土工试验2比重颗分课件.pptx
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1、1土的比重试验土的比重试验q土粒比重是土的三大基本物理性指标(比重、密度、含水率)之一q它是换算土的六个基本物理性计算指标和评价土类的重要依据之一q无量纲量。2比重的定义比重的定义q现代科学技术词典将材料的比重定义为:v材料的密度和其标准材料密度之比。这一定义更具有科学性和一般性。v土粒比重是土粒在温度105110下烘至恒量时的质量与同体积4时纯水质量的比值3q从而有如下土粒比重Gs的表达式q通常所说土的比重就是指土粒的比重。4比重瓶法比重瓶法51目的和适用范围目的和适用范围q颗粒小于5mm的土用比重瓶法测定。q根据土的分散程度、矿物成分、水溶盐和有机质的含量又分别规定用纯水和中性液体测定。q
2、排气方法也根据介质的不同分别采用煮沸法和真空抽气法。62仪器设备仪器设备q2.1比重瓶:容量100(或50)mL。v比较试验表明,瓶的大小对比重结果影响不大,但因100mL的比重瓶可以多取些试样,使试样的代表性和试验的精度提高,所以建议采用100mL的比重瓶,但也允许采用50mL的比重瓶。q2.2天平:称量200g,感量0.001g。q2.3恒温水槽:灵敏度1。7q2.4砂浴。q2.5真空抽气设备。q2.6温度计:刻度为050,分度值为0.5。q2.7其他:如烘箱、蒸馏水、中性液体(如煤油)、孔径2mm及5mm筛、漏斗、滴管等。82.8比重瓶校正比重瓶校正q比重瓶校正一般有两种方法:v称量校正
3、法和计算校正法。前一种方法精度比较高,后一种方法引入了某些假设,但一般认为对比重影响不大。q本试验以称量校正法为准。9q1.将比重瓶洗净、烘干,称比重瓶质量,准确至0.001g。q2.将煮沸后冷却的纯水注入比重瓶。v对长颈比重瓶注水至刻度处v对短颈比重瓶应注满纯水,塞紧瓶塞,多余水分自瓶塞毛细管中溢出。q调节恒温水槽至5或10,然后将比重瓶放入恒温水槽内,直至瓶内水温稳定。q取出比重瓶,擦干外壁,称瓶、水总质量,准确至0.001g。10q3.以5级差,调节恒温水槽的水温,逐级测定不同温度下的比重瓶、水总质量,至达到本地区最高自然气温为止。q每级温度均应进行两次平行测定,两次测定的差值不得大于0
4、.002g,取两次测值的平均值。11q绘制温度与瓶、水总质量的关系曲线。123试验步骤试验步骤q试样状态,规定用烘干土,也可用风干或天然湿度试样。q一般规定有机质含量小于5时,可以用纯水测定。13q1将比重瓶烘干,将15g烘干土装入100mL比重瓶内(若用50mL比重瓶,装烘干土约12g),称量。q2为排除土中空气,将已装有干土的比重瓶,注蒸馏水至瓶的一半处,摇动比重瓶,土样浸泡20h以上,再将瓶在砂浴中煮沸,煮沸时间自悬液沸腾时算起,砂及低液限黏土应不少于30min,高液限黏土应不少于1h,使土粒分散。v注意沸腾后调节砂浴温度,不使土液溢出瓶外。排气方法,规程中仍选用煮沸法为主。如需用中性液
5、体时,则采用真空抽气法。14q3长颈比重瓶,用滴管调整液面恰至刻度处(以弯月面下缘为准)q擦干瓶外及瓶内壁刻度以上部分的水,称瓶+水+土总质量。q称量后立即测出瓶内水的温度,准确至0.5。15q4根据测得的温度,从已绘制的温度与瓶、水总质量关系曲线中查得瓶+水总质量。16q5如系砂土,煮沸时砂粒易跳出,允许用真空抽气法代替煮沸法排除土中空气。17q6对含有某一定量的可溶盐、不亲性胶体或有机质的土,必须用中性液体(如煤油)测定,并用真空抽气法排除土中气体。q真空压力表读数宜为l00kPa,抽气时间12h(直至悬液内无气泡为止)。18v易溶盐含量小于0.5时,用纯水和中性液体测得的比重几乎无差异。
6、v含盐量大于0.5时,比重值可差1以上v因此规定含盐量大于0.5时,用中性液体测定。q3.7本试验称量应准确至0.001g。194结果整理结果整理q4.1用蒸馏水测定时,按下式计算比重:20qm2=ms+瓶+水qm2=ms+瓶+水-排出水的重量qm2=ms+瓶+水-排出水的体积水密度qm2=ms+瓶+水-排出水的体积Gwtqm2=ms+瓶+水-土颗粒的体积Gwtqm2=ms+瓶+水-ms/GsGwtqm2=ms+m1-ms/GsGwtqms/GsGwt=ms+m1-m2qGs=ms/(m1+ms-m2)Gwt21q4.2用中性液体测定时,按下式计算比重:224.3试验记录格式试验记录格式234
