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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。本试验方法适宜用于膨胀土。
试验方法：
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度温度下烘干，取出，放在干燥器内冷却至室温。
2、将无颈漏斗装在漏斗架上，量土杯放在底板上的圆环中，是漏斗下口对正量土杯，调漏斗架使漏斗下口距量土杯口10mm的距离。
3、从干燥器内取出土样，用匙将土样倒入量土杯中，盛满后沿口刮平土面，再将量土杯中土样倒入匙中，然后把量土杯放在无颈漏斗下对中，一次将匙中土样倒入漏斗，用细玻璃棒或铁丝轻轻搅动漏斗中土样，使其全部漏下，用平口刀垂直杯口轻轻刮去多余土样（严防震动），并称记杯中土质量。
4、同上法，称取第二个试样，进行平行测定，两次质量差值不大于0.1g.
5、在玻璃量筒中注入蒸馏水30ml,并加入5ml(5%的分析纯氯化钠）溶液，然后将量土杯中的土样倒入玻璃量筒中。
6、用搅拌器搅拌量筒内悬液，搅拌器应上液面下至底，搅拌10次（时间约10S)，经搅拌器上附着的土粒冲洗入量筒，并洗量筒内壁，使量筒内液面约至50ml刻度处
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，两次读数差值不大于0.2ml时，认为膨胀稳定，用此稳定读数计算自由膨胀率。
8按下式计算土样的自由膨胀率
V-V0
Fs 
=————×100%
V0
式中：Fs-自由膨胀率 %，准至1%
V-图样在量筒中膨胀稳定后体积ml
V0-量土杯容积 ml,(干土自由堆积体积）
试验应做两次平行测定，取其算术平均值平行差值为：
Fs≥60%时不大于8%
Fs<60%时不大于5%
详细请见交通部行业标准《公路土工试验规程》GB/T50123-1999中自由膨胀率实验规定。