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mastercamx外形铣削加工工艺与设计_数控专业毕业设计论文
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公路工程试验检测培训讲义
公路工程试验检测培训讲义 公路工程试验检测培训讲义2011 年 3 月 10 日土工试验 土工试验试验一、试样制备一、概述 试样的制备是获得正确的试验成果的前提， 为保证试验成果的可靠性以及试验数据的可 比性，应具备一个统一的试样制备方法和程序。 试样的制备可分为原状土的试样制备和扰动土的试样制备。 对于原状土的试样制备主要 包括土样的开启、描述、切取等程序；而扰动土的制备程序则主要包括风干、碾散、过筛、 分样和贮存等预备程序以及击实等制备程序， 这些程序步骤的正确与否， 都会直接影响到试 验成果的可靠性，因此，试样的制备是土工试验工作的首要质量要素。 二、仪器设备 试样制备所需的主要仪器设备，包括： （1）孔径 0.5mm、2mm 和 5mm 的细筛； （2）孔径 0.075mm 的洗筛； （3）称量 10kg、最小分度值 5g 的台秤； （4）称量 5000g、最小分度值 1g 和称量 200g、最小分度值 0.01g 的天平； （5）不锈钢环刀（内径 61.8mm、高 20mm；内径 79.8mm、高 20mm 或内径 61.8mm、 高 40mm） ； （6）击样器：包括活塞、导筒和环刀； （7）其他：切土刀、钢丝锯、碎土工具、烘箱、保湿器、喷水设备、凡士林等。 三、试样制备 （一）原状土试样的制备步骤 1、将土样筒按标明的上下方向放置，剥去蜡封和胶带，开启土样筒取土样。 2、检查土样结构，若土样已扰动，则不应作为制备力学性质试验的试样。 3、根据试验要求确定环刀尺寸，并在环刀内壁涂一薄层凡士林，然后刃口向下放在土 样上，将环刀垂直下压，同时用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削直至土样高出环刀， 制样时不得扰动土样。 4、采用钢丝锯或切土刀平整环刀两端土样，然后擦净环刀外壁，称环刀和土的总质量。 5、切削试样时，应对土样的层次、气味、颜色、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述。 6、从切削的余土中取代表性试样，供测定含水率以及颗粒分析、界限含水率等试验之 用。 7、 原状土同一组试样间密度的允许差值不得大于 0.03g/cm3， 含水率差值不宜大于 2%。 （二）扰动土试样的制备步骤 1、扰动土试样的备样步骤（1）将土样从土样筒或包装袋中取出，对土样的颜色、气味、夹杂物和土类及均匀程 度进行描述，并将土样切成碎块，拌和均匀，取代表性土样测定含水率。 （2）先将土样风干或烘干，然后将风干或烘干土样放在橡皮板上用木碾碾散，对不含 砂和砾的土样，可用碎土器碾散，但在使用碎土器时应注意不得将土粒破碎。 （3）将分散后的土样根据试验要求过筛。对于物理性试验土样，如液限、塑限等试验， 过 0.5mm 筛；对于力学性试验土样，过 2mm 筛；对于击实试验土样，过 5mm 筛。对于含 细粒土的砾质土，应先用水浸泡并充分搅拌，使粗细颗粒分离后，再按不同试验项目的要求 进行过筛。 2、扰动土试样的制样步骤 （1）试样制备的数量视试验需要而定，一般应多制备 1~2 个试样以备用。 （2）将碾散的风干土样通过孔径 2mm 或 5mm 的筛，取筛下足够试验用的土样，充分 拌匀，并测定风干含水率，然后装入保湿缸或塑料袋内备用。 （3）根据环刀容积及所要求的干密度，按式（1-1）计算试样制备所需的风干土质量：m0 = (1 + 0.01w0 ) ρ d V式中（1-1）m0 ―制备试样所需的风干含水率时的土样质量（g） ；w0―风干含水率（%） ；ρ d ―试样所要求的干密度（g/cm3） ；V ―试样体积（cm3） 。（4）根据试样所要求的含水率，按式（1-2）计算制备试样所需的加水量：mw =式中m0 × 0 . 01 ( w 1 ? w 0 ) 1 + 0 . 01 w 0（1-2）m w ―制备试样所需要的加水量（g） ；w1 ―试样所要求的含水率（%） ；（5）称取过筛的风干土样平铺于搪瓷盘内，根据式（1-2）计算得到的加水量，用量筒 量取，并将水均匀喷洒于土样上，充分拌匀后装入盛土容器内盖紧，润湿一昼夜。 （6）测定润湿土样不同位置处的含水率，不应少于两点，一组试样的含水量与要求的 含水量之差不得大于±1%。 （7）扰动土试样的制备，可采用击样法、压样法和击实法。 击样法 将根据环刀容积和要求干密度所需质量的湿土， 倒入装有环刀的击样器内， 击实到所需 密度，然后取出环刀。压样法 将根据环刀容积和要求干密度所需质量的湿土， 倒入装有环刀的压样器内， 采用静压力 通过活塞将土样压紧到的所需密度，然后取出环刀。 击实法 采用击实仪，将土样击实到所需的密度，用推土器推出，然后将环刀内壁涂一薄层凡士 林，刃口向下放在土样上，将环刀垂直向下压，边压边削，直至土样伸出环刀为止，削去两 端余土并修平。 （8）擦净环刀外壁，称环刀和试样总质量，准确至 0.1g，同一组试样的密度与要求的 密度之差不得大于±0.01g/cm3。 （9）对不需要饱和，且不立即进行试验的试样，应存放在保湿器内备用。 四、试样饱和 土的孔隙逐渐被水填充的过程称为饱和， 当土中孔隙全部被水充满时， 该土则称为饱和 土。 