7、.4精密度和允许差。精密度和允许差。q本试验必须进行二次平行测定,取其算术平均值,以两位小数表示,其平行差值不得大于0.02。245报告报告q5.1土的鉴别分类和代号。q5.2土的比重Gs值。q粗、细粒土混合料比重的测定,规定分别测定粗、细粒土的比重,然后取加权平均值。25浮力法浮力法q比重试验的浮力法是建立在当前衡量技术(大称量、高精度、低感量天平)高速发展的基础上,实现该试验方法。261目的和适用范围目的和适用范围q本试验目的是测定土颗粒的比重。q本试验方法适用于粒径大于或等于5mm的土,v且其中粒径大于或等于20mm的土质量应小于总土质量的10。27q颗粒大于5mm的砾石、碎石等粗粒,颗
8、粒本身有孔隙存在。v孔隙又分封闭的与开敞的两部分。v浸水时开敞部分为水所填充,封闭部分水不能浸入。q规程中采用视比重(包括颗粒内部所含的封闭孔隙),一般指的孔隙,实际上是指被水充填的孔隙。28q浮力法所测结果较为稳定。q但大于20mm粗粒较多时,采用本方法将增加试验设备,室内使用不便。v因此,规定粒径大于5mm的试样中大于或等于20mm颗粒含量小于10时用浮力法。292仪器设备仪器设备q2.1浮力仪(含电子天平):称量1000g以上,感量0.001g;应附有孔径小于5mm的金属网篮,其直径为1015cm,高为1020cm;适合网篮沉入的盛水容器(图T 0169-1)。30q2.2其他:烘箱、温
9、度计、孔径5mm及20mm筛等。313试验步骤试验步骤q3.1取代表性试样500l000g(ms)。彻底冲洗试样,直至颗粒表面无尘土和其他污物。q3.2称烧杯和杯中水的质量m1,将金属网篮缓缓浸没于水中,再称烧杯、杯中水和悬没于水中的金属网篮的总质量,并立即测量容器内水的温度,准确至0.5。计算出悬没于水中的金属网篮的浮力质量m2。32q3.3将试样浸在水中一昼夜取出,立即放入金属网篮,缓缓浸没于水中,并在水中摇晃,至无气泡逸出时为止。q3.4称烧杯、杯中水和悬没于水中的金属网篮及试样的总质量m3。并立即测量容器内水的温度,准确至0.5。q3.5取出试样烘干,称量。334结果整理结果整理q4.
10、1按下式计算土粒比重:344.2试验记录格式试验记录格式354.3按下式计算土料平均比重:按下式计算土料平均比重:364.4精密度和允许差。精密度和允许差。q本试验必须进行二次平行测定,取其算术平均值,以两位小数表示,其平行差值不得大于0.02。375报告报告q5.1土的鉴别分类和代号。q5.2土的比重Gs值。38浮称法浮称法q1目的和适用范围v本试验方法适用于粒径大于或等于5mm的土v其中粒径大于或等于20mm的土质量应小于总土质量的10。q浮称法与浮力法的基本原理一样。392仪器设备仪器设备q2.1静水力学天平(或物理天平):v称量1000g以上,感量0.00lg;v附有孔径小于5mm的金
11、属网篮,其直径为1015cm,高为1020cm;40q适合网篮沉入的盛水容器41q2.2其他:烘箱、温度计、孔径5mm及20mm筛等。423试验步骤试验步骤q3.1取代表性试样5001000g。彻底冲洗试样,直至颗粒表面无尘土和其他污物。q3.2将试样浸在水中一昼夜取出,立即放入金属网篮,缓缓浸没于水中,并在水中摇晃,至无气泡逸出时为止。q3.3称金属网篮和试样在水中的总质量。q3.4取出试样烘干,称量。q3.5称金属网篮在水中质量,并立即测量容器内水的温度,准确至0.5。434结果整理结果整理q4.1按下式计算土粒比重:444.2试验记录格式试验记录格式45q4.3按下式计算土料平均比重:4
12、64.4精密度和允许差。精密度和允许差。q本试验必须进行二次平行测定,取其算术平均值,以两位小数表示,其平行差值不得大于0.02。475报告报告q5.1土的鉴别分类和代号。q5.2土的比重Gs值。48虹吸筒法虹吸筒法491目的和适用范围目的和适用范围q本试验法适用于粒径大于或等于5mm的土,且其中粒径20mm土的含量总土质量的10。q由于对粗颗粒的实体积测试不准,所以虹吸筒法测得的结果不稳定,测得的比重值一般偏小。v一般只在20mm的颗粒含量10时,才用虹吸筒法。502仪器设备仪器设备q2.1虹吸筒:见图T 0114-1。q2.2台秤:称量10kg,感量1g。q2.3量筒:容积大于2000mL
13、。q2.4其他:烘箱、温度计、孔径5mm及20mm的筛等。51523试验步骤试验步骤q3.1取代表性试样10007000g。将试样彻底冲洗,直至颗粒表面无尘土和其他污物。q3.2再将试样浸在水中一昼夜取出,晾干(或用布擦干),称量。53q3.3注清水入虹吸筒,至管口有水溢出时停止注水。q待管不再有水流出后,关闭管夹,q将试样缓缓放入筒中,边放边搅,至无气泡逸出时为止,搅动时勿使水溅出筒外。q称量筒质量。q3.4待虹吸筒中水面平静后,开管夹,让试样排开的水通过虹吸管流入筒中。54q3.5称量筒与水质量后,测量筒内水的温度,准确至0.5。q3.6取出虹吸筒内试样,烘干,称量。q3.7本试验称量准确
