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1、公路土工和 无机结合料稳定材料,试验检测培训,主要内容,第一部分 土工 一、 土的概述 二、 颗粒分析(颗粒级配)试验 三、 界限含水率试验 四、 击实(最佳含水率、最大干密度)试验 五、 土的承载比(CBR)试验,第二部分 无机结合料稳定材料 一、 无机结合料稳定材料击实试验 二、 无侧限抗压强度试验 三、 水泥(石灰)剂量,第一部分:土工 公路土工试验规程(JTG E40-2007),一、土的概述,1、 土的形成 土是由地壳表面的岩石经过物理风化 化学风化和生物风化作用之后的产物。,岩石暴露在大气中,受到温度变化的影响,体积经常发生膨胀和收缩,不均匀的膨胀和收缩使之产生裂缝,同时长期经受风
2、 霜 雨和雪的侵蚀以及动植物的破坏,逐渐由整块岩石崩解成大小不等和形状不同的碎块,这个过程叫物理风化。,物理风化只改变岩石颗粒的大小和形状,不改变颗粒的成分。物理风化后形成的碎块与氧气 二氧化碳和水接触,经过化学变化,变成更细的颗粒并且成分也发生改变,产生与原来岩石成分不同的矿物,这个过程叫做化学风化。,在此基础上,加之生物活动的参与,从而产生有机质的积聚,经过这些风化作用所形成的矿物颗粒堆积在一起,其间贯穿着孔隙,孔隙间存在着水和空气。这种松散的固体颗粒(有时还会含有有机质) 水和气体的集合体即是土。,2、土的三相组成,土由固体土粒、液体水和气体三相组成。,3、土的工程分类,土分类总体系图(
3、根据巨粒组、粗粒组和细粒组含量),3.1巨粒土分类,3.2砾类土分类,备注:F为细粒组质量( 0.075mm),3.3 砂类土分类,备注:F为细粒组质量( 0.075mm),3.4、细粒土的分类,3.5、土工试验项目,1、物理性质试验:含水率、密度、比重、颗粒分析、相对密度。 2、水理性质试验:界限含水率、稠度、膨胀、毛细上升速度。 3、力学性质试验:渗透性、击实性、压缩性、黄土湿陷性、直接剪切、三轴剪切、无侧限剪切、土基承载比、回弹模量。 4、化学性质试验:酸碱度、烧失量、有机质含量、可溶盐含量、阳离子交换量、矿物成份。,二、土的颗粒分析,1、概述 粒度:土粒的大小。 粒组:大小相近的土粒合
4、并为组。 土的粒度成分(颗粒级配):指土中各种不同粒组的相对含量(以干土质量的百分数表示),它可用来描述土的各种不同粒径土粒的分布特性。 粒组的划分,1.1粒度成分的分析方法:,1)筛析法(适用于粒径大于0.075mm的土) 粗筛(圆孔筛):孔径为60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm; 细筛:孔径为2mm、 1.0mm、 0.5mm、0.25mm、0.075mm 2)沉降分析法:密度计法和移液管法(适用于粒径小于0.075mm的土),1.2粒度成分的表示方法,1)表格法以列表形式直接表达各粒组的相对含量,2)累积曲线法用一条曲线表示一种土的粒度成分,在一张图上能同时表示许多种
5、土的级配成分。 不均匀系数 Cu = d60/d10 5 曲率系数 Cc = (d30)2/(d60d10) 13,3)三角坐标法用一点表示土的粒度成分,在一张图上能同时表示几种土的粒度成分。,等边三角形,2、试验步骤,(一)筛析法(粒径d0.075mm的土) 1)试验原理 筛析法是将土样通过逐级减小孔径的一组标准筛子。对于通过某一筛孔的土粒,可以认为其粒径恒小于该筛的孔径,反之,遗留在筛上的颗粒,可以认为其粒径恒大于该筛的孔径。这样即可把土样的大小颗粒粒按筛孔径大小逐级加以分组和分析。,2)方法概述(无粘聚性的土-干筛法) 将土样放在橡皮板上风干,用木碾将粘结的土团充分碾散拌匀,用四分法取代
6、表性土样备用。 将四分法取出的代表性土样按表2.1的规定称取试样质量,应准确至0. 1g,试样数量超过500g时,应准确至1g。,将试样过孔径为2mm的细筛,分别称出筛上和筛下土的质量。(若2mm筛下的土不超过试样总质量的10%,则可省略细筛分析。同样,2mm筛上的土如不超过试样总质量的10,则可省略粗筛分析)。 取2mm筛上试样倒入依次叠好的粗筛(孔径为60mm、40mm、20mm、10mm、5mm)的最上层筛中;取2mm筛下的土样倒入依次叠好的细筛(孔径为2mm、0.5mm、0.25mm、0.075mm)的最上层筛中进行筛析,筛析时细筛可放在摇筛机上振摇,振摇时间一般为(10-15)min