根据土样的透水性能， 试样的饱和可分别采用浸水饱和法、 毛细管饱和法和真空抽气饱 和法三种方法。 （1）对于粗粒土，可采用直接在仪器内对试样进行浸水饱和法的方法； （2）对于渗透系数大于 10-4cm/s 的细粒土，可采用毛细管饱和法； （3）对于渗透系数小于、等于 10-4cm/s 的细粒土，可采用真空抽气饱和法。 （一）试样饱和步骤 1、毛细管饱和法 （1）选用框式饱和器，在装有试样的环刀上、下面分别放滤纸和透水石，装入饱和器 内，并通过框架两端的螺丝将透水石、环刀夹紧。 （2）将装好试样的饱和器放入水箱内，注入清水，水面不宜将试样淹没，以使土中气 体得以排出。 （3）关上箱盖，浸水时间不得少于两昼夜，以使试样充分饱和。 （4）试样饱和后，取出饱和器，松开螺母，取出环刀擦干外壁，取下试样上下的滤纸， 称环刀和试样的总质量，准确至 0.1g，并计算试样的饱和度，当饱和度低于 95%时，应继 续饱和。 2、抽气饱和法 （1）选用重叠式或框式饱和器和真空饱和装置。在重叠式饱和器下夹板的正中，依次 放置透水石、滤纸、带试样的环刀、滤纸、透水石，如此顺序重复，由下向上重叠到拉杆高 度，将饱和器上夹板盖好后，拧紧拉杆上端的螺母，将各个环刀在上、下夹板间夹紧。 （2）将装有试样的饱和器放入真空缸内，真空缸和盖之间涂一薄层凡士林，并盖紧。 （3）将真空缸与抽气机接通，启动抽气机，当真空压力表读数接近当地一个大气压力值后，继续抽气不少于 1h，然后微开管夹，使清水由引水管徐徐注入真空缸内。在注水过 程中，微调管夹，以使真空气压力表读数基本保持不变。 （4）待水淹没饱和器后，即停止抽气，开管夹使空气进入真空缸，静止一段时间，对 于细粒土，为 10h 左右，借助大气压力，从而使试样充分饱和。 （5）打开真空缸，从饱和器内取出带环刀的试样，称环刀和试样总质量，并计算试样 的饱和度，当饱和度低于 95%时，应继续抽气饱和。（a）框式 1-夹板 图 1-1 饱和器 2 -透水板 3-环刀（b）叠式 4-拉杆图 1-2 真空饱和装置 1-二通阀 2-橡皮塞 3-真空缸 4-管夹 5-引水管 6-盛水器 7-饱和器 8-排气管 9-接抽气机（二）饱和度计算 试样的饱和度可按式（1-3）计算：Sr =( ρ ? ρ d )G s ρd e或Sr =wGs e（1-3）式中： S r ―试样的饱和度（%） ；w ― 试样饱和后的含水量（%） ； ρ ―试样饱和后的密度（g/cm3） ；ρ d ―试样的干密度（g/cm3） ；Gs ―土粒比重；e ―试样的孔隙比。实验二、含水率试验一、概述 土的含水率 w 是指土在温度 105~110℃下烘干至恒量时所失去的水质量与达到恒量后 干土质量的比值，以百分数表示。 含水率是土的基本物理性质指标之一，它反映了土的干、湿状态。含水率的变化将使土 物理力学性质发生一系列变化，它可使土变成半固态、可塑状态或流动状态，可使土变成稍 湿状态、很湿状态或饱和状态，也可造成土在压缩性和稳定性上的差异。含水率还是计算土 的干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等不可缺少的依据，也是建筑物地基、路堤、土坝等 施工质量控制的重要指标。 二、试验方法及原理 含水率试验方法有烘干法、酒精燃烧法、比重法、碳化钙气压法、炒干法等，其中以烘 干法为室内试验的标准方法。再此仅介绍烘干法和酒精燃烧法。 （一）烘干法 烘干法是将试样放在温度能保持 105~110℃的烘箱中烘至恒量的方法， 是室内测定含水 率的标准方法。 1、仪器设备 （1）保持温度为 105~110℃的自动控制电热恒温烘箱； （2）称量 200g、最小分度值 0.01g 的天平； （3）玻璃干燥缸； （4）恒质量的铝制称量盒 2 个。 2、操作步骤 （1）称盒加湿土质量： 从土样中选取具有代表性的试样 15~30g （有机质土、 砂类土和整体状构造冻土为 50g） ， 放入称量盒内，立即盖上盒盖，称盒加湿土质量，准确至 0.01g。 （2）烘干土样： 打开盒盖，将试样和盒一起放入烘箱内，在温度 105~110℃下烘至恒量。试样烘至恒量的时间，对于粘土和粉土宜烘 8~10h，对于砂土宜烘 6~8h。对于有机质超过干土质量 5%的 土，应将温度控制在 65~70℃的恒温下进行烘干。 （3）称盒加干土质量：将烘干后试样和盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入干燥器内冷 却到室温。将试样和盒从干燥器内取出，称盒加干土质量，准确至 0.01g。 3、成果整理 按式（2-1）计算含水率：w=式中m1 ? m2 × 100% m 2 ? m0（2-1）w ―含水率（%） ，精确至 0.1%；m1 ―称量盒加湿土质量（g） ； m2 ―称量盒加干土质量（g） ；m0 ―称量盒质量（g） 。含水量试验须进行二次平均测定， 每组学生取两次土样测定含水量， 取其算术平均值作 为最后成果。但两次试验的平均差值不得大于下列规定： 含水率测定的平行差值 含水率（%） &10 &40 ≥40 允许平行差值（%） 0.5 1 24、试验记录 烘干法测含水率的试验记录见表 2-1。 （二）酒精燃烧法 酒精燃烧法是将试样和酒精拌合，点燃酒精，随着酒精的燃烧使试样水分蒸发的方法。 酒精燃烧法是快速简易且较准确测定细粒土含水率的一种方法， 适用于没有烘箱或土样较少 的情况。 1、仪器设备 （1）恒质量的铝制称量盒； （2）称量 200g、最小分度值 0.01g 的天平； （3）纯度 95%的酒精； （4）滴管、火柴和调土刀。 