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材料复习指南 编前语：材料科目的考试主要是针对公路工程的土工试验、集料、水泥及水泥混凝土、沥青及沥 青混合料、无机结合稳定材料、钢材、石料、土工合成材料八大方面的内容进行考核；目的是通 过考核检测试验人员对材料试验的掌握和熟练程度，最终达到捉高试验人员的试验水平为目的， 为进一步提高公路的建设质量服务。 由于水平有限，错漏难免，如有与标准规范不一致的，以标准规范为准。第一章 本章主耍介 绍土的三相组成 及物理性质指标换算、土的粒组划分及工程分类、相对密实度及界限含水量、土的动力特性于 击实试验、土体压缩性指标及相关试验的基本操作规程。第一节土的三相组成及物理性质指标换 算 【要求】 了解：土的形成过程熟悉：土的三相组成、土的物理性质指标及指标换算、烘箱安全操作要 求 掌握：含水量试验、密度试验、相对密度试验 一、土的形成（了解） 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的产物。 岩石暴露，经受温度影响及自然环境（风、霜、雨、雪）的侵蚀和动植物的破坏形成大小、形 状齐异的碎块，这个过程叫做物理风化；物理风化后的碎块与氧气、二氧化碳和水接触, 经过 化学作用产生与原来岩右成分不同的矿物，这个过程叫做化学风化；在此基础上， 加 上生物活 动的参与，从而产生有机质的积聚。经过风化作用所形成的矿物颗粒堆积在一起, 其间贯穿者 孔隙，孔隙间存在者水和空气。这种松散的固体颗粒、水和气体的集合体即是土。 二、土的三相组成（熟悉） 土的三相是指固相（土颗粒）、气相（气体）和液相（水）。 土骨架间布满相互贯通的孔隙有时完全被水充满，称为饱和土， 可能产牛液化； 有时一部 分被 水占据，另一部分被气体占据，称为非饱和土；有时也可能完全充满气体，称为干土, 此时黏 土呈现坚硬状态， 砂土呈现松散状态。 这三种组成部分本身的性质以及它们之间的比列关系和 相互作用决定土的物理力学性质及工程状态。 土的固相分为无机矿物颗粒和有机质，它们是构成土体骨架最基本的物质。矿物颗粒由原生 矿物和次生矿物组成。 原生矿物是指岩浆在冷凝过程种形成的矿物，如石英、 长石、云母等。 原生矿物经化学作用后 发生化学变化而形成新的次生矿物，如三氧化二铁、三氧化二铝、次生二氧化硅、黏土矿物及 盐类等。 土的液相是指土孔隙屮存在的水。水在土屮以三种状态存在：固态、液态、气态。 （1）气态水：土孔隙的空气中任何时候都存在冇水汽，它与空气形成气态混合物。 （2）液态水：可分为存在于矿物颗粒内部的水一化学结构水和化学结晶水，及存在矿物颗 粒表而的水一结合水（强结合水和弱结合水）和自由水（包括毛细水和重力水）。 （3）固态水：处于固态的晶体状态中的水一冰，是自由水的一个特殊类型。 土中的气体可分为两类：与大气相连通的自出气体和与大气隔绝的封闭气体（气泡）。 三、土的物理性质指标及指标换算 土工试验 gia V-土的总体积，cm;或in 5 ；Vs-土的固体颗粒体积，cm1或m；Vv-土的孔隙体积，cm3 或 m3； Va-土中气体体积 ,cm 3 或m3 ； Vw-土中水的体积 ,cm3或m3； m-土的总质量，g;ma- 十. 的气体质量，0；-般吨约等于0； mw-十. 中水的质 量, 其中土粒相对密度、天然密度、存水量是实测指标，其他是换算指标。 四、相关试验 (_) 含水量试验 上的含水量是在105?11CTC下烘至恒量时所失去大的水分质量和达恒量后干上质量的比值， 以百分数表示。常用测定方法冇：烘I?法、酒精燃烧法、炒I：法、碳化钙气压法、红外线照 射法。 计算公式 :w (%) = (m-ms) /ms* 100 其中w含水量( ), m一湿土质量(g), ms一干土质量(g)o 木试验进行两次平行测定，取其算术平均值；允许平行差值应符合下表规定 含水量允许平行差值含水量允许平行差值 5%以下0. 3%40%以. 上W2% 40%以下W1% 1、烘干法 烘于法是测定含水量的标准方法，适用于黏质土、粉质土、有机质土、砂砾土、冻土砂类土 等。 