一、产品简介

TD187-1型 土壤-土工冻土冻胀率试验机是鬼谷子论坛资料库手机版根据中华人民共和国交通运输部行业标准JTG  E40-2007《公路土工试验规程》中T 0187-2007 《冻胀率试验》开发研制并生产的土工冻土冻胀试验机满足冻胀量和冻胀力试验规程里正弦和线性混合编程的箱体温度、冷源温度和热源温度三温区精密恒温控制，整个总量程范围的温度精确控制，最佳恒温波动度达到±0.5℃，已为国内冻土工程、隧道工程、地铁工程、土木工程、煤矿和水利工程等各类实验室配套大容量不锈钢内胆和精细设计的风道式循环通风方式，方便各种自然或人工冻胀试验装置的拆卸，同时确保箱体内部风力和温度分布均匀，本机具有RS232/485通讯功能，可利用计算机对不同温区进行温度编程，实现远程控制、温度采集和记录。本机具有多层中空玻璃观察窗与射灯照明装置，方便观察箱体试验情况。

执行标准

MT/T 593.2-2011 人工冻土物理力学性能试验 第2部分：土壤冻胀试验方法

TD187-1型 土壤-土工冻土冻胀率试验机

二、主要技术参数

1、主试验箱温度范围：-20℃～+60 ℃(可订做）

2、温度波动度：±0.1℃～0.2℃

3、加热功率：1.5kW

4、制冷量:1.5 kW

5、循环泵：全封闭磁力驱动循环泵

6、最大泵压力：700mbar

7、循环泵流量：12L/min

8、顶板温度范围（水浴提供）：-20℃～+20 ℃(-40℃～+20 ℃可订做）

9、底板温度范围（水浴提供）：-20℃～+20 ℃(-40℃～+20 ℃可订做）

10、冻胀力测量范围：0-10kN

11、冻胀量测量范围：0-30mm

12、液体传热介质：II类设备，适合易燃液体传热介质 （Class II/FL)