2、操作步骤（1） 从土样中选取具有代表性的试样 （粘性土 5~10g， 砂性土 20~30g） 放入称量盒内， ， 立即盖上盒盖，称盒加湿土质量，准确至 0.01g。 （2）打开盒盖，用滴管将酒精注入放有试样的称量盒内，直至盒中出现自由液面为止， 并使酒精在试样中充分混合均匀。 （3）将盒中酒精点燃，并烧至火焰自然熄灭。 （4）将试样冷却数分钟后，按上述方法再重复燃烧二次，当第三次火焰熄灭后，立即 盖上盒盖，称盒加干土质量，准确至 0.01g。 3、成果整理 酒精燃烧法试验同样应对两个试样进行平行测定，其含水率计算见式（2-1） ，含水率允 许平行差值与烘干法相同。 4、试验记录 酒精燃烧法测含水率的试验记录见表 2-1。表 2-1 工程名称 工程编号 试验日期 试 盒质 样 编 号 土样 说明 盒 量 号 （g） （g） （g） 土质量 土质量 质量 盒加湿 盒加干 湿土含水率试验记录 试验者 计算者 校核者 平均 干土 质量 （g） 含水 率 （%） 含水 率 （%） 备 注（g）三、注意事项 1、打开试样后应立即称湿土质量，以免水分 蒸按发。 2、土样必须按要求烘至恒重，否则会影响测试精度。 3、烘干的试样应冷却后再称量，以防止热土吸收空气中的水分，避免天平受热不均影 响称量精度。实验三、密度试验一、概述 土的密度是指土的单位体积质量，是土的基本物理性质指标之一，其单位为 g/cm 。土 的密度反映了土体结构的松紧程度，是计算土的自重应力、干密度、孔隙比、孔隙度等指标 的重要依据，也是挡土墙压力计算、土坡稳定性验算、地基承载力和沉降量估算以及路基路 面施工填土压实度控制的重要指标之一。 当用国际单位制计算土的重力时，由土的质量产生的单位体积的重力称为重力密度γ，3 简称重度，其单位是 kN / m 。重度由密度乘以重力加速度求得，即 γ = ρg 。3土的密度一般是指土的湿密度 ρ ，相应的重度称为湿重度 γ ，除此以外还有土的干密 度ρ d 、饱和密度 ρ sat 和有效密度 ρ ′ ，相应的有干重度 γ d 、饱和重度 γ sat 和有效重度 γ ′ 。试验目的：测定土的密度。二、试验方法及原理 密度试验方法有环刀法、蜡封法、灌水法和灌砂法等。对于细粒土，宜采用环刀法；对 于易碎裂、难以切削的土，可用蜡封法；对于现场粗粒土，可用灌水法或灌砂法。 （一）环刀法 环刀法就是采用一定体积环刀切取土样并称土质量的方法， 环刀内土的质量与环刀体积 之比即为土的密度。 环刀法操作简便且准确， 在室内和野外均普遍采用， 但环刀法只适用于测定不含砾石颗 粒的细粒土的密度。 1、仪器设备 ，高 20mm， （1）恒质量环刀，内径 6.18cm（面积 30cm ）或内径 7.98cm（面积 50cm ） 壁厚 1.5mm； （2）称量 500g、最小分度值 0.1g 的天平； （3）切土刀、钢丝锯、毛玻璃和圆玻璃片等。 2、操作步骤 （1）按工程需要取原状土或人工制备所需要求的扰动土样，其直径和高度应大于环刀2 2的尺寸，整平两端放在玻璃板上。 （2）在环刀内壁涂一薄层凡士林，将环刀的刀刃向下放在土样上面，然后用手将环刀 垂直下压，边压边削，至土样上端伸出环刀为止，根据试样的软硬程度，采用钢丝锯或修土 刀将两端余土削去修平，并及时在两端盖上圆玻璃片，以免水分蒸发。 （3）擦净环刀外壁，拿去圆玻璃片，然后称取环刀加土质量，准确至 0.1g。 3、成果整理 按式（3-1）或式（3-2）分别计算湿密度和干密度：ρ=m m2 ? m1 = V V（3-1）ρd =式中ρ1 + 0.01w（3-2）3 ρ ―湿密度（g/cm3） ，精确至 0.01g/cm ；ρ d ―干密度（g/cm3） 3 ，精确至 0.01g/cm ；m ―湿土质量（g） ；m2 ―环刀加湿土质量（g） ； m1 ―环刀质量（g） ；w ―含水率（%） ；V ―环刀容积（cm3） 。环刀法试验应进行两次平行测定，两次测定的密度差值不得大于 0.03 g/cm3 并取其两 次测值的算术平均值。 注意事项 （1）制备原状土样时，环刀内壁涂一薄层凡士林，用环刀切取试样时，环刀应垂直均 匀下压，以防环刀内试样的结构被扰动，同时用切土刀沿环刀外侧切削土样，用切土刀或钢 丝锯整平环刀两端土样。 （2）夏季室温高时，应防止水分蒸发，可用玻璃片盖住环刀上、下 El，但计算时应 扣除玻璃片的质量。 （3）需进行平行测定，要求两次差值不大于 0．03~cm3，否则重做。结果取两次试验 结果的平均值。 5．成果整理 （1）写出试验过程。 （2）确定土的密度。 4、试验记录 密度试验记录见表 3-1。三、注意事项 1、应严格按照实验步骤用环刀取土样，不得急于求成，用力过猛或图省事了消成土柱， 这样易使土样开裂扰动，结果事倍功半。 2、修平环刀两端余土时，不得在试样表面往返压抹。对软土宜先用钢丝锯将土样锯成 几段，然后用环刀切取。表 3-1 工程名称 工程编号 试验日期 试 土 环 样 样 刀 编 类 号 号 别 量 （g） 土质 （g） （g） （cm ）3密度试验记录表（环刀法） 密度试验记录表（环刀法） 试验者 计算者 校核者环刀 环刀 加湿 质量 质量 容积 湿土 环刀 湿密度 （g/cm ） （g/cm ）3 3平均 含水 干密度3平 率 （%） （g/cm ）均湿密度干密度 （g/cm ）3实验四 液限和塑限试验一、概述 粘性土的状态随着含水率的变化而变化，当含水率不同时，粘性土可分别处于固态、半 固态、 可塑状态及流动状态， 粘性土从一种状态转到另一种状态的分界含水率称为界限含水 率。