一、产品概述
TD125-1型无荷载膨胀率试验仪是用于测定黏土、膨胀土或其他具有膨胀特性材料在无荷载条件下浸水后的自由膨胀率的专用仪器。该仪器通过测量试样在水中浸泡前后的高度变化，计算其体积膨胀率，广泛应用于地质勘察、岩土工程、铁路/公路路基设计、建筑地基处理等领域，是评估膨胀土胀缩特性的关键设备之一。
二、主要技术参数
（具体参数以厂家标定为准，以下为常见配置参考）
试样尺寸：直径φ61.8mm（或φ50mm），高度20mm（标准环刀试样）。
量测精度：轴向位移测量分辨率≤0.01mm（通常配备百分表或数显位移传感器）。
位移量程：0~10mm（覆盖常见膨胀土的膨胀范围）。
浸泡条件：蒸馏水或去离子水，水温（20±2）℃（标准试验要求）。
支架结构：刚性金属框架，保证试样浸泡过程中无侧向约束和垂直荷载。
配套部件：环刀（标准尺寸）、透水石（上下各1块）、加压帽（无荷载状态）、百分表架/传感器支架、量筒（用于补水）等。
三、仪器组成
TD125-1型试验仪主要由以下部分组成：
试样容器系统：包括底座（带排水孔）、透水石（下透水石支撑试样）、环刀（固定试样形状）、上透水石（防止试样颗粒流失并均匀受水）。
位移测量系统：
传统配置：百分表（量程0~10mm，精度0.01mm），通过磁性表座固定在支架上，触头轻触试样顶部加压帽。
数显配置：电子位移传感器（如LVDT传感器），连接数据采集仪或直接显示膨胀量，精度更高且可自动记录数据。
支架与固定装置：刚性金属框架，用于固定试样容器和位移测量系统，确保试样在浸泡过程中无垂直荷载（仅受自身重力）。
辅助配件：环刀（标准尺寸）、透水石（多孔陶瓷或透水石材质）、加压帽（轻质金属或塑料，无荷载传递）、蒸馏水容器、秒表（记录时间）、刮土刀（修整试样）、凡士林（密封用，可选）。
四、试验原理
无荷载膨胀率是指黏性土试样在无侧限、无垂直荷载条件下，完全浸入水中后，因吸水膨胀产生的自由体积膨胀变形量与原高度的比值（通常以百分率表示）。通过测量试样浸泡前后的高度变化（Δh），计算公式为：
无荷载膨胀率(%)=h0Δh×100
其中：
Δh：试样浸水后的高度增量（mm）；
h0：试样初始高度（通常为20mm）。
五、使用前准备
仪器检查：
检查支架是否稳固，位移测量系统（百分表/传感器）是否归零且触头灵活。
确保透水石无堵塞（可用蒸馏水冲洗并晾干），环刀内壁光滑无破损。
试样制备：
按《土工试验方法标准》（GB/T 50123-2019）或相关规范制备原状土试样（或重塑土试样）。
用环刀切取高度约20mm的试样（直径与环刀匹配，如φ61.8mm），上下表面削平，确保无裂缝或松散层。
在试样上下表面涂抹薄层凡士林（可选，减少与透水石的摩擦，但需避免堵塞孔隙）。
仪器组装：
将下透水石放入底座中心，再将环刀置于透水石上，确保试样放入后与透水石紧密接触。
将试样小心放入环刀中（避免扰动），在试样顶部放置上透水石，然后安装加压帽（无荷载状态，仅固定试样）。
将位移测量触头（百分表触针或传感器探头）轻触加压帽顶部，调整初始读数（归零或记录初始位移值）。
六、操作步骤
初始状态记录：
安装完成后，确保试样与透水石接触良好，无侧向约束。记录此时位移测量系统的初始读数 L0（如百分表初始刻度或传感器初始值）。
用游标卡尺或高度规测量试样初始高度 h0（标准为20±0.5mm），若环刀高度固定，可直接采用环刀高度作为 h0。
浸水浸泡：
将组装好的试样容器（含试样）缓慢放入盛有蒸馏水（或去离子水）的容器中，确保水面高于试样顶部约2~3cm（但避免直接冲击试样）。
开始计时，浸泡过程中保持水温恒定（（20±2）℃），可通过水浴箱控制温度。
观察并记录位移测量系统的数据变化：每间隔一定时间（如0.5h、1h、2h、4h、6h、12h、24h等）读取位移值 Lt（百分表读数或传感器数值），直至膨胀量稳定（连续2次读数变化≤0.01mm，或24h内膨胀率增量≤0.1%）。
数据记录与终止条件：
记录不同时间点的位移值 Lt，计算各时刻的膨胀量 Δht=Lt−L0 及对应的膨胀率 Ut=(Δht/h0)×100%。
当膨胀率在24h内的变化小于0.1%（或连续多次读数无显著变化）时，可终止试验，取最终稳定状态的膨胀量 Δh 计算无荷载膨胀率。
七、结果计算
无荷载膨胀率 U 按下式计算：
U(%)=h0L−L0×100
式中：
L：试样浸水稳定后的位移测量值（mm）；
L0：初始位移测量值（mm）；
h0：试样初始高度（mm，通常为20mm）。
示例：若 h0=20mm，L0=0mm（百分表初始归零），浸泡稳定后 L=0.85mm，则：
U=200.85−0×100=4.25%
八、注意事项
试样制备：必须保证试样无扰动、无裂缝，高度和直径符合标准；透水石需清洁无堵塞，避免影响水分渗透。
无荷载状态：加压帽仅用于固定试样，不得施加任何垂直压力（确保试样自由膨胀）。
水温控制：浸泡水温需严格控制在（20±2）℃，温度波动过大会影响膨胀速率和最终结果。
位移测量：百分表触头或传感器需轻触试样顶部，避免用力按压导致初始读数偏差；读数时视线应垂直于刻度盘，减少人为误差。
数据记录：建议每间隔一定时间连续记录多次数据，取稳定值作为最终结果，避免单次读数误差。
仪器维护：试验后及时清理透水石和环刀，避免残留土颗粒堵塞孔隙；位移测量系统需定期校准（如百分表零点校验）。
九、维护与保养
日常清洁：试验结束后，用软布擦拭仪器表面，清除水分和土颗粒；透水石用蒸馏水冲洗后晾干备用。
位移系统校准：定期（如每月或长期不用后）检查百分表零点或传感器精度，必要时用标准量块校准。
支架检查：定期检查支架刚性，确保无变形或松动，避免影响试样垂直方向的自由膨胀。
存放环境：仪器应存放在干燥、通风的室内，避免潮湿和腐蚀性气体损坏金属部件。
十、常见故障及处理
| 故障现象 | 可能原因 | 处理方法 |
|---|---|---|
| 百分表读数不稳定 | 触头接触过紧/松动 | 调整触头压力，确保轻触且无晃动 |
| 位移量无变化 | 透水石堵塞/试样未接触透水石 | 清洗透水石，检查试样与透水石贴合 |
| 膨胀率异常偏高 | 试样含水量过高/制备不当 | 检查试样制备流程，确保原状土扰动小 |
| 水温波动大 | 未使用恒温水浴 | 试验时将容器置于水浴箱中控温 |
提示：具体操作请以仪器附带的标准操作规程（SOP）或厂家提供的最新说明书为准，试验过程需严格遵循《土工试验方法标准》（GB/T 50123-2019）等相关规范。
