近。用调土刀调匀，密封放置18h以上。
四、自由膨胀率试验
定义：自由膨胀率：松散的烘干土粒在水 中和空气中分别自由堆积的体积之差和 空气中自由堆积的体积之比。 适用范围：适用于膨胀土，用以判定松散 土粒在水中的膨胀特性，判定该土质对 工程的影响，采取相应措施。 仪器设备：玻璃量筒、量土杯、无颈漏斗、 搅拌器、天平。
试验步骤：
1）取<0.5mm土50g，烘干 2）支好漏斗，距离10mm 3）土—土杯---匙---漏斗---土杯 4）水30ml---NaCl 5ml---土 5）搅拌10次---冲洗50ml 6）5h/次 读数0.1ml---两次<0.2ml
三）塑限含水量的搓条试验法 搓条法测土的塑限为国内外过去常用的基本 方法。虽然其标准不易掌握，人为因素较大， 但由于历史原因，用其结果已设计建造了大 量工程，积累了许多经验，目前在确定塑限 标准时仍以 搓条法为基本依据之一。 试验按联合测定法备土料，然后取含水量接 近塑限的试样一小块，先用手搓成椭圆形， 然后用手掌在毛玻璃板上轻轻滚搓。当土条 搓至直径为3mm时，其产生裂缝并开始断裂， 则这时土条的含水量即为土的塑限含水量， 收集3-5g滚搓后合格的土条测其含水量。
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自由膨胀率试验（T 0124-1993）
1.8.1 目的和适用范围
1.8.1.1 自由膨胀率为松散的烘干土粒在水中和空气中分别自由堆积的体积之差与在空气中自由堆积的体积之比，以百分数表示，用以判定无结构力的松散土粒在水中的膨胀特性。
1.8.1.2 本试验方法适宜用于膨胀土。
1.8.2 仪器设备
玻璃量筒：容积50mL，最小刻度1mL。
量土杯：容积10mL，内径20mm，下口直径4~5mm。
无颈漏斗：上口直径50~60mm，下口直径4~5mm。
搅拌器：由直杆和带孔圆盘构成
天平：称量200g，感量0.01g。
其他：烘箱、平口刀、支架、干燥器、0.5mm筛。
1.8.3 试剂
5%纯氯化钠溶液。
1.8.4 试验步骤
1.8.4.1 取代表性风干土样碾碎，使其全部通过0.5mm筛。
混合均匀后，取约50g放入盛土盒内，移入烘箱，在105~110℃温度下烘干至恒量，取出，放在干燥器内冷却至室温。
1.8.4.2 将无颈漏斗装在支架上，漏斗下口对正量土杯中心，并保持杯口10mm距离、
1.8.4.3 从干燥器内取出土样，用匙将土样倒入量土杯中，盛满后沿杯口刮平土面，再将量土杯中土样倒入匙中，将量土杯放在漏斗下口正中处。
将匙中土样一次倒入漏斗，用玻璃棒或者铁丝轻轻刮去多余土样（严防振动）称记杯中土质量。
1.8.4.4 按本试验4.3规定，称取第二个试样，进行平行测定，两次质量差值不得大于0.1g。
1.8.4.5 将量筒至于试验台上，注入蒸馏水30mL ，并加入5mL5%的分析纯氯化钠溶液，然后将量土杯中的土样倒入量筒内。
1.8.4.6用搅拌器搅拌量筒内悬液，搅拌器应上至液面下至底，搅拌10次（时间约10s ）取出搅拌器，将搅拌器上附着的土粒冲洗入量筒，并冲洗内壁，使量筒内液面约至50mL 刻度处。
1.8.4.7 量筒中土样沉积后约每隔5h ，记录一次试样体积，体积估读至0.1mL ，读数时要求视线与土面在同一平面上，如土面倾斜，取高低面读数的平均值。
当两次读数相差不大于0.2mL 时，即认为膨胀稳定。
用此稳定读数计算自由膨胀率。
1.8.5 结果整理
1.8.5.1 按下式计算土样的自由膨胀率：
100⨯-=
O
O ef V V V δ 式中： ef δ——自由膨胀率（%）计算1%；
V ——土样在量筒中膨胀稳定后的体积（mL ）；
V O ——量土杯的容积（mL ）即干土自由堆积体积。
1.8.5.2 精密度和允许差。
本试验应做两次平行测定，取其算术平均值，其平行差值应为：δef ≥60%
时不大于8%；δef <60%时不大于5%。