土从流动状态转到可塑状态的界限含水率称为液限 wL ；土从可塑状态转到半固体状态 的界限含水率称为塑限wp；土由半固体状态不断蒸发水分，则体积逐渐缩小，直到体积不再缩小时的界限含水率称为缩限 土的塑性指数ws 。Ip是指液限与塑限的差值，由于塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘性土特征的各种重要因素，因此，粘性土常按塑性指数进行分类。界限含水率试验要求土的颗粒粒径小于 0.5mm，且有机质含量不超过 5%，且宜采用天 然含水率试样，但也可采用风干试样，当试样含有粒径大于 0.5mm 的土粒或杂质时，应过 0.5mm 的筛。 二、液限试验 液限是区分粘性土可塑状态和流动状态的界限含水率，测定土的液限主要有圆锥仪法、 碟式仪法等试验方法， 也可采用液塑限联合测定法测定土的液限。 这里介绍圆锥仪液限试验。 圆锥仪液限试验 圆锥仪液限试验就是将质量为 76g 圆锥仪轻放在 2 1 3 试样的表面，使其在自重作用下沉入土中，若圆锥体 经过 5s 恰好沉入土中 10mm 深度，此时试样的含水率 就是液限。 4 1、仪器设备 （1）圆锥液限仪（图 4-1） ，主要有三个部分： 5图 4-1 锥式液限仪（单位：mm） 1-锥身；2-手柄；3-平衡装置；4-试杯； 5-底座①质量为 76g 且带有平衡装置的圆锥，锤角 30°，高 25mm，距锥尖 10mm 处有环状刻度；②用金属材料或 有机玻璃制成的试样杯，直径不小于 40mm，高度不小 于 20mm；③硬木或金属制成的平稳底座； （2）称量 200g、最小分度值 0.01g 的天平；（3）烘箱、干燥器； （4）铝制称量盒、调土刀、小刀、毛玻璃板、滴管、吹风机、孔径为 0.5mm 标准筛、 研体等设备。 2、操作步骤 （1）选取具有代表性的天然含水率土样或风干土样，若土中含有较多大于 0.5mm 的颗 粒或夹有多量的杂物时，应将土样风干后用带橡皮头的研杵研碎或用木棒在橡皮板上压碎， 然后再过 0.5mm 的筛。 （2）当采用天然含水率土样时，取代表性土样 250g，将试样放在橡皮板上用纯水将土 样调成均匀膏状，然后放入调土皿中，盖上湿布，浸润过夜。 （3）将土样用调土刀充分调拌均匀后，分层装入试样杯中，并注意土中不能留有空隙， 装满试杯后刮去余土使土样与杯口齐平，并将试样放在底座上。 （4）将圆锥仪擦拭干净，并在锥尖上抹一薄层凡士林，两指捏住圆锥仪手柄，保持锥 体垂直，当圆锥仪锥尖与试样表面正好接触时，轻轻松手让锥体自由沉入土中。 （5）放锥后约经 5s，锥体入土深度恰好为 10mm 的圆锥环状刻度线处，此时土的含水 率即为液限。 （6）若锥体入土深度超过或小于 10mm 时，表示试样的含水率高于或低于液限，应该用小刀挖去粘有凡士林的土， 然后将试样全部取出， 放在橡皮板或毛玻璃板上， 根据试样的干、 湿情况，适当加纯水或边调边风干重新拌和，然后重复（3）~（5）试验步骤。 （7）取出锥体，用小刀挖去粘有凡士林的土，然后取锥孔附近土样约 10~15g，放入称 量盒内，测定其含水率。 3、成果整理 按式（4-1）计算液限：wL =式中m2 ? m1 × 100% m1 ? m0（4-1）wL ―液限（%） ，精确至 0.1%； m1 ―干土加称量盒质量（g） ； m2 ―湿土加称量盒质量（g） ；m0 ―称量盒质量（g） 。液限试验需进行两次平行测定，并取其算术平均值，其平行差值不得大于 2%。 4、试验记录 圆锥仪液限试验记录见表 4-1。表 4-1 工程名称 工程编号 试验日期 试 样 编 号 盒 号 盒加 湿土 质量 （g） 盒加 干土 质量 盒质 量圆锥仪液限试验记录表 试验者 计算者 校核者 水质 干土 量 质量 （g） （%） 平均值 （%） 备注 液限 液 限（g）（g）（g）三、塑限试验 塑限是区分粘性土可塑状态与半固体状态的界限含水率， 测定土的塑限的试验方法主要 是滚搓法。滚搓法塑限试验就是用手在毛玻璃板上滚搓土条，当土条直径达 3mm 时产生裂 缝并断裂，此时试样的含水率即为塑限。 1、仪器设备 （1）200mm×300mm 的毛玻璃板； （2）分度值 0.02mm 的卡尺或直径 3mm 的金属丝； （3）称量 200g、最小分度值 0.01g 的天平； （4）烘箱、干燥器； （5）铝制称量盒、滴管、吹风机、孔径为 0.5mm 的筛等。 2、操作步骤 （1）取代表性天然含水率试样或过 0.5mm 筛的代表性风干试样 100g，放在盛土皿中加 纯水拌匀，盖上湿布，湿润静止过夜。 （2）将制备好的试样在手中揉捏至不粘手，然后将试样捏扁，若出现裂缝，则表示其 含水率已接近塑限。 （3）取接近塑限含水率的试样 8~10g，先用手捏成手指大小的土团（椭圆形或球形） ， 然后再放在毛玻璃上用手掌轻轻滚搓， 滚搓时应以手掌均匀施压于土条上， 不得使土条在毛 玻璃板上无力滚动，在任何情况下土条不得有空心现象，土条长度不宜大于手掌宽度，在滚 搓时不得从手掌下任何一边脱出。 （4）当土条搓至 3mm 直径时，表面产生许多裂缝，并开始断裂，此时试样的含水率即 为塑限。若土条搓至 3mm 直径时，仍未产生裂缝或断裂，表示试样的含水率高于塑限；或者 土条直径在大于 3mm 时已开始断裂，表示试样的含水率低于塑限，都应重新取样进行试验。 （5）取直径 3mm 且有裂缝的土条 3~5g，放入称量盒内，随即盖紧盒盖，测定土条的含 水率。 