7、。,依次将留在各筛上的土称重。要求各细筛及底盘内土质量总和与原来所取2mm筛下试样质量之差不得大于1,同样各粗筛及2mm筛下的土质量和与试样质量之差不得大于1%。 如果小于0.075mm颗粒含量超过总土质量的10%,有必要时,做密度计分析。,3)计算及绘图 在半对数坐标纸上,以小于某粒径的土质量百分数为纵坐标,以粒径为横坐标,绘制颗粒大小分配曲线。 按下式计算小于某粒径颗粒质量百分数: X=(A/B)100 式中:X小于某粒径颗粒的质量百分数,; A小于某粒径的颗粒质量,g; B试样的总质量,g。 当小于2mm的颗粒如用四分法缩分取样时,试样中小于某粒径的颗粒质量占总质量的百分数: X=(a/
8、b)p100 式中:a通过2mm筛的试样中小于某粒径的颗粒质量,g; b通过2mm筛的土样中所取试样的质量,g; p粒径小于2mm的颗粒质量百分数。,(二)沉降分析法 1试验原理 沉降分析法分密度计和移液管法两种,是根据土粒在液体中沉降的速度与粒径的关系由笃克斯定理确定。定理认为土粒越大,在静水中沉降速度越快。反之,土粒越小、沉降速度越慢。,2.密度计种类及校正 (1)密度计分甲、乙两种。 甲种密度计:刻度单位以20时每1000ml悬液内所含土质量的克数表示,刻度为-550,最小分度值为0.5; 乙种密度计:刻度单位以20时悬液的比重表示,刻度为0.9951.020,最小分度值为0.0002.
9、 (2)密度计的几种校正:密度计刻度及弯月面校正、温度校正、土粒比重校正(2.65)、分散剂校正。,试验示例,由曲线可确定两个土粒的级配指标: 不均匀系数Cu=d60/d10 曲率系数CC= d302 /(d10 *d60 ) d60 、 d30 、d10 有效粒径,即土中小于该粒径的颗粒质量为60、30%、10%的粒径,mm;,三、界限含水率试验,(一)概述 界限含水率定义:粘性土的状态随着土中含水率的变化而变化,各种粘性土有一个处于塑性状态的含水率范围,界限含水率就是这个范围的度量值; 说明:对实际工程来说,具有实用意义的是液限、塑限和缩限。液限是可塑状态的上限,塑限是可塑状态的下限。含水
10、率低于缩限,水分蒸发时体积不再缩小。,液限WL(%):土从液体状态向塑性体状态过渡的界限含水率。 塑限WP (%) :土由塑性体状态向脆性固体状态 过渡的界限含水率。 缩限WS (%) :达到某一含水率后,土体积不再收缩的界限含水率。 塑性指数 IP=WL-WP:液限与塑限之差值。(一般在习惯上用不带百分数符号的数值表示。塑性指数越大,表示土越具有高塑性),液性指标IL=(W-WP)/(WL-WP )(%) :表示天然含水率与界限含水率关系的指标。 当IL=1.0,即W=WL,土处于液限; 当IL=0,即W=WP,土处于塑限。 故按IL可区分土的各种状态: IL0 为坚硬状态 01.0 为流塑
11、状态 天然稠度:土的液限与天然含水率之差和塑性指数之比。,界限含水率试验方法:,1、液限塑限联合测定法 2、液限碟式仪法(碟式液限仪) 3、滚搓塑限试验法 4、缩限试验,(二)液限塑限联合测定法 实验目的: 为了确定粘性土由流动状态,可塑状态和半固体状态、固体状态相互转化时的分界含水率。 它是土工试验中的基本指标之一。为划分土类,计算天然稠度,塑性指数IP,液性指标IL,供工程设计和施工之用。 适用范围: 本试验适用于粒径不大于0.5mm、有机 质含量不大于5%的土;,仪器设备: LP-100型液塑限联合测定仪:锥质量为100g,锥角为30,读数显示形式宜采用光电式、游标式、百分表式。,电子天平(称量200g,感量0.01g)、烘箱,试验步骤: 1)取有代表性的天然含水率或风干土样进行试验。如土中含有大于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0.5mm的筛。取代表性土样200g,分别放入三个盛土皿中,加不同数量的蒸馏水,使土样的含水率分别控制在液限(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。 2)利用简易辨别法或颗粒分析法确定土的类别,砂类土还是细粒土。(锥入深度和结果整理需要),
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