实验步骤 (1)取代表性试样，细粒土15?30g,砂类土、有机土50g,放入称量盒内，盖好盒盖, 称质 1土的三相图 质量 ma=O m mwtt ms 气相 = 液相(水)= . ?Vs 固相 (土颗粒 ) g；ms-±中固体颗粒的质量，go 2、常用指标及定义 土粒相对密度 天然密度 (湿密度 ) 干密度 饱和密度 浮密度 含水量 孔隙比 孔隙率 饱和度 Gs 二叫 / (pw *Vs)； p= m/V； Pd=ms/V； Psat=(ms+ Vv*pw)/V； p* =(ms+ Vs*pw)/V； w(%)=m,/ ms* 100； e= Vv/ Vs; n(%)二Vv/ V*100 体积 量，记录盒与土样质量； （2）揭开盒盖， 将试样和盒盖放入烘箱内，在温度105?110° C恒温下烘干。 烘干吋间对细 粒土不得少于8小吋，砂类土不得少于6小时，对含冇机质超过5%的十，应将温度控 制在65?70° C恒温下烘干 ; （3）将烘干后的试样和盒取出，放入干燥器内冷却（一般0. 5?1小时即可）。冷却后盖好 盒盖，称质量，准确至O.Olgo （4）结果整理，按含水量计算公式计算整理。 2、酒精燃烧法 木法适用于快速简易测定细粒土的含水量（含有机质的除外）。 实验步骤 （1）取代表性试样（黏质土510g,砂类土20?30g）放入称量盒内，称湿土质量。 （2）用滴管将酒精注入有试样的称量盒屮，直至盒屮出现自由液面为止。 （3）点燃盒中酒精，燃至火焰熄灭。 （4）将试样冷却数分钟，按（2）、（3）步的方法重新燃烧两次。 （5）待第三次火焰熄灭后，盖好盒盖，立即称干土质量，准确至0.01 go （6）结果整理。 3、 其它测试方法 注意含冇机质十的恒温控制，60?70° C; 丁燥8h以上。水泥稳定十 ?的含水量测试时烘箱开始 温度为105?110° C? （- ）密度试验 土的天然密度定义为：p= m/V 测定密度的常用方法有环刀法、蜡封法、灌水法、灌砂法。 1、 环刀法 1）使用于细粒土。 2）试验原理：采用一定体积的环刀削土样，使土按环刀形状充满英屮，侧环刀屮土重，根据 已知环刀的休积就可按定义计算土的密度。 3）实验步骤 （1）按工程需要取原状土或制备所需要状态的扰动土，整平两端，环刀内壁涂一薄层的凡 士林，刀口向卜 ?放在土样上； （2）用修土刀或钢丝锯将土样上部削成略大于环刀直径的土桥，然后将环刀垂直下压，边 压边削，至土样伸出环刀上部为止。削去两端余土，使与环刀口面齐平，并用剩余土样测定含 水量； （3）擦净环刀外壁，称环刀与土合质量叽准确至0. lg； （4）结果整理 按下式计算湿密度 :p= （m- m2） /V； pd=p/（l+0. Olw）式中:p一湿密度（g/cm3）； pd一 干密度（g/cm 3）； nil一环刀与土合质量（g）； m2一环刀质量（g）; V环刀体积 （cm'）； w含水量（）。 （5）精密度和允许误差 本试验须进行两次平行测定，取其平均值，平行差值不得大于 2、蜡封法 1）本法适用于易破裂土和形态不规则的坚硕土。 2）试验原理： 将不规则的土样 （体积不小于500 cm 3） 称其自然质量（m）后，浸入熔化的石 蜡中，使土样被石蜡所包裹，而后称其在空气中重（叫）与在水中重（n）2）,并按公式 计 算土样密度。 3）试验步骤 （1）用削土刀取体积大于30 cm 3 试件，削除试件表面的松、浮土以及尖锐菱角，在天平 上称量，准确至O.Olgo取代表性试样进行含水量测定。 （2）将石蜡加热刀刚过熔点，用细线系住试件浸入石蜡中，使试件表面覆盖一薄层严密 的石蜡，若试件膜上有气泡，须用热针刺破，再用石蜡填充针孔，涂平孔口。 （3）待冷却后，将蜡封试件再天平上称量，准确至0.01go （4）用细线将蜡封试件置于天平一端，使其浸浮再盛有蒸憾水的烧杯中，注意试件不要接 触杯壁，称蜡封试件再水下质量，准确至O.Olg,并测量蒸馆水的温度。 （5）将蜡封试件从水中取出， 擦干石蜡表面水分， 再空气中称其质量， 将其与（3）中所 称 质量相比。若质量增加，表示水分进入试件中；浸入水分质量超过0?03g,应重 做。 （6）结果整理 p= m/ （m - m2） / （m- m2） / Pn 】 pd二p/（l+0. Olw） 其中pwt蒸憾水再t °C时的密度 , 准确至0. 001 g/cm 3o pn石蜡密度（一般可采用0.92g/cm 3） o （m - m2） / pn一蜡样体积 （m m2） / pwt 一蜡封试样体积 3、灌砂法 （1）本法适用于在现场测定基层、砂石路面及路基土的各种材料压实层的密实度和压实度， 也适用于沥青表而处治、沥青贯入式路而的密度和压实度检测，但不适用于填石路堤 等有大孔洞或大孔隙材料的压实度检测。 （2）用灌砂法测定密度和压实度吋，应符合下列规定： 1）当集料的最人粒径小于15 mm,测定层的厚度不超过150 mm吋，宜采用4 100 mm的小 型灌砂筒测试。 2）当集料的最大粒径大于或等于15 mm,但不大丁 ? 40 mm,测定层的厚度超过150 mm,但 不 超过200 mm时，宜采用f 150 mm的大型灌砂筒测试。 （3）试验步骤 1）按现行试验方法对检测对象试样用同种材料进行击实试验，得到最人干密度（po）及最 佳含水量（Wo）° 2）标定灌砂筒底部的锥体内砂的质量。 3）标定量砂的单位质量Ps （g/cm3）o 4）现场测试步骤 在试验地点选一块平坦表面，并将其清扫干净，其面积不得小于基板面积。 将基板放在平坦表面上，当表面较粗糙时，则将盛有量砂叫的灌砂筒放在基板中间的圆 孔上，将灌砂筒的开关打开，让砂流入基板的中孔内，直到储砂筒内的砂不再下流时关 闭开关。取下灌砂筒，并称量筒内砂的质量叫，准确至lg? 取走基板，并将留在试验地点的量砂收冋，重新将表面清扫干净。 将基板放回清扫干净的表面上，沿基板中心孔凿洞。注意收集完凿出的材料并及时装入 塑料袋中，不使水分蒸发。称量取出全部材料的总质量叫，准确至lg。 从挖出的材料中取代表性试样，放在吕盒或洁净的搪瓷盘屮，测定英含水量。 将基板安放在试坑上，将装有符合质量要求量砂的灌砂筒安放在基板中间，使灌砂筒下 口对准基板的屮孔及试洞，打开灌砂筒开关，让砂流入试坑内。直到筒内砂不再下流试, 关闭开关，仔细取走灌砂筒，并称量筒内剩余砂的质量叫，准确至lg. 仔细取出试洞内干净量砂，留下次试验试再用。 结果整理 按相关公式计算湿密度（Pw）和干密度（pd），压实度K=pd/po*100% 报告，干密度应准确至o. 01g/cm 3o （三）相对密度（比重）试验 相对密度可以通过试验直接测定，即求出土在100-105° C卜烘十至恒量时的质量与同体积 4 °C蒸憎水质量的比值。国际上的定义是：给定体积材料的质呈（或密度）与等体积水的质 量（或密度）的比值。 测定土的相对密度试验随土的粒径大小不同可采用不同的试验方法。主要有以下试验方 法：比重瓶法，适用于粒径小于5mm的土；浮称法，适用于粒径大于等于5伽】的土，其 中粒径为20mm的土质量小于总质量的10%；虹吸筒法，适用于粒径大于等于5mm的土， 其 中粒径为20mm的土质量大于总质量的10%。 、比重瓶法 1）试验步骤 （1）将比重瓶烘干，将15g烘干装入100mL比重瓶内（若用50mL比重瓶，装烘干 土 约12g）,称量。 （2）为排除土屮空气，将已装冇干土的比重瓶注蒸憎水至瓶的一半处，摇动比重瓶, 并将瓶在砂浴中煮沸，煮沸时间自悬液沸腾时算起。 （3）如系长颈比重瓶，用滴管调整液面恰至刻度，擦干瓶外及瓶内壁刻度以上部分 的水，称瓶、水、土总质量。如系短颈比重瓶，将纯水注满，使多余水分自瓶塞 毛细管中溢出，将瓶外水分擦干，称瓶、水、土总质量，称量后立即测出瓶内水 的温度，准确至0.5°Co （4）根据测得的温度，从已绘制的的温度与瓶、水总质量关系曲线中查得瓶、水总 质量。 （5）如系砂土，煮沸吋砂粒易跳出，允许用真空抽气法代替煮沸法排除土中空气， 其余步骤同（3） （4）。 （6）对含冇某一定量的可溶盐、不亲性胶体或冇机质的土，必须用中性液体（比如 煤油）测定，并用真空抽气法排除土中气体。真空压力表读数宜为lOOkPa,抽 气 吋间1?2小吋（至悬液内无气泡为止），其余步骤同（3） （4）。 2）结果处理 （1）用蒸懈水测定时，按下式计算相对密度（比重）： Gs= （ms/ （mj+nis-mj） ） *Gwt 式中Gs土的相对密度；ms干土质量；ni!瓶、水总质量；m2瓶、水、土总质量； Gwt °C吋蒸谓水的相对密度，准确至0.001. （2）用中性液体测定时，按照下式计算相对密度（比重）： Gs= （ms/ （m3+ms-m4） *Gkt 式屮Gs土的相对密度；叫一干土质量；叫一瓶、屮性液体总质量；叫一瓶、屮性液 体、 土总质量；Gklt °C时蒸憾水的相对密度，准确至0.001. （3）木试验称量应准确至0. 001g,必须进行两次平行测定，取其算术平均值，以两位小 数表示，平行差值不得大于0. 02. 2、浮称法 1）试验步骤 （1）取代表性试样500?1000g,彻底冲洗试样，直至颗粒表面无尘土和其它污物。 （2）将试样浸在水屮一昼夜取出，立即放入金属篮，缓缓浸没于水屮，并在水屮摇 晃, 至无气泡逸出为止。 （3）称金属篮和试样在水中的总质量。 （4）取岀试样烘干，称量。 （5）称金属篮在水中质量，并立即测量容器内水的温度，准确至0.5°Co 2)、结果整理 按下式计算土粒相对密度(比重): Gs= 5s/ ( (ms- (m5-m6) *Gwl 式屮Gs土的相对密度；ms干土质量；叫一试样和金屈网篮在水中的质量；me金屈 篮在水中质量；Gwlt °C时蒸馆水的相对密度，准确至0. OOlo 3)准确度及精密度同上。 3、虹吸筒法 1)试验步骤 (1)取代表性试样1000?7000g,彻底冲洗试样，直至颗粒表而无尘土和?其它污物。 (2)将试样浸在水中一昼夜取出，晾干( 或用布擦干 ) ，称量。 (3)注清水入虹吸筒，至管口有水溢出时停止注水。待管不再有水流出后，关闭管夹, 将试样缓缓放入筒中，边放边搅，至无气泡逸出为止，搅动时勿使水溅出筒外。称量筒 质量。 (4)待虹吸筒屮水而平静后，开管夹，让试样排开的水通过虹吸筒流入筒屮。 (5)称量筒与水的质量后，测量筒内水的温度，确至0. 5 °Co (6)取出虹吸筒内试样，烘干，称量。 (7)本试验称量准确至lg。 2)结果整理 按下式计算土粒相对密度(比重): Gs= 5s/ ( (m - m0) - (m-ms) ) *Gwt 式屮Gs土的相对密度；ms干土质量；mi量筒加水的质量；量筒质量；m晾 干试样质量；Gwt °C时蒸帼水的相对密度，准确至0. Ok 精度度和允许误差筒比重瓶 法。 第二节土的粒组划分及工程分类 【要求】 了解：土粒大小及粒组划分；粒度、粒度成分及其表示方法；熟悉：土的级配指标Cu,Cc；土粒 大小及粒组划分掌握：土的工程分类及命名，颗粒分析试验。 一、常用粒度成分表示方法冇表格法、累计曲线法、三角形坐标法。 二、土的工程分类及命名 (-) 土的分类依据： (1)土颗粒组成特征； (2)土的塑性指标：液限肌、塑限wp、塑性指数IP. (3)土的划分 粒组划图 20060 205 2 0. 50. 25 0. 074 0. 002 (mm) 巨2立组 立组 1 细米 広组 漂石卵石 砾砂 粉粒黏粒 粗 中 细粗 中 细 巨粒土粗粒土细粒土特殊土 十- 分类总体系图 （4）粗粒土应根据塑性图分类。土的塑性图石以液限为横坐标、塑性指数为纵坐标构成的。 （5）土的成分代号，见公路土工试验规程。 （- ）巨粒土分类 试样屮巨粒组质量多于总质量50%的土称巨粒土，分类见下表： 巨粒土 漂（卵）右（其中巨粒土质量 $75% 漂右（漂右粒组50%）B 卵石（漂石粒组50%）Cb 漂（卵）石夹土（其中巨粒组质 量占50%?70%） 漂石夹土（漂石粒组50%）BSL 卵石夹土（漂石粒组50%）CbSL 漂（卵）石质土 （其中巨粒土质量仅含15%?50%） 漂石质土（漂石粒卵石粒）SLB 卵石质土（漂石粒W卵石粒）SLCb （三）粗粒土分类 试样中粗粒组质量多于总质量50%的土称粗粒土，分类见下表: 土 类 分类符号 砾类土 （其中砾 粒组质量 50%） 砾（细粒组质量F 50%） 当Cu5,Cc=l?3时；级配良好砾GW 不同时满足Cut5, Cc=l3时；级配不良砾GP 砾050% （砂 GW50%） 细粒组质量占总质量的5%?15%GF 细粒?十质砾 50%2F15% 当细粒土位于塑性图A线以下吋，称粉土质砾GM 当细粒土位于塑性图A线以上时，称黏土质砾GC 砂类土 （其中砾 粒组质量 50%） 砂10吋为级配良好的土。 (2)但是一般不能单独用Cu个指标，而是要和Cc同吋考虑，当同时满足Cu5, Cc=l ?3Z间，为级配良好的土；若不能同时满足，则为级配不良的土。 五、粒度成分分析方法 对于粗粒土，即颗粒大于0. 074mm的土，可以用筛分法；对于颗粒小于0. 074mm的土，则可 以用比重计法。当土小粗细兼有，则可联合使用筛分和沉降分析法，对于粒径小而比重大的土, 可 用移液管法。 (_) 筛分法 1、适用范围：粒径大J： 0.074mm的土分析。 2、试验原理：筛析法是将土样通过逐级较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按筛孔径大小逐级加以分组和分析。 3、实验步骤 1)对于无凝聚性的土 (1)按规定称取试样，将试样分批过2mm的筛。 (2)将大于2mm的试样从大到小的次序， 通过大于2mm的各级粗筛。将留在筛上的土分别称量。 (3)2mm筛下的土同样将试样从大道小的次序通过小于2mm的各级细筛。用摇筛机，一般振摇 时间为10至15分钟。 (4)由最大孔径的筛开始，顺序将个筛取下，在口纸上用手轻叩摇晃，至每分钟筛下数量不大于 该级筛余质量的1%为止。漏下的土粒应全部放入下一级筛内，并将留在各筛上的土样用软 毛刷刷净，分别称量。 (5)筛后各级筛上筛底土总质量与筛前试样质量Z差，不应大于1%。 (6)如2mni筛下的土不超过试样总质量的10%,可省略细筛分析；如2mm筛上的土不超过试样 总质量的10%,可省略粗筛分析。 2)对于含有黏土粒的砂砾土 (1)将土样放在橡皮板上，用木碾将黏结的土团充分碾散，拌匀、烘干、称量。 (2)将试样置于盛有清水的的瓷盆中，浸泡并搅拌，使粗细颗粒分散。 (3)将浸润后的混合液过2mm筛，边冲边洗过筛，直至筛上仅留大于2mm以上的土粒为止。然 后，将筛上洗净的砂砾风干称量。按以上方法进行粗筛分析。 (4)通过2mm筛下的混合液存放在盆屮，待稍沉淀，将上部悬液过0. 074価洗筛，用带橡皮头的 玻璃棒研磨盆内浆液， 再加清水， 搅拌、研磨、静置、过筛，反复进行， 直至盆内悬液澄清。最后， 将全部土粒倒在0. 074mm筛上，用水冲洗，直到筛上仅留大于0. 074mm净砂为止。 (5)将大于0. 074mm的净砂烘干、称量。 (6)将大于2mm颗粒及2?0. 074mm的颗粒质量从原称量的总质量中减去，即为小于0. 074mm 颗粒质量。 (7)如果小于0. 074nini颗粒质量超过总土质量的10%,冇必要时，将这部分十. 烘干、取样，另做 比重计或移液管分析。 4、结果整理 5、注意事项 (1)要求各细筛及底盘内的土质量总和与原来所取2mm筛下试样之差不得大于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%。 (2)筛分时，筛后总质量Z差不得大于1%。 (3)对含冇黏土粒的砂砾土，用水析法；如果小于0. 074mm的土超过10%,要做水析法。 (4)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，2时筛上的土不超过 试样总质量的10%,则可省略粗筛分析。筛析时细筛可放在摇筛机上振摇，振摇吋间一般为10 ? 15mini ()比重计法 、适用范围：粒径小J： 0. 074mm的土分析。 2、实验步骤 (1)将称好的风干土样倒入三角烧瓶屮，注入蒸谓水200mL,浸泡一夜。按规范规定加入分散剂。 (2)将三角烧瓶稍加摇荡后，放在电热器上煮沸40分钟。 (3)将煮沸冷却后的悬液倒入烧杯屮，静置1分钟，把上部悬液通过0. 074mm筛，注入1000 mL 量筒中，把杯中沉土用带橡皮头的玻璃棒细心研磨。加水入杯，搅拌后静置1分钟，再将上部悬液 通过0.074mm的筛，倒入量筒。反复进行，直至静置1分钟，上部悬液澄清为止。最后将全部土粒 倒入筛内，用水冲洗至仅存大于0. 074mm净砂为止。 (注意筒内的悬液总量不要超过100 mLo (4)将留在筛上的砂粒洗入皿屮，风干称量，并计算各粒组颗粒质量山总土质量的百分数。 (5)向量筒内注入蒸憾水使悬液恰为1000 mLo (6)用搅拌器在量筒内沿整个悬液深度上下搅拌1分钟，往返约30次，使得悬液均匀分布。 (7)取出搅拌器，同时开动秒表。测记0.5、1、5、15、30、60、120、240及1440分钟时的 比重 计读数。每次读数前10?20秒将比重计小心放入量筒至约接近估计读数的深度。读数以后, 取出比 重计(0?5及1分钟时读数除外 ) ，小心放入盛冇清水的量筒屮。每次读数后均须测记悬液温度， 准 确至0.5°Co (8)如一次做一批土样，可先做完每个量筒的0.5分钟及1分钟读数，再按以上步骤将每个土样 悬液重新依次搅拌一次。然后分别测记规定吋间的读数。同时在每次读数后均须测记悬液温 o (9)比重计数均以弯液而上缘为准。甲种比重计应准确至1,估读至0.1；乙种比重计应准确至0. 001,估读至0. 0001. 4、结果整理 小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比按下列公式计算： (1)甲种比重计 X= (100/ms) *3(R.