3、成果整理 按式（4-2）计算塑限wp =式中m2 ? m1 × 100% m1 ? m0―塑限（%） ，精确至 0.1%；（4-2）wpm1 ―干土加称量盒质量（g） ； m2 ―湿土加称量盒质量（g） ；m0 ―称量盒质量（g） 。（1）开关 （2）PVC 膜 （3）水平泡（4）机座 （5）位移传感器（6）试锥（7）托盘 （9）键盘 （10）LCD 显示器 （8）拨杆 （11）底脚螺丝塑限试验需进行两次平行测定，并取其算术平均值，其平行差值应≤2%。1、 试验记录表 4-2 工程名称 工程编号 试验日期 盒加 试样 编号 盒 号 湿土 质量 （g） 盒加 干土 质量 （g） （g） （g） （g） （%） 值 （%） 盒质 量 水质 干土 量 质量 平均 塑限 限 备注 滚搓法塑限试验记录表 试验者 计算者 校核者 塑四、液、塑限联合测定法 液、 塑限联合测定法是根据圆锥仪的圆锥入土深度与其相应的含水率在双对数坐标上具 有线性关系的特性来进行的。 利用圆锥质量为 76g 的液塑限联合测定仪测得土在不同含水率 时的圆锥入土深度，并绘制其关系直线图，在图上查得圆锥下沉深度为 10mm（或 17mm）所对应的含水率即为液限，查得圆锥下沉深度为 2mm 所对应的含水率即塑限。 1、仪器设备 （1）电脑液塑限联合测定仪 （2）分度值 0.02mm 的卡尺； （3）称量 200g、最小分度值 0.01g 的天平； （4）烘箱； （5）铝制称量盒、调土刀、孔径为 0.5mm 的筛、滴管、吹风机、凡士林等。 2、操作步骤 （1）取有代表性的天然含水率或风干土样进行试验。如土中含大于 0.5mm 的颗粒或夹 杂物较多时，可采用风干土样，用带橡皮头的研杵研碎或用木棒在橡皮板上压碎土块。试样 必须反复研碎，过筛，直至将可的土块全部通过 0.5mm 的筛为止。取筛下土样用三皿法或 一皿法进行制样。 ☆ 三皿法：用筛下土样 200g 左右，分开放入三个盛土皿中，用吸管加入不同数量的蒸 馏水或自来水，土样的含水量分别控制在液限、塑限以上和它们的中间状态附近。用调土刀 调匀，盖上湿布，放置 18h 以上。 ☆ 一皿法：取筛下土样 100g 左右，放入一个盛土皿中，按三皿法加水、调土、闷土， 将土样的含水率控制在塑限以上， 按第 2 条至 4 条进行第一点入土尝试和含水率测定。 然后 依次加水， 按上述方法进行第二点和第三点含水率和入土深度测定， 该两点土样的含水率应 分别控制在液限、塑限中间状态和液限附近，但加水后要充分搅拌均匀，闷土时间可适当缩 短。 （2）将制备好的土样充分搅拌均匀，分层装入土样试杯，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，刮成与杯边齐平。 （3）接通电源，调平机身，打开开关，装上锥体。 （4）将装好的土样的试杯放在升降座上，手推升降座上的拨杆，使试杯徐徐上升，土 样表面和锥体刚好接触，蜂鸣器报警，停止转动拨杆，按检测键，传感器清零，同时锥体立 刻自行下沉，5S 时液晶显示器上显示锥入深度，数据显示停留时间至少 5S，试验完毕，手 拿锥锥体向上，锥体复位（锥体上端有螺纹，可与测杆上螺纹相配） 。 （5）改变锥尖与土体接触位置（锥尖两次锥入位置距离不小于 1cm） ，重复 4 条步骤， 测得锥深入试样深度值，允许误差为 0.5mm，否则，应重做。 （6）去掉锥尖入土处的凡士林， 10g 以上的土样两个， 取 分别放入称量盒内， 称重（准 确至 0.01g） ，测定其含水量 w1 、 w2 （计算到 0.1%） 。计算含水量平均值 w 。 （7）重复（2）至（4）步骤，对其它两含水率土样进行试验，测其锥入深度和含水率。 3、成果整理 （1）按式（4-3）计算含水率：w=式中m1 ? m2 × 100% m 2 ? m0（4-3）w ―含水率（%） ，精确至 0.1%；m1 ―称量盒加湿土质量（g） ； m2 ―称量盒加干土质量（g） ；m0―称量盒质量（g） 。（2）按式（4-4）计算塑性指数I p = wL ? w p式中（4-4）Ip―塑性指数，精确至 0.1；wL ―液限（%） ；wp―塑限（%） 。（3）按式（4-5）计算液性指数IL =式中w0 ? w p Ip（4-5）I L ―液性指数，精确至 0.01；w0―天然含水率（%） 。4、注意事项 （1）在试验中，锥连杆下落后，需要重新提起时，只须将测杆轻轻上推到位，便可自 动锁住。 （2）试样杯放置到仪器工作平台上时，需轻轻平放，不与台面相互碰撞，更应避免其 他金属等硬物与工作平台碰撞，有助于保持平台的平度。 （3）每次试验结束后，都应取下标准锥，用棉花或布擦干，存放干燥处。 （4）配生块要在标准锥上面螺纹上拧紧到位，尽可能间隙小。 （5）做试验前后，都应该保证测杆清洁。 （6）如果电源电压不稳，出现“死机”现象，各功能键失去作用，请将电源关掉，过 了 3S 后，再重新启动即可。 5、试验记录表 4-3 工程名称液塑限联合测定法试验记录表 试验者工程编号 试验日期计算者 校核者试 圆锥下 样 沉深度 编 （mm） 号 号 盒盒加 湿土 质量 （g）盒加 盒 干土 质量 质量 （g） （g） （g） （g） （%） 质量 质量 率 （%） （%） 水 干土 含水 液限 塑限塑 性 指 数液 性 指 数实验五 颗粒分析试验一、概述 颗粒分析试验就是测定土中各种粒组所占该土总质量的百分数的试验方法， 可分为筛析 法和沉降分析法。其中沉降分析法又有密度计法和移液管法等。对于粒径大于 0.075mm 的 土粒可用筛分析的方法来测定， 而对于粒径小于 0.075mm 的土粒则用沉降分析方法来测定。 