Способ определения времени кристаллизации влаги в грунтах

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СаеетскикСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 30. 04. 80(21)2922214/18-25 311 . Кп з М0 01 Ю 25/04 с присоединением заявки М Государстаенимй комнтет СССР пе делам изобретений н открытпй(088.8) Дата опубликования описаммя 07.06.82(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЕРИСТАЛЛИЗАЦИ ВЛАГИ В ГРУНТАХ 1 2Изобретение относится к области определения Фазового состава воды в дисперсных материалах при отрицательных температурах, а более. конкретнок области определения времени кристаллизации влаги"в грунтах, н может быть использовано при проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений в области распростраиенкя многолетнемерзлых пород.Известен способ изучения кинетики изотермической кристаллизации пере- охлажденных капель воды,позволааций . определить время.,кристаллизации, основанный на фотографировании в поляризованном свете изменения агрегатного состояния капель воды 1,11.Недостатком этого способа является необходимость нанесения эмульсии типа вода-масло на предметное стекло дпя наблюдения через микроскоп, что не позволяет применить этот. способ для определения времени кристаллизации влаги в грунте.Наиболее близким к преддагаемому является способ определения времени кристаллизации влаги в грунтах. Использование этого способа предполагает наличие нескольких одинаковых образцов-блнзнецов влажного грунта, ЗО которые помещают в среду с отрицательной температурой и измеряют их температуру. Далее образцы-близнецы поочередно с интервалом в неСколько часов извлекаются иэ среды с отрицательной температурой, при этом измеряется количество незамерзшей в них воды 121.Недостатками этого способа являются большая погрешность, связанная с использованием нескольких обраэцовблизнецов вместо одного образца грунта и большая длнтетьность эксперимента, связанная с необходимостью измерения содержания незамерзшей воды в нескольких образцах.Цель изобретения - увеличение точности и ускорение процесса измерения.Поставленная цель достигается тем, что в способе определения времени кристаллизации влаги в грунтах, включаюцем измерение температуры об" разца, помеценного в среду с отрицательной температурой, опредепюот время кристаллизации влаги в грунтах на одном образце путем регистрации теплового потока, пронизывающего нетеплоизолированную часть поверхности образца при изотермическойкристаллизации, и количество тепла,выделившегося из образца грунта засчет кристаллизации эа определенныйпромежуток времени с последующейобработкой результатов этих измерений по формуле .5ь 0;Чгде Ф - время кристаллизации;60 - количество тепла, выделившегося иэ образца грунта засчет кристаллизации влагиза определенный промежутоквремени;- изменение теплового потока,пронизывающего нетеплоиэолированную поверхность грунта за тот же промежутоквремени,Таким образом, измеряя скрытуютеплоту Фазового.перехода, можно путем соответствующей обработки определить динамику замерзания влагивгрунте и величину времени кристаллизации.На чертеже изображено устройство 25для осуцествления предлагаемого спо"соба,Устройство содержит образец 1грунта, помещенный в камеру 2, снабженную теплоизоляционным кожухом 3, 30датчиками 4 и 5 температуры и теплового потока. Образец грунта охлаждается с помощью устройства 6 и криостата 7.Способ определения времени кристал лизации осуществляют следующим образом.Образец 1 помещают в камеру 2 изатем в теплоиэоляционный кожух 3.Включают криостат 7, образец охлаж"дают с помощью хладагента, подкачиваемого через устройство 6 охлаждения,регистрируют температуру образца.После некоторого начального переохлаждения начинается кристаллизация влаги, и температура образца, эамеряемая датчиком 4, в течение определенного интервала времени, зависящегоот температуры хладагента и влажности грунта, эа счет выделения скрытойтеплоты фазового перехода держится 5 Опостоянной, равной температуре начала кристаллизации влаги. Часть тепла, выделяемая во время Фазового перехода, которая отводится из образ"ца 1 грунта через нетеплоиэолированную поверхность, непрерывно замеряютс помощью датчика 5 теплового потока.Таким образом, получают данные обизменении теплового потока во времени, в течение которого температуРа 60образца грунта остается неизменной(равной температуре начала кристаллизации влаги).Так как кристаллизация в рассматриваемый интервал времени происходит 65при постоянной температуре образцаи регистрируя величины Ч и 0 в дваразличные момента времениисоставляющих интервал обработкиа=1-1, вычисляем время кристаллизации по следуюцей формулеьЯГ=ЬЧгде ЬЯ=О- - количество тепла,-д( выделяюцегося из образца за время обработки дС;ЬЧ=Ч(д)- - изменение теплового-Ч( ) потока, пронизывающе,го поверхность образцагрунта, за этот же промежуток времени.Таким образом, измерение теплового потока, пронизываюцего поверхностьобразца, в процессе кристаллизациипри постоянной температуре позволя- .ет путем соответствующей обработкиданных, полученных на одном образце,определить время кристаллизации влаги в грунте,Существующие способы определениявремени кристаллизации иэ-за проведения замеров на образцах-близнецахдают погрешность 30-50 и занимаютвремя порядка 24 час.Проведение замеров по предлагаемо-му способу позволяет получить значения времени кристаллизации в течение15-20 мин с погрешностью 3-5 Ъ.Формула изобретения Способ определения времени крис,таллизации влаги в грунтах, включающий измерение температуры образца грунта, помещенного в среду с отрицательной температурой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения точности и ускорения про цесса измерения, определяют время кристаллизации влаги в грунтах на одном образце путем регистрации теплового потока, пронизывающего нетеплоиэолированную часть поверхности образца при иэотермической кристаллизации, и количество тепла, выделившегося иэ образца грунта за счет кристаллизации. за определенный промежуток времени, с последуюцей обработкой результатов этих изыярений по ФормулейЯЬЧгде Ф "время кристаллизации;Я - количество тепла, выделившегося из образца грунтаза счет кристаллизациивлаги за определенный промежуток времени;дЧ " изменение теплового потока,. пронизывающего нетеплоиэолированную поверхность грунта за тот же промежуток времени.934334 па вода-масло.- Коллоидный журнал фт.32, В 6 1971, с. 847-853.2. Акимова Ю.П. Формирование фазового состава воды и мерзлых породах. Дис. на соиск. учен. степени 5 кандидата геолого-минералогическихнаук. Изд-во ИГУ, 1979 (прототип). К мектро цзнервтельная Составитель В.ГусеваРедактоР Ю.Середа Техред А. Бабинец Корректор Е.Рошко Заказ 3925/38 Тираж 887 ВНииПи Государственного ко по делам изобретений и 113035, Иосква, 3-35, Рауш4 5 Филиал ППП Патент л. Проектная, 4Ужгороду Источники информации,принятые во внимание нри .экспертизе1. Козлова Г.А., Равделя А.А. Кинетика изотермической кристаллизации переохлажденных капель воды, состав" лаощнх диснерсную фазу эмульсии тиПодписи отета СССРкрытийая наб., д.