+叫-CD) X小于某粒径的土质量百分数(%)；ms- 试样质量 ( 干质量 )(g)； Cc相对密度校正值 ;Cc= (ps /(ps - pw20)* ( (2. 65-pw2O )/2. 65) ps - 土粒密度(g/cm3) Pw20 -20 °C时水的密度(g/cm3) 叫- 温度校正值 CD - 一分散剂度校正值 Rm一- 甲种比重计读数 (2)乙种比重计 (了解) ( 三) 移液管法 1、适用范围：粒径小于0?074mm的土分析。 2、实验步骤 (1)取代表性试样，黏质土为10?15g,砂类± 20g,按比重计法(1)至(5)制取悬液。 (2)将盛土样悬液的量筒放入恒温水槽，使悬液恒温至适当温度，试验中悬液温度变化不得大于 ± 0. 5 °Co按下式计算粒径小于0.05mm、0. 01mm. 0. 005mm. 0. 002mm和其它所需粒径下沉一定 深度所需的静置时间： t=L/ K (2/9) *10 _4*g*r2* (p s - pWT)/ r)3 式中:t-某粒径土粒下沉一定深度所需的静置时间(s)； G重力加速度(981cm/s 2); T土粒半径(d/2) (cm); Ps土粒密度(g/cm3)； PWTT° C吋水的密度(g/cm3)； 口一纯水的动力黏滞系数COkPa ? s)； L移液管浸入悬液的深度(10cm)o (3)准备好50mL小烧杯 , 称量，准确至0. OOlgo (4)准备好移液管， 活塞应放在关闭的位置上， 旋转活塞应放在与移液管及吸球相通的位置上。 (5)用搅拌器将悬液上下搅拌各约30次， 时间为lmin,使悬液分布均匀。 停止搅拌，立即开 动秒表。 (6)根据各粒径的静置时间捉前约10s,将移液管放入悬液屮，浸入深度为10cm,靠连接自来水管所 产生的负压或用吸球来吸取悬液。 (7)吸入悬液，至略多于25mL,旋转活塞180。 , 使与放液管相通。 再将多余的悬液从放液口放出。 (8)将移液管卜 ?口已称量的小烧杯中，再旋转活塞180。，使Z与移液管相通。同时用吸球将悬 液(25mL)全部注入小烧杯内。在移液管上口预先倒入蒸憾水，此时开活塞，使水流入移液管，再 将这部分水连同管内剩余颗粒冲入小烧杯内。 (9)将烧杯内悬液浓缩至半干，放入烘箱内在105?110° C温度下烘至恒重。称量小烧杯连同干土 的质量，准确至o. 001g. 3、结果整理 土屮小于某粒径的颗粒含量百分数按下式计算： X= K (A*1000)/(25*B) 3 *100(%) 或X= (C/B) *100(%) , C= (A*1000)/25 式中：X小于某粒径的颗粒含量百分数； A25mL悬液中小于某粒径的颗粒烘干质量; B试样总质量(g); C1000mL悬液中小于某粒径的颗粒总质量。 第三节相对密实度及界限含水量 【要求】 了解：土的犬然稠度。 熟悉：相对密实度Dr的基本概念及其表达；黏性土的界限含水量(液限WL、塑限Wp、缩限Ws);塑 性指数Ip、液性指数II。 掌握：砂土相对密实度测试；界限含水量试验。 一、土的天然稠度 土的液限( WL)与天然含水量(W) Z差和塑性指数( IP)Z比，称为土的天然稠度(Wc)o WC=(WL- W)/1P(2.1.21) 土的天然稠度方法采用直接法和间接法。直接法是按烘干法(T 0103-93)测定原壮土的天然含水 量， 用稠度公式计算土的天然稠度。间接法是用LP-1OO型液限缩限测定天然结构土体的锥入深度， 并用联合测定结果确定土的天然稠度。 二、相对密实度Dr的基本概念及其表达 土所能达到最密实时的空隙比ein和最松时的空隙比em*相对比可用来表示现场土空隙比为 e时的密实度。这种度量密实度的指标为相对密实度D”表示为： Dr=(emax °)/( max min) 土从液体状态向塑性状态过渡的界限含水量称为逖更WL。土由塑性体状态向脆性固体状 态过渡的界限含水量称为塑限WP。当达塑限后继续变干，土的体积随含水量的减少而收缩。但达 某一含水量后，土体积不再吸缩，这个界限含水量称为缩限Ws。当土的含水量低于缩限时，土将 是不饱和的。 它们的各自含义及与土的状态的相态的相对关系见图2.1.6。 (2.1.22) 黏性土的界限含水量 ( 液限WL、塑限Wp、缩限Ws) 缩限塑限液限 w=0W 坚硬 半坚硬可塑流动 图2.1.6 界限含水量与土状态的关系 四、 塑性指数1上、液性指数九 1.塑性指数IP 定义 : 可塑性的犬小可用十 ?