这里我们仅对筛析法进行介绍。 二、筛析法 筛析法就是将土样通过各种不同孔径的筛子， 并按筛子孔径的大小将颗粒加以分组， 然 后再称量并计算出各个粒组占总量的该土总质量的百分数。 筛析法是测定土的颗粒组成最简 单的一种试验方法，适用于粒径小于、等于 60mm，大于 0.075mm 的土。 （一）仪器设备 1、分析筛； ①圆孔粗筛，孔径为 60mm，40mm，20mm，10mm，5mm 和 2mm。 ②圆孔细筛，孔径为 2mm，1mm，0.5mm，0.25mm，0.075mm。 2、称量 1000g、最小分度值 0.1g 的天平；称量 200g、最小分度值 0.01g 的天平； 3、振筛机； 4、烘箱、量筒、漏斗、研钵、瓷盘、不锈钢勺等。（二）操作步骤 先用风干法制样，然后从风干松散的土样中，按表 5-1 称取代表性的试样，称量准确至 0.1g，当试样质量超过 500g 时，称量应准确至 1g。 表 5-1 颗粒尺寸（mm） ＜2 ＜10 ＜20 ＜40 ＜60 筛析法取样质量 取样质量（g） 100~300 300~00 00 以上1、无粘性土 （1）将按表 5-1 称取的试样过孔径为 2mm 的筛，分别称取留在筛子上和已通过筛子孔 径的筛子下试样质量。当筛下的试样质量小于试样总质量的 10%时，不作细筛分析；当筛 上的试样质量小于试样总质量的 10%时，不作粗筛分析。 （2）取 2mm 筛上的试样倒入依次叠好的粗筛的最上层筛中，进行粗筛筛析，然后再 取 2mm 筛下的试样倒入依次叠好的细筛的最上层筛中，进行细筛筛析。细筛宜置于振筛机 上进行震筛，振筛时间一般为 10~15min。 （3）按由最大孔径的筛开始，顺序将各筛取下，称留在各级筛上及底盘内试样的质量， 准确至 0.1g。 （4）筛后各级筛上及底盘内试样质量的总和与筛前试样总质量的差值，不得大于试样 总质量的 1%。 2、含有细粒土颗粒的砂土 （1）将按 5-1 表称取的代表性试样，置于盛有清水的容器中，用搅棒充分搅拌，使试 样的粗细颗粒完全分离。 （2）将容器中的试样悬液通过 2mm 的筛，取留在筛上的试样烘至恒量，并称烘干试 样质量，准确至 0.1g。 （3）将粒径大于 2mm 的烘干试样倒入依次叠好的粗筛的最上层筛中，进行粗筛筛析。 按由最大孔径的筛开始，顺序将各筛取下，称留在各级筛上及底盘内试样的质量，准确至 0.1g。 （4）取通过 2mm 筛下的试样悬液，用带橡皮头的研杆研磨，然后再过 0.075mm 筛， 并将留在 0.075mm 筛上的试样烘干至恒量，称烘干试样质量，准确至 0.1g。 （5）将粒径大于 0.075mm 的烘干试样倒入依次叠好的细筛的最上层筛中，进行细筛筛析。细筛宜置于振筛机上进行震筛，振筛时间一般为 10~15min。 （6）当粒径小于 0.075mm 的试样质量大于试样总质量的 10%时，应采用密度计法或移 液管法测定小于 0.075mm 的颗粒组成。 （三）成果整理 1、小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比可按式（5-1）计算：X =mA dx mB（5-1）式中 X―小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比（%） ；m A ―小于某粒径的试样质量（g） ； mB ―当细筛分析时为所取的试样质量；当粗筛分析时为试样总质量（g） ；d x ―粒径小于 2mm 的试样质量占试样总质量的百分比（%） 。2、制图 以小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比为纵坐标，以颗粒粒径为对数横坐标， 在单对数坐标上绘制颗粒大小分布曲线。见图 5-1。 3、按式（5-2）计算不均匀系数：Cu =式中d 60 d10（5-2）Cu―不均匀系数； ―限制粒径， 在颗粒大小分布曲线上小于该粒径的土含量占土总质量 60%的粒径；d 60d 10 ―有效粒径， 在颗粒大小分布曲线上小于该粒径的土含量占土总质量 10%的粒径。4、按式（5-3）计算曲率系数：Cc =式中2 d 30 d 60 d 10（5-3）C c ―曲率系数； d 30 ―在颗粒大小分布曲线上小于该粒径的土含量占土总质量 30%的粒径。5、试验记录 筛析法颗粒分析试验记录见表 5-2。表 5-2 工程名称 工程编号颗粒大小分析试验记录（筛析法） 试验者 计算者试验日期 风干土质量= 2mm 筛上土质量= 2mm 筛下土质量= 孔径 筛号 （mm） 质量（g） （g） g； g； g； 累计留筛土 的土质量校核者 小于 0.075mm 的土占总土质量百分数= 小于 2mm 的土占总土质量百分数 % % g 小于该孔径 的总土质量 百分数（%）dx =细筛分析时所取试样质量= 小于该孔径 小于该孔径 的土质量百 分数（%）底盘总计大于粒径之土质量百分数（%） 0.0010.010.1110100 小于粒径之土质量百分数（%）图 5-1 颗粒大小分布曲线粗中 砾细粗中 砂细 粉粒 粘粒试 样 粗粒土（&0.075mm） 编 号 &60 （%） 砾 （%） 砂 （%） Cu = d 60 / d102 Cc = d 30 / d 60 d10土 的 细粒土（&0.075mm） 分 类 0.075~0.05 0.05~0.05 &0.05土粒直径（mm ）实验六 固结试验一、概述 土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的性能。