13、温度程序控制：正弦与线性混合编程

14、压缩机：全封闭机械压缩机

15、制冷剂：R404A (环保型）

16、冷凝方式：风冷

17、内胆材料：一次成型不锈钢

18、保温材料：聚氨酯发泡

19、标准配置：电热玻璃观察窗、顶置式射灯、Φ63.5电缆孔、补水装置及通道、RS232/RS485通讯接口

20、安全装置：压缩机超压、温度传感器异常保护和报警、高温保护和低温报警

21、选装装置：漏电断路器、累时器、试验电源座、温度记录仪、冻胀量与冻胀力测量样品装置

三、注意事项：

警告：在使用本设备前，请务必仔细阅读并完全理解本说明书中的所有安全警告和操作说明。不正确的操作可能导致设备损坏、数据不准或人身伤害。

1.电气安全：

本设备必须连接至符合规格的独立接地电源插座，确保良好接地。电源电压应与设备铭牌标识一致。

严禁在潮湿环境下操作设备，避免液体溅入电气箱内。

清洁或维护前，必须先切断电源并等待设备冷却。

建议选装“漏电断路器”以增强用电安全。

2.制冷剂与环境安全：

本设备使用的制冷剂为R404A（环保型），虽然毒性较低，但仍应避免大量吸入其蒸气或在密闭空间泄漏。如发生泄漏，应立即通风并联系专业人员处理。

设备运行时，冷凝器（散热器）表面温度较高，请勿触摸以防烫伤。

3.机械与操作安全：

设备运行时，严禁将手或任何物体伸入风扇和风道内。

试验过程中，特别是进行低温试验时，不要随意打开箱门，以免冻伤或损坏试验样品。

搬运设备时，应小心轻放，避免剧烈震动和倾斜。

4.人员资质：

设备的安装、调试和维修应由经过培训的专业人员进行。普通用户不应擅自拆解设备主机。

五.设备安装与调试

1.开箱检查：

收到设备后，请立即对照“装箱清单”检查设备及配件是否齐全、完好，有无运输造成的损坏。如有问题，请及时与供应商联系。

2.放置环境：

将设备放置在平稳、坚固、水平的地面上。

设备四周应预留至少50cm的空间，以保证良好的通风散热条件。

环境温度应在+5℃～+35℃之间，相对湿度不大于85%，无腐蚀性气体和强电磁干扰。

3.水路连接（针对顶板/底板水浴）：

如使用顶板或底板水浴功能，需按示意图连接外部恒温水浴循环装置。

向水浴槽内加入足量的传热介质（建议使用专用的防冻液或去离子水，具体型号咨询厂家）。注意：本设备支持II类/FL等级易燃液体，但使用时仍需格外小心，远离火源。

确保补水装置及通道畅通，以备介质消耗时补充。

4.电气连接：

将随机配备的电源线连接到设备背部的电源输入插座上，另一端插入符合要求的接地电源。

如需使用RS232/485通讯功能，请用专用通讯线缆连接至计算机的串口或USB转串口适配器。

5.初次通电调试：

接通电源，打开设备右侧的总电源开关（通常在背面或侧面）。

观察控制面板是否正常显示，各指示灯状态是否正确。

建议首次运行前进行试运行：设定一个常温（如25℃），让设备在空载状态下运行1-2小时，检查制冷、加热、循环风机等功能是否正常，有无异响或报警。

六.系统组成与工作原理

系统组成：

本试验机主要由以下四个部分构成：

1.主试验箱体：包含工作室、风道、加热系统、制冷系统、循环风机和观察窗。负责提供和维持试验所需的主环境温度和湿度。

2.顶板/底板温控单元：通过外接恒温水浴，独立控制接触试样的顶板和底板的温度，模拟不同的边界条件。

3.冻胀力与冻胀量测量系统：（通常为选装装置）用于精确测量试样在冻结过程中的体积膨胀量（冻胀量）和对约束装置产生的推力（冻胀力）。

4.智能控制系统：核心为微处理器（MCU）和触摸屏/按键面板，负责解析用户指令、执行温度程序、监控传感器数据、驱动执行机构，并提供人机交互界面和数据通讯接口。

工作原理：

系统采用三个独立的温控回路（主箱体、顶板、底板）协同工作。

•温度控制：通过分布在各温区的温度传感器实时监测温度，并将信号反馈给控制系统。控制系统根据实际温度与设定值的偏差，自动调节加热器的功率输出或压缩机的制冷量，并结合循环泵驱动传热介质（空气或液体）在风道/管道内强制对流，从而实现高精度（±0.1~0.2℃）的恒温控制和复杂的正弦/线性混合编程升降温过程。

•冻胀测量：将装有试样的模具置于顶板和底板之间。当试样冻结膨胀时，会推动位移传感器（测量冻胀量）或力传感器（测量冻胀力）。这些传感器的信号被控制系统采集并处理，最终显示为直观的数值或曲线。

七.操作指南

1开机前准备

1.1.确认所有连接正确无误，水浴介质已添加。

1.2.打开总电源开关。

1.3.（若使用选装的冻胀测量装置）检查位移和力传感器的连接和零点。

2控制面板介绍

2.1显示屏：通常为液晶触摸屏或数码管显示屏，用于显示各区域温度设定值、实际值、时间、程序段、状态信息及报警代码。

2.2操作按键/触摸区：

2.3电源键：启动/关闭控制系统。

2.4运行/停止键：开始或暂停当前执行的程序。

2.5设置键：进入参数设置菜单。

2.6移位/选择键：在菜单中移动光标或选择项目。

2.7增加/减少键：修改数值。

2.8手动/自动键：切换手动控制模式和自动编程模式。

2.9程序键：进入编程界面，编辑和调用温度程序。

3手动模式操作流程

适用于单点恒温或简单的两点法试验。

3.1.按下【手动/自动】键，切换到手动模式。

3.2.按【设置】键，进入设置菜单。

3.3.分别设置【主箱体温度】、【顶板温度】、【底板温度】的SV（设定值）。

3.4.设置完成后，返回主界面，按下【运行】键，系统开始按设定值进行控温。

3.5.观察各区域PV（实际值）是否稳定，达到设定值后，即可放入试样开始试验。

4编程模式操作流程

用于执行复杂的JTG E40-2007 T0187-2007规程中要求的正弦和线性混合温度变化。

4.1.按下【手动/自动】键，切换到自动模式。

4.2.按【程序】键，进入编程界面。

4.3.新建/编辑程序：

通常可以设置多个“程序段”（Step）。

每个程序段需设置：目标温度(SV)、保持时间、以及从上一温度点到本段温度的变化方式（线性斜率，单位℃/min）和波形（如正弦波的周期、振幅等，具体界面依据厂家设计而定）。

