上一章主要介绍了土的含水率试验(烘干法和酒精燃烧法),这对于土的土石方施工预控具有重要的价值,即当填料含水率在最佳含水率附近时,压实度容易达到设计要求,否则压实度很难达到设计要求。同时,作为石方施工预控指标的不均匀系数(依据级配试验得出)也是非常重要指标,本章将论述土的颗粒级配试验。 — 1 — 目的、依据、和适用范围 本试验法适用于分析粒径大于0.075mm的土颗粒组成。对于粒径大于60mm的土样,本试验方法不适用。
上一章主要介绍了土的含水率试验(烘干法和酒精燃烧法),这对于土的土石方施工预控具有重要的价值,即当填料含水率在最佳含水率附近时,压实度容易达到设计要求,否则压实度很难达到设计要求。同时,作为石方施工预控指标的不均匀系数(依据级配试验得出)也是非常重要指标,本章将论述土的颗粒级配试验。
目的、依据、和适用范围
本试验法适用于分析粒径大于0.075mm的土颗粒组成。对于粒径大于60mm的土样,本试验方法不适用。
本试验方法参照的标准为《公路土工试验规程》(JTG E40—2007)。
仪器设备
(1)标准筛:粗筛(圆孔):孔径为60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm;细筛:孔径为2mm、1.0mm、0.5mm、0.25mm、0.075mm。
(2)天平:称量5000g,感量5g;称量1000g,感量1g;称量200g,感量0.2g。
(3)振筛机。
(4)其它:烘箱、筛刷、烧杯、木碾、研钵及杵等。
试验步骤
(1)试样
小于2mm颗粒的土100~300g;
最大粒径小于10mm的土300~900g;
最大粒径小于20mm的土1000~2000g;
最大粒径小于40mm的土2000~4000g;
最大粒径大于40mm的土4000g以上。
按规定称取试样,将试样分批过2mm筛。
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。
2mm筛下的土如数量过多,可用四分法缩分至100~800g。将试样从大到小的次序通过小于2mm的各级细筛,可用振筛机进行振摇。振摇时间一般为10~15min。
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。
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%。
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筛上的土不超过试样总质量的10%,可省略粗筛分析。
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。如土样过多时,用四分法称取代表性土样。
将试样置于盛有清水的盆中,浸泡并搅拌,使粗细颗粒分散。
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。
通过2mm筛下的混合液存放在盆中,待稍沉淀,将上部悬液过0.075mm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0.075mm筛上,用水冲洗,直到筛上仅留大于0.075mm净砂为止。
将大于0.075mm的净砂烘干称量,并进行细筛分析。
将大于2mm颗粒及2~0.075mm的颗粒质量从原称量的总质量中减去,即为小于0.075mm颗粒质量。
如果小于0.075mm颗粒质量超过总土质量的10%,有必要时,将这部分土烘干、取样,另做密度计或移液管分析。
数据整理
(1)计算公式
(1)
B——试样的总质量(g)。
(2)
P——粒径小于2mm的颗粒质量百分数(%)。
在半对数坐标纸上,以小于某粒径的颗粒质量百分数为纵坐标,以粒径(mm)为横坐标,绘制颗粒大小级配曲经,求出各粒组的颗粒质量百分数,以整数(%)表示。
d10——有效粒径,即土中小于该粒径的颗粒质量为10%的粒径(mm)。
(4)
(2)记录表格见表1
(3)精密度和允许差
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%。
(4)评价
(5)报告
结语
不均匀系数反映大小不同粒组的分布情况,不均匀系数越大,表示土粒大小分布范围大,土的级配良好,施工时容易密实。
一般认为,不均匀系数小于5时,称为均粒土,其级配不好,施工时不容易密实;不均匀系数大于10时,称为级配良好的土。
当同时满足不均匀系数大于5,和曲率系数1~3这两个条件时,土为级配良好的土。
因此在土石方施工时,必须对爆破的土石方进行控制,意思就是不均匀系数和曲率系数要满足级配良好的要求,只有这样,才能使土石方施工有序高效开展,否则其压实度或者固体体积率就很难达到设计要求。