在工程中所遇到的压力（通常在 16kg/cm2 以内）作用下，土的压缩可以认为只是由于土中孔隙体积的缩小所致（此时孔隙 中的水或气体将被部分排出） ，至于土粒与水两者本身的压缩性则极微小，可不考虑。 压缩试验是为了测定土的压缩性， 根据试验结果绘制出孔隙比与压力的关系曲线 （压缩 曲线） ，由曲线确定土在指定荷载变化范围内的压缩系数和压缩模量。 二、仪器设备 1、小型固结仪：包括压缩容器和加压设备两部分，环刀（内径Ф61.8mm，高 20mm， 面积 30cm2） ，单位面积最大压力 4kg/cm2；杠杆比 1：10。 2、测微表：量程 10mm，精度 0.01mm。 3、天平，最小分度值 0.01g 及 0.1g 各一架。图 6-1 固结仪示意图 1-水槽 2-护环 3-环刀 4-导环 5-透水石 6-加压上盖 7-位移计导杆 8-位移计架 9-试样 4、毛玻璃板、滤纸、钢丝锯、秒表、烘箱、削土刀、凡士林、透水石等。 三、操作步骤 1、按工程需要选择面积为 30cm2 的切土环刀，环刀内壁涂上一薄层凡士林，刀口应向 下放在原状土或人工制备的扰动土上，切取原状土样时应与天然状态时垂直方向一致。 2、小心边压边削，注意避免环刀偏心入土，应使整个土样进入环刀并凸出环刀为止， 然后用钢丝锯或修土刀将两端余土削去修平，擦净环刀外壁。 3、测定土样密度，并在余土中取代表性土样测定其含水率，然后用圆玻璃片将环刀两端盖上，防止水分蒸发。 4、在固结仪的固结容器内装上带有试样的切土环刀（刀口向下） ，在土样两端应贴上洁 净而润湿的滤纸，放上透水石，然后放入加压导环和加压板以及定向钢球。 5、检查各部分连接处是否转动灵活；然后平衡加压部分（此项工作由实验室代做） 。即 转动平衡锤，目测上杠杆水平时，将装有土样的压缩部件放到框架内上横梁下，直至压缩部 件之球柱与上横梁压帽之圆弧中心微接触。 6、横梁与球柱接触后，插入活塞杆，装上测微表，使测微表表脚接触活塞杆顶面，并 调节表脚， 使其上的短针正好对准 6 字， 再将测微表上的长针调整到零， 读测微表初读数R0。7、加载等级：按教学需要本次试验定为 0.5、1.0、2.0、3.0、4.0kg/cm2 五级；即 50、 100、 200、 300、 400Kpa 1Kpa=0.001N/mm2） （ 五级荷重系累计数值） 如第一级荷载 0.5kg/cm2 ， 需加砝码 1.5kg 以后三级依次计算准确后加入砝码，加砝码时要注意安全，防止砝码放置不 稳定而受伤。 8、每级荷载经 10 分钟记下测微表读数，读数精确到 0.01mm。然后再施加下一级荷载， 以此类推直到第五级荷载施加完毕，记录测微表读数 R1、R2、R3、R4、R5。 9、试验结束后，必须先卸下测微表，然后卸掉砝码，升起加压框架，移出压缩仪器， 取出试样后将仪器擦洗干净。 四、成果整理 1、按下式（6-1）计算试样的初始孔隙比e0 ：e0 =式中d s ? ρ w (1 + w0 )ρ0?1（6-1）d s ―土粒比重；ρ w ―水的密度，一般可取 1g/cm3；w0 ―试样初始含水率；ρ 0 ―试样初始密度（g/cm3） 。2、按下式（6-2）计算试样中颗粒净高hs ：hs =式中h0 1 + e0（6-2）h0 ―试样的起始高度，即环刀高度（mm） 。 Si 。3、计算试样在任一级压力 Pi（千帕）作用下变形稳定后的试样总变形量S i = R0 ? Ri ? S ie（6-3）式中R0 ―试验前测微表初读数（mm） ； Ri S ie―试样在任一级荷载 Pi 作用下变形稳定后的测微表读数（mm） ； ―各级荷载下仪器变形量（mm）（由实验室提供资料） 。 4、计算各级荷载下的孔隙比ei。eei = e0 ?e1 M1Si (1 + e0 ) h0（6-4）M2式中e0 ―试样初始孔隙比； h0 ―试样的起始高度（即环刀高度） （mm） ；e2αp1 p2 P(kPa)S i ―第 i 级荷载作用下变形稳定后的试样总变形量（mm） 。 5、绘制 e ~ p 压缩曲线（见图 6-2）图 6―2压缩曲线以孔隙比 e 为纵坐标，压力 p 为横坐标，可以绘出 e ~ p 关系曲线，此曲线称为压缩曲 线。 6、按式（6-5）计算某一压力范围内压缩系数 αα =式中e1 ? e 2 p 2 ? p 1 （Mpa-1）（6-5）p1 = 100kpa , p 2 = 200kpa 。采用 p =100～200kpa 压力区间相对应的压缩系数 α 1~ 2 来评价土的压缩性。α 值是判断 土的压缩性高低的一个重要指标。 α 1~ 2 的大小将地基土的压缩性分为以下三类：?1 当 α 1~ 2 ≥ 0.5Mpa 时，为高压缩性土；当 0.5Mpa?1& α 1? 2 ≥ 0.1Mpa ?1 时，为中压缩性土；?1当 α 1? 2 & 0.1Mpa 时，为低压缩性土。 7、计算某一荷载范围的压缩模量Es ：Es =式中1 + ei a（6-6）ei ―孔隙比 ； α ―压缩系数。8、试验记录与计算： 含水率试验记录 盒质 试样 编号 土样 说明 盒 量 号 （g） （g） （g） （g） （g） 土质量 土质量 质量 质量 盒加湿 盒加干 湿土 干土 含水率 （%） 平均含 备 水率 注 （%）密度试验记录 土 样 样 编 类 号 别 号 量 （g） 刀 土质 （g） （g） （cm ）3环刀 环 加湿 质量 质量 容积 环刀 湿土 环刀 湿密度 （g/cm ） （g/cm ）3 3平均 含水 干密度3平 率 （%） （g/cm ）均湿密度干密度 （g/cm ）3压缩曲线固结试验记录 工程编号： 试样编号： 仪器编号： 试验日期： 试样面积： 土粒相对密度 试验者：ds ： h0 ： 20 e0 ：g/cm mm3计算者： 校核者：试验前试样高度试验前孔隙比试样密度 ρ 及含水量 w 的测定记录见下面表格。 