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2017 年公路水运试验检测工程师土工集料试验知识学习 土工试验 1 、 土的定义：岩石经过物理、化学、生物作用以后的产物。 物理指标：含水量=m w / m s 定义：105 o C-110 o C 烘干所失去的水分质量与干土的质量比 饱和度=水体积/空隙体积 含水量试验： 方法一：烘干法：适用于粉土、粘土、砂土和有机质土 仪器：烘箱、天平 步骤：A：取土称重 B：烘干（含有机质超过 5%，烘干温度65-70 度） C：冷却称重 精度：两次允许偏差 含水量<5 0.3% 含水量<40 1% 含水量>40 2% 方法二：酒精法：适用于无粘性土和一般粘性土、不适用于有机质土、含盐土和重粘土 步骤：燃烧三次 其他方法：红外线法 比重法 微波加热法、 钙化气压法 密度试验 ：环刀法 灌砂法 灌水法 电动取土器法 蜡封法 环刀法步骤：1、取土样、环刀内涂凡士林 2、环刀压入土样 3 称重 两次平行试验差值不大于 0.03g/cm 3 比重试验 ： 目的：测干土质量与同体积 4 度蒸馏水的质量比 比重瓶法：粒径小于 5mm 浮重法：粒径大于 5mm 比重瓶法步骤 ： 1、绘制温度与瓶水总质量的关系曲线 2 、 将 15g 烘干土样装如 100 ml 比重瓶 注入蒸馏水至一半处 3 、 将比重瓶在砂浴中沸腾至少 30 分钟、土不的溢出 4 、 冷却 加水至刻度线 5 、 称量 瓶加水加土总质量。立即测瓶中水的温度，根据 1的曲线读出该温度下的瓶加水的质量。 计算： 干土*水的比重/[干土+（瓶水总质量）-（瓶水土总质量）] 两次平行试验差值不大于 0.02 土的颗粒分析试验：大于 0.074mm 的土粒用筛分析法； ；小于0.074mm 的用沉降分析法 步骤：1、 无粘聚性土用干筛、含粘土的砂性土用水筛法 2、过 2mm 筛 大于 2mm 用粗筛（圆孔）小于 2mm 用细筛（方孔） 3、筛分。 砂土的相对密度测试 ： D r= (e max -e)/ (e max -e min ) e max 测定步骤： 1 、最大孔隙比的测定 （1）取代表性试样约 1.5kg，充分风干（或烘干），用手搓揉或用圆木棍在橡皮板上碾散，并拌和均匀。 （2）将锥形塞杆自漏斗下口穿入，并向上提起，使锥体堵住漏斗管口，一并放入体积 1000cm 3 量筒中，使其下端与量筒底相接。 （3）称取试样 700g，准确至 1g，均匀倒入漏斗中，将漏斗与塞杆同时提高，移动塞杆使锥体略离开管口，管口应经常保持高出砂面约 1~2cm，使试样缓缓且均匀分布地落入量筒中。 （4）试样全部落入量筒后取出漏斗与锥形塞，用砂面指平器将砂面拂平，勿使量筒振动，然后测读砂样体积，估读至 5cm3。 （5）以手掌或橡皮塞堵住量筒口，将量筒倒转，缓慢地转动量筒内的试样，并回到原来位置，如此重复几次，记下体积的最大值，估读至 5cm 3 。 （6）取上述两种方法测得较大体积值，计算最大孔隙比。 2 、最小孔隙比的测定 （1）取代表性试样约 4kg，按最大孔隙比测定的步骤处理。 （2）分三次倒入容器进行振击，先取上述试样 600-800g（其数量应使振击后的体积略大于容器容积的 1/3）倒入 1000m 3容器内，用振动仪以 150~200 次/min 的速度敲打容器两侧，并在同一时间内，用击锤于试样表面锤击，30~60 次/min，直至砂样体积不变为止（一般需用时间约 5~10min）。敲打时要用足够的力量使试样处于振动状态。振击时，粗砂可用较少击数，细砂应用较多击数。 （3）如用电动最小孔隙比试验仪时，当试样同上法装入容器后，开动电机，进行振击试验。 （4）按上述方法进行后两次加土的振动和锤击，第三次加土时应先在容器口上安装套环。 （5）最后一次振毕，取下套环，用修土刀齐容器顶面削去多余试样，称量，准确至 1g，计算其最小孔隙比。 液塑限联合测定 ： 仪器：液塑限联合测定仪 步骤：1：过 5mm 筛 2：取样 200g 3加水使含水量分别控制在液限、略大于塑限和二者中间状态。 