处在塑性状态的含水量变化范围來衡量，从液限到塑限含水量的变化 范围愈大，土的可塑性愈好。这个范围称为塑性指数 lp= WLWp (2.1.23) 式中：WL液限，Wp塑限；IL塑性指数 2.液性指数L 定义：几个含水量相同的土样，它们的液限、塑限不同，那么这些土样所处的状态可能不同，故 提出一个能够表征天然含水量与界限相对关系的指数来描述土的状态，这个称为液性指数II： IL= (W- Wp) / (WL - Wp) = (W- Wp) / Ip 式屮：w天然含水量；WL液限；Wp塑性； b塑性指数；IL液性指数 五、 相关试验 (_) 相对密度试验 ( 砂土相对密度试验 ) 砂土的密度状态对相其稳定性质有很大影响，如密实的砂，结构稳定，压缩性小，具有较 大的强度，是良好的天然地基。疏松的砂，尤其是饱和的细颗粒砂，结构常处于不稳定状态, 显 然是一种很不利的地基条件。 确定砂土的密度状态的方法能多种，用孔隙比大小作为判断的指标是最简便的方法。但根据孔隙 比评定密实度是冇缺点的，因为它没冇考虑到级配的因素，即同样密实的砂土，在颗粒均匀时孔 隙比较大，而当颗粒大小混杂( 级配良好 ) 时°, 孔隙比就小。为此，引人相对密实的概念。当砂土 样以最疏松状态制备吋，其孔隙比达最大值怖皿当砂土样受振或捣实时，砂粒相互靠拢压紧，孔 隙比达最小值egn.砂土在天然状态的孔隙比为eo,则砂土在天然状态的紧缩状态，可 用相对密实度 Dr来表示。 Dr = ( Cmax ) /( emax min) D一般用小数或百分比表示，当Dr=0,即eo=emax时，表示砂土处于最疏松状态；当DR 即 e0=emin吋，表示砂土最紧密状态。 公路桥涵地基与基础设计规范中规定用相对密实度來确定砂土的紧密程度，见表2.1.7 砂土密实度表2.1.7 分级相对密实度Dr标准入平均击数N63,5 密度D30.730-50 屮密0.67DP0.3310-29 松散 稍松0.33DP0.205-9 极松Drl?0时，土为流塑状态。 在建筑地基基础设计规范（GB5007-2002）中对老黏性及红黏性还用含水比来划分土的状 态： u=w/ wL（2. 1. 32） 式中：u土的含水比；W天然含水量；液限。 当达塑限后继续变干， 土的体积随含水量的减少而收缩。但达某一含水量后， 土体积不再收缩， 这个界限含水量称为缩限Ws。当土的含水量低于缩限时，土将是不饱和的。 (2. 1.28) (2. 1.29) 式中：G,ax- 最大孔隙比；Cinin- 最小孔隙比 ; 其余符号含义同前。计算至0?01 （3）按下列公式计算相对密实度： Gs土粒相对密度（比重） (2. 1.30) (2. 1.31) 1.液限駛限联合测定法 1）试验目的及意义 本试验的目的是联合测定土的液限和塑限，为划分土类、计算天然稠度、塑性指数，供公路工程设 计和施工使用。 本试验适用于粒径不大于0. 5 mm、有机质含量不大于试样总质量5%的土。 2）仪器设备 LP-100型液塑限联合测定法；锥质量为100g,锥角为30 ,读数显示式宜采用光电式、游标式、百分 表式；盛土杯、天平等。 3）试验步骤 （1）取有代表性的天然含水量或风干土样进行试验。如土中含大于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0. 5mm 筛下的代表性的土样200g,分别放入三个盛土皿中，加不同数量的蒸憾水，土样的含水量分 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）。用调土刀调匀， 盖上湿布，放置18h以上，测定a点的锥入深度应为20 （± 0.2） mm.测定c点的锥 入深度 应控制在5111111以下，对于砂类土，测定c点的锥入深度可大于5伽。 （2）将制备的土样充分搅拌均匀，分层装入盛土杯。用力压密使空气逸出。对于较干的土样, 应先充分搓揉，用调土刀反复压实。试杯装满后，刮平与杯边齐平。 （3）当用游标式或百分表式液塑限联合测定仪进行试验时，调平仪器，提起锥杆（此时游标或 百分表读数为零），锥头上涂少许凡土林。 （4）将装好土样的试杯放在联合测定仪的升降座上，转动升降旋钮，待锥尖与土样表面刚好接 触吋停止升降，扭动锥入下降旋钮，同吋开动称表，经5秒吋，松开旋钮，锥体停止下 落，此时游标读数为锥入深度为h】? （5）改变锥尖与土接触的位置（锥尖两次锥入位置距离不小于lcm）,重复（3）、和（4）步 骤, 得锥入深h2。