14、至1g。554结果整理结果整理q4.1按下式计算比重:564.2试验记录格式试验记录格式57q4.3按下式计算土料平均比重:584.4精密度和允许差。精密度和允许差。q本试验必须进行二次平行测定,取其算术平均值,以两位小数表示,其平行差值不得大于0.02。595报告报告q5.1土的鉴别分类和代号。q5.2土的比重Gs值。60补充说明补充说明q比重瓶法仅能用作细粒土(小于5mm)的比重测定,但天然土常为粗、细颗粒混合而成,尤其是在路堤填料中经常遇到。因此,大于5mm的粗粒土用虹吸筒法测定比重。q由于虹吸筒不能同时测定小于5mm颗粒的比重,这样对全粒径土体就需要采用联合测定的方法。v即分别采用比重
15、瓶法和虹吸筒法(或浮力法、浮称法等)测定比重,然后再求其加权平均值。61颗粒分析试验颗粒分析试验62q土是各种颗粒粒径的集合体。v主要由矿物颗粒和有机质组成。q土粒的矿物成分主要决定于母岩成分及所经受的风化(物理、化学和生物风化)作用。v无黏性颗粒主要是由化学稳定的(如石英)或强度较小的原生矿物(如白云母、长石)所组成。v黏粒主要是由次生矿物组成。较大的黏粒,主要成分为高岭石类矿物,较细的黏粒主要成分为蒙脱石、伊利石等类矿物。63q土的颗粒大小与土的物理力学性质有着一定的关系。v根据土的颗粒组成进行分类,可以概略地判定其透水性、可塑性、收缩、膨胀等物理力学性质。64q在工程上将各种几何尺寸相近
16、、工程性质相似的土颗粒划分为若干组,称为粒组。q所谓土的颗粒组成(或机械组成)就是土中各种粒组的相对含量,称为土的颗粒级配。v通常用占总土质量的百分数(或小于某一粒径土质量占总土质量的百分数)表示。q确定土的粒组的相对含量的方法,称为颗粒分析试验。65q在工程实践中,最常用的颗粒分析试验有两大类:v一是机械分析法,如筛析法;v二是物理分析法(静水沉降分析法),如密度计法、移液管法等等。v前者适用于分析粒径大于0.075mm且不大于60mm的土颗粒,v后者适用于分析粒径小于0.075mm的土颗粒。v若土中粗细颗粒兼有,则联合采用筛析法及密度计法或移液管法。66筛分法筛分法671目的和适用范围目的
17、和适用范围q本试验法适用于分析粒径大于0.075mm的土颗粒组成。q对于粒径大于60mm的土样,本试验方法不适用。682仪器设备仪器设备q2.1标准筛:粗筛(圆孔)孔径为60mm、40mm、20mm、l0mm、5mm、2mm;q细筛孔径为2.0mm、1.0mm、0.5mm、0.25mm、0.075mm。q2.2天平:称量5000g,感量5g;称量1000g,感量1g;称量200g,感量0.2g。q2.3摇筛机。q2.4其他:烘箱、筛刷、烧杯、木碾、研钵及杵等。69q2.2天平:称量5000g,感量5g;称量1000g,感量1g;称量200g,感量0.2g。q2.3摇筛机。q2.4其他:烘箱、筛
18、刷、烧杯、木碾、研钵及杵等。v分析筛的孔径,可根据试样颗粒的粗、细情况灵活选用。703试样试样q从风干、松散的土样中,用四分法按下列规定取具有代表性的试样:q3.1小于2mm颗粒的土100300g。q3.2最大粒径小于l0mm的土300900g。q3.3最大粒径小于20mm的土10002000g。q3.4最大粒径小于40mm的土20004000g。q3.5最大粒径大于40mm的土4000g以上。714试验步骤试验步骤q4.1对于无凝聚性的土v对无凝聚性的土样,可采用干筛法;v对含有部分黏土的砾类土,必须用水筛法,以保证颗粒充分分散。q4.1.1按规定称取试样,将试样分批过2mm筛。q4.1.2
19、将大于2mm的试样按从大到小的次序,通过大于2mm的各级粗筛。将留在筛上的土分别称量。72q4.1.3 2mm筛下的土如数量过多,可用四分法缩分至100800g。将试样按从大到小的次序通过小于2mm的各级细筛。可用摇筛机进行振摇。振摇时间一般为1015min。q4.1.4由最大孔径的筛开始,顺序将各筛取下,在白纸上用手轻叩摇晃,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。q4.1.5筛后各级筛上和筛底土总质量与筛前试样质量之差,不应大于1。q4.1.6如2mm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
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