4 密封放置 18 h 以上 5 装入盛土杯刮平 6 测试。锥尖接触表面开动测 5 秒锥入深度。 7 结果整理 双对数坐标，含水量为横坐标，深度为纵坐标。 若三点不在一直线上，要通过 a 点与 b,c 连成两条直线，根据液限（a 点）在 h-w L 图上查的 h p ， ，再在 h-w 图上的 ab 、bc两直线上求出相应含水量，当两个含水量差值小于 2%是，以两点含水量的均值与 a 点连成直线，若超过 2%，则重做试验。对应 20 mm 的点为液限，根据公式确定塑限入土深度。 土的击实试验 目的：获得最佳含水量和最大干密度 仪器：击实仪 步骤：1 备料，测其风干含水量，估计最佳含水量。制备五个不同含水量的土样。 2 闷料 24h 3 击实，分五层，每层 900-1100g，击完第一层，测量高度，调整用量。拉毛。 4 击实完以后，刮平、擦净、称重。 5 脱摸，取中心土样测含水量。 6 再称空筒质量。 计算完以后进行超尺寸颗粒的校正。 固结试验 目的：测土的压缩性指标：压缩系数、压缩模量、压缩指数。适用于饱和的粘性土。 仪器：固结仪，环刀、透水石、变形测量装置 步骤：1、将装好土样的环刀外壁涂上凡士林，放入护环。 2、将底板放入容器内，环刀和护环放入容器，底板和土样上面都放透水石。放下加压环和活塞。 3、将容器置于加压框架，安装百分表。调零。 4、取掉预压荷载，立即加第一级荷载。加上砝码的同时开动秒表。荷载一般为 50Kpa,100 Kpa,300 Kpa,400 Kpa 5、试验结束后取出土样称质量，测定含水量。 压缩系数不是常数，常用 100 Kpa-200 Kpa 是的压缩系数评价土的压缩标准 直接剪切试验 目的：测土的抗剪强度。 方法：慢剪、快剪 固结快剪 仪器：直剪仪。 步骤：1、将式样放入剪切盒。 2、安装传力装置和位移测量装置。 3、施加各级垂直压力，然后向盒中注水，每 1h 测变形量。 4、当测力计读数不变或后退时记录读数继续剪切，取位移为4mm 是停止。当测力计无峰值是，取位移为 6mm 时停止， 5、试验结束，取出式样，测定含水量。 承载比试验（CBR ） 仪器：圆孔筛、路强仪，荷载板 步骤：1、击实取得最佳含水量和最大干密度。 2、制试件，制备三种不同干密度，每种做 3 个，每层击数为30、50、98 次 3、测膨胀量：放入水中泡 4 昼夜。测量。 4、贯入试验。A、将式样放到路强仪上，贯入杆与试件顶面全面接触。 B、先加 45N 力，百分表调零。 C、加荷载，以 1-1.25mm/min 的速度将贯入杆压入试件。在变形 2.5mm 以前读取至少 5 个读数。 结果整理：以单位压力 P 为横坐标，以贯入量为纵坐标，绘制曲线。 一般采用贯入量为 2.5mm 时的单位压力与标准压力之比作为材料的承载比， CBR=P*100/7000 同时计算贯入量为 5mm 时的承载比，CBR=P*100/10500 如贯入量为 5mm 时的承载比大于 2.5mm 时的，试验要重做，如果仍然如此，则采用 5mm 时的贯入量做承载比。 精度要求：三个平行试验 若 C V >12%,去掉偏大的取平均。 若 C V <12%,干密度偏差小于 0.03。取平均。干密度偏差大于0.03，去掉大的取平均。 回弹模量试验 适用范围：不同湿度和密度的细粒土。 仪器：杠杆压力仪、承载板、试筒、千分表，秒表。 步骤：准备工作：做击实试验，得出最大含水量、最大干密度。有最佳含水量做试件。 1、试样：将试件和试筒放在压力仪的底盘上，承载板放在试件中央，与杠杆压力仪的加压球座对正。安装千分表。 2、预压：含水量大于塑限的，最大单位压力 P=50-100Kpa，小于塑限的，P=100-200 Kpa，预压 1-2 次，每次 1min。预压后调整承载板位置，千分表调到接近满量程位置。 3、回弹模量：将最大压力分 4-6 份，每级加载 1 min，记录千分表读数，卸载，恢复变形，卸载 1 min 时，记录千分表读数，施加下一级荷载，重复以上步骤，直到最后一级荷载。 结果整理：1、回弹变形=加载读数-卸载读数。 2、绘制 p-L 曲线。P 为横坐标，L 为纵坐标。 