山、h2允许误差0.5mm ,否则，应重做。取山、花平均值作为该点的锥入 深度h.o （6）去掉锥尖入土处的凡土林，取10g以上的土样两个，分别装入称量盒内，称质量（准确至 O.Olg）,测定其含水量Wl、W2 （计算到0. 1%）,计算含水量平均值W。 （7）重复（2）至（6）步骤，对其它两个含水量土样进行试验，测定其锥入深度和含水量。 （8）用光电式或数码式液限联合测定仪测定时，接通电源，调平机身，打开开关，捉上锥体 （此时刻度或数码显示为零）。将装好土样的试杯放在升降座上，转动升降旋钮， 试杯徐 徐 上升，土样表面各锥尖刚好接触，指示灯亮，停止转动旋钮。锥体立刻自行下沉，5 秒时，自 动停止不落，读数窗上或数码管上显示深度，试验完毕，按动复位按钮，锥体复位，读数显 示为零。 4）结果整理 （1）在二级双对数坐标纸上，以含水量W为横坐标，锥入深度h为纵坐标，点绘a、b、 c三点含水量的图h-W,连此三点，应呈一条直线。如果三点不在一条直线上，要通 过a点与b、c两点连成二条直线，根据液限（即a点含水量）在九7图上查 得hp 在h-W图上的eib、a c两条直线上求得出相应的两个含水量。当两个含水量之差不 小丁2%时，以该两点含水量的平均值与a点连成一条直线。当两个含水量之差大于 2%应重做试验。 （2）在h-W图上，查得纵坐标入上深度h二20 mm所对应的横坐标的含水量W,即为该 土样的液限叽 （3）根据（2）求出液限，通过液限肌与塑限时的入土深度hp,再dh h-W图求出入土深 度为hp时所对应的含水量，即为该土的塑限臥查九-W关系图时，须先通简易及 筛分法（见M0101-90及T0115-93）把砂类土与细粒土区分开来，再按这两种土 分别采用相应的hp-Wl?关系曲线，对于细粒土，用双曲线确定hp值，对于砂类土用 多项式曲线确定hp值。 2.滚搓法塑限试验 1）试验目的各范围 本试验的目的是按滚搓法测定土的塑限，适用于粒径小于0.5 nini的土。 2）仪器设备 毛玻璃板、天平、烘箱、干燥器、调土皿、称量盒等。 3）试验步骤 （1）按液塑限联合测定法试验步骤（1）制备试样， 一般取土约50g备用，为在试验前使用试样 的含水量接近塑限，可将试样在手中捏揉至不黏手为止，或放在空气稍为晾干。 （2）取含水量接近塑限的试样一小块，先用手搓成椭圆形， 然后再用手掌在毛玻璃板上轻轻搓滚。 搓滚时须以手掌均匀施压力于土条上，不得将土条在玻璃板上进行无压力的滚动。土条长度不宜超 过手掌宽度，并在滚搓时不应从手掌下任一边脱出。土条在任何情况下不允许产生中空现彖。 （3）继续搓滚土条， 直至土条直径达3mm时，产生裂缝并开始断裂为止。若土条搓成3mm时仍 未产生裂缝及断裂，表示这时试样的含水量高于蜩限，则将其重新捏成一团，重新搓滚；如土条直 径大于3mm时即行断裂，表示试样含水量小于塑限，应弃去，重新取土加适量水调匀后再搓，直 至合格。若土条在任何含水量下始终搓不到3mm即开始断裂，则认为该土无塑限。 （4）收集约3?5g合格的断裂土条，放入称量盒内，随即盖紧盒盖，测定其含水量。 4）结果整理 按下式计算塑限：W二（m/uhT） X 100 3.缩限试验 1）目的和适用范围 土的缩限是扰动的黏质土在饱和状态下，因干燥收缩至体积不变时的含水量。本试验适用于粒径 小于0. 5mm和有机质含量不超过5%的土。 2）仪器设备 收缩皿（或环刀）、天平、电热恒温烘箱或其他含水量测定装置、蜡、烧杯、细线、针、卡尺。 3）试验步骤 （1）制备土样：取冇代表性的土样，制备成含水量大于液限。 （2）在收缩皿内涂一薄层凡士林， 将土样分层装入血内毎次装入后将血底拍击实验台，直至气 泡 驱尽为止。 （3）±样装满后，用刀或直尺刮去多余土样，立即称收缩皿加湿土质量。 （4）将盛满土样的收缩皿放在通风处风干，待土样颜色变淡后， 放入烘箱中至恒量， 然后放在 干 燥器中冷却。 （5）称收缩皿和干土总质量，准确至O.Olgo （6）用蜡封法测定试样体积。 4）结果整理 缩限：含水量达液限的土在105?110° C卜?水分继续蒸发至体积不变时的含水量，叫缩限，用下式 计算： Ws=W- K（v厂 ） /mJ * P ft. *100 （2. 1. 34） 式中:Ws缩限（%）； W试验前式样含水量（）； V|湿试件体积（即收缩皿容积）（cm3）； V2干试件体积（