按照试验规程的要求，逐段输入温度和时间参数。

4.4.保存并运行程序：

程序编辑完成后，命名并保存。

在主界面选择已保存的程序，按下【运行】键，系统将自动执行整个温度历程。

4.5.运行过程中可随时按【停止】键暂停，或通过通讯软件在计算机上监控曲线。

5联机计算机操作简介

5.1.使用通讯线连接设备与计算机。

5.2.在计算机上安装厂家提供的专用监控软件。

5.3.打开软件，搜索或手动配置对应的COM口，建立连接。

5.4.连接成功后，可在软件界面上实时绘制主箱体、顶板、底板的温度-时间曲线，并可设置更复杂的程序、启动/停止试验、导出数据报表等。具体操作详见《上位机软件使用手册》。

6.试验步骤概要（以JTG E40-2007 T 0187-2007为例）

6.1.试样制备：按规程要求取原状土或制备扰动土试样，装入专用的环刀或模具中，并安装好透水石和压盖。

6.2.安装试样：将装有试样的模具小心地放置在试验机的工作台上，确保顶板、底板与试样接触良好。

6.3.连接测量装置：将位移传感器对准压盖，力传感器与反力架连接，并进行调零校准。

6.4.设置试验程序：

初始融化阶段：设定主箱体、顶板、底板为一个较高的正温（如室温或+20℃），使试样完全融化，记录此时的高度作为初始高度H₀。

冻结阶段：编程设定顶板温度快速降至负温（如-10℃或-20℃），底板温度设为稍高于冰点的正温（如+0.5℃），主箱体温度设定一个特定的降温/恒温程序，以模拟天然或人工冻结条件。

融化阶段（可选）：规程可能要求进行单向或双向冻结后的融化试验，需另行编程。

6.5.启动试验：运行设置好的程序，系统自动控温并记录冻胀量和冻胀力随时间的变化。

6.6数据读取与计算：

试验结束后，读取试样的最大高度

冻胀率计算公式：

分析冻胀力随时间的变化曲线。

6.7.结束试验：取出试样，关闭设备和水浴，切断总电源。

八.日常维护与保养

1.清洁：定期用软布擦拭箱体外部和观察窗。工作室内部可用中性清洁剂清洗，然后用清水擦净并晾干。严禁使用酸、碱或腐蚀性溶剂。

2.防尘：定期检查并清洁回风口和出风口的滤网，保证风道畅通，防止灰尘影响温度均匀性和设备寿命。

3.水路维护：若使用水浴，应定期检查水质，防止结垢和生物滋生。长期不用时，应排空水浴槽内的介质。

4.传感器检查：如发现温度显示异常或波动过大，可能是传感器故障或位置偏移，应联系厂家售后进行检查校准。

5.压缩机保养：设备应连续运行，短时停机后再启动间隔应在3分钟以上，以保护压缩机。非专业人员请勿清理冷凝器翅片上的灰尘。

九.常见故障及排除方法

十.装箱清单与售后服务

标准装箱清单：

•TD187-1型主机1台

•控制柜1套

•电源线1根

•通讯线缆1根

•产品合格证、保修卡1份

•使用说明书1本

•Φ63.5电缆孔胶塞若干

选装部件（如购买）：

•漏电断路器

•累时器

•试验电源座

•温度记录仪

•冻胀量与冻胀力测量样品装置

售后服务承诺：

•自验收合格之日起，整机保修一年，终身提供技术支持。

•保修期内，因设备本身质量问题导致的故障，厂家免费维修或更换零部件。

•因操作不当、自行拆卸或不可抗力造成的损坏，维修费用由用户承担。