精度要求：三个平行试验，每一个与均值之差不超过 5%。 试验数据处理 1 四舍六入，最后一位是 5，后面不全为零，则进。后面全是零，看其前一位，奇进偶舍。 0. 5 修约，乘 2 修约再除 2 0. 2 修约，乘 5 修约再除 5 材料试验 一、 粗集料密度试验： 目的：①计算材料空隙率②作为配合比设计的原始资料 仪器：浸水天平、吊蓝、带溢流口的水槽、烘箱 试验准备：1、试样过 4.75mm 筛（较细集料过 2.36mm 筛） 2、浸水后漂洗干净 步骤：1、试样浸水 24h；2、吊篮浸入水槽，将天平调零；3、调节水温 15-25 度，称取试样水中重 m w ;4、将集料倒入拧干的湿毛巾，擦至表面看不到发亮水迹，达饱和面干状态；5、称取饱和面干质量 m f ;6、烘干，称取烘干质量 m a 。 表观密度γ a =m a/ （m a -m w ）×ρ T ; 表干密度γ s =m f/ （m f -m w ）×ρ T ; 毛体积密度γ b =m a/ （m f -m w ）×ρ T ; 允许差：两次结果相差不得超过 0.02. 二、 砼用粗集料针片状颗：渴匝椋ü孀家欠ǎ 目的：1、测定大于 4.75mm 颗粒的总含量；2、评价粗集料的形状，推测抗压碎能力，评定其工程性质；3、评价石料厂的生产水平。 仪器：砼集料针状和片状规准仪、天平、台秤、标准套筛。 步骤：1、将风干试样用四分法缩分至需用量，称重 m o 。2、目测挑出有可能属于针片状的，用规准仪逐粒进行鉴定，挑出长度大于相应孔宽不能通过的为针状颗粒。3、进行片状鉴定，挑出厚度小于相应孔宽能通过者为片状颗粒。4、称出片状和针状的总质量 m 1 。 结果计算：针片状颗：浚%）= m 1 / m 0 ×100 沥青混合料用粗集料针片状颗：渴匝椋ㄓ伪昕ǔ叻ǎ 步骤：1、采集试样；2、四分法取 1000g 左右；3、过 4.75mm筛，称取筛上质量 m o ，数量不少于 800g,并不少于 100 个；4、目测挑出可能是的，逐个用卡尺量测长度和厚度，将长厚之比≥3 的挑出，判定为针片状颗粒，称质量 m 1 。 结果整理：取两次平均值。若两次之差＜平均值的 20%，取平均值作为结果；若≥平均值的 20%，应追加一次，取三次的平均值为结果。 三、 集料压碎试验： 目的：1、测定粗集料抵抗压碎能力；2、评价承载能力和强度，评定其工程中的适应性。 仪器：压力试验机、压碎指标值测定仪、天平、方孔筛、金属量筒、金属捣棒。 步骤：1、试样过筛，取 13.2mm 和 9.5mm 之间的试样，三组各 3000g；2、将试样按大致相等的数量分三层倒入压碎值试模、整平，每层捣实 25 次，使捣实后试样在试筒内的深度为100mm,将顶层整平，称取试样质量 m 0 ；3、将承压柱压在试样上，放压力机上；4、开动压力机，在 10min 内加载到 400KN，稳压 5s，卸载；5、将试样倒出过 2.36mm 筛；6、称取筛下质量 m 1 。 计算：压碎值= m 1 / m 0 ×100，取三次试验结果的平均值作为压碎值的测定值。 四、 洛衫机磨耗试验 目的：标准条件下测其抗摩擦、抗冲击能力 仪器：磨耗机、1.7MM 方孔筛 步骤：1：水冲洗、烘干 2：称量、备料； 3：将料装入，装入钢球、调零计数器 4；开始试验 5：取出料过 1。7MM（沥青砼）2.0mm（水泥砼）筛、水洗筛余料上的粉、烘干称重。 允许差：两次结果相差不得超过 2% 五、细集料表观相对密度 目的：测表观，鉴定其品质、为配合比提供参数 仪器：500ml 容量瓶 步骤：1：烘干取 650g 2: 称取 300g m o 3：先装入一部分水，把料装进去，摇动排气泡，静止 24h 4: 用滴管加水与刻线平齐，称重 m 2 5：称空瓶加水质量 m 1 计算：表观= m o /（m o + m 1 —m 2 ） 允许差：两次结果相差不得超过 0 0 。 01 六、 细集料筛析 方法：水洗法 仪器：方孔筛、天平 步骤：1：取烘干料 500g 2：用 1。18 和 0.075 组成套筛水洗 3: 收集、烘干、称重 允许差：两次结果相差不得超过 0.2