试验前ρ＝ g/cm3试验前ω=%压力（kg/cm ） 初读数 R0 1′ 2′ 8′ 10′20.5 6.0001.0 6.0002.0 6.0003.0 6.0004.0 6.000总变形量 R0－Ri（mm） 仪器总变形量 Sie（mm） 试样总变形量（mm） Si=R0-Ri-Sie 各级荷载作用下压缩稳定后 试样的孔隙比ei = e0 ? ( S i / h0 )(1 + e0 )a1?2 =e1 ? e2 = p 2 ? p1（Mpa ）-1该土为压缩性土实验七 直接剪切试验一、概述 直接剪切试验就是直接对试样进行剪切的试验， 简称直剪试验， 是测定土的抗剪强度的 一种常用方法，通常采用 4 个试样，分别在不同的垂直压力 p 下，施加水平剪切力，测得 试样破坏时的剪应力 τ ，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数内摩擦角 ? 和粘聚力 c 。 二、仪器设备 1、直剪仪。采用应变控制式直接剪切仪，如图所示，由剪切盒、垂直加压设备、剪切 传动装置、测力计以及位移量测系统等组成。加压设备采用杠杆传动。图 7-1应变控制式直剪仪1―轮轴；2―底座；3―透水石；4―测微表；5―活塞； 6―上盒；7―土样；8―测微表；9―量力环；10―下盒2、 测 力计。采 用应变圈，量表为百分表。 3、环刀。内径 6.18cm，高 2.0cm。 4、其他。切土刀、钢丝锯、滤纸、毛玻璃板、凡士林等。 三、操作步骤 1、将试样表面削平，用环刀切取试件，测密度，每组试验至少取四个试样，各级垂直荷载的大小根据工程实际和土的软硬程度而定，一般可按 100kPa，200kPa，300kPa，400kPa （即 1.0 kg/cm2，2.0 kg/cm2，3.0 kg/cm2，4.0 kg/cm2）施加。 2、检查下盒底下两滑槽内钢珠是否分布均匀，在上下盒接触面上涂抹少许润滑油，对 准剪切盒的上下盒，插入固定销钉，在下盒内顺次放洁净透水石一块及湿润滤纸一张。 3、将盛有试样的环刀平口朝下，刀口朝上，在试样面放湿润滤纸一张及透水石一块， 对准剪切盒的上盒，然后将试样通过透水石徐徐压入剪切盒底，移去环刀，并顺次加上传压 板及加压框架。 4、在量力环的安装水平测微表，装好后应检查测微表是否装反，表脚是否灵活和水平， 然后按顺时针方向徐徐转动手轮， 使上盒两端的钢珠恰好与量力环按触 （即量力环中测微表 指针被触动） 。 5、顺次小心地加上传压板、钢珠，加压框架和相应质量的砝码（避免撞击和摇动） 。 6、施加垂直压力后应立即拔去固定销（此项工作切勿忘记） 。开动秒表，同时以每分钟 4~12 转的均匀速度转动手轮（学生可用 6 转/分） ，转动过程不应中途停顿或时快时慢，使 试样在 3~5 分钟内剪破， 手轮每转一圈应测记测微表读数一次， 直至量力环中的测微表指针 不再前进或有后退，即说明试样已经剪破，如测微表指针一直缓慢前进，说明不出现峰值和 终值，则试验应进行至剪切变形达到 4mm（手轮转 20 转）为止。 7、剪切结束后，吸去剪切盒中积水，倒转手轮，尽快移去砝码，加压框架，传压板等， 取出试样，测定剪切面附近土的剪后含水率。 8、另装试样，重复以上步骤，测定其它三种垂直荷载（200kPa，300kPa，400kPa）下 的抗剪强度。 四、成果整理 1、按式（7-1）计算抗剪强度：τ = CRC―量力环校正系数， （N/mm /0.01mm） 。 2、按式（7-2）计算剪切位移：2（7-1）式中 R―量力环中测微表最大读数，或位移 4mm 时的读数。精确至 0.01mm。? L = 0.2 n ? R式中 0.2―手轮每转一周，剪切盒位移 0.2mm； n―手轮转数。 3、制图（7-2）（1）以剪应力为纵坐标，剪切位移为横坐标，绘制剪应力 τ 与剪切位移 ?L 的关系曲 线，如试验图 7-2 所示。取曲线上剪应力的峰值为抗剪强度，无峰值时，取剪切位移 4mm 所对应的剪应力为抗剪强度。（2） 以抗剪强度为纵坐标， 垂直压力为横坐标， 绘制抗剪强度与垂直压力关系曲线 （图 7-3） ，直线的倾角为土的内摩擦角 ? ，直线在纵坐标上的截距为土的粘聚力 c 。 4、实验记录与表格直接剪切试验记录 工程名称 工程编号 试验日期 仪器编号 试验者 计算者 校核者试样面积（cm ）2垂直压力 p（kPa） 量力环最大变形 R （0.01mm） 量力环号数 量力环系数 C （Kpa/0.01mm） 抗剪强度 τ = CR （Kpa）100200300400抗剪强度指标C=kpa ，?=°τ(N/mm2)τ = p tan ? + cP4 P3 P2 P1△L(mm)?p（kpa） 图 7-3 τ~p 直线图 7-2τ~△L 曲线300200 100 200 300 400 100 抗剪强度与垂直压力关系曲线 抗剪强度与垂直压力关系曲线实验八 击实试验一、概述 在工程建设中，经常会遇到填土或松软地基，为了改善这些土的工程性质，常采用压实 的方法使土变得密实。 击实试验就是模拟施工现场压实条件， 采用锤击方法使土体密度增大、 强度提高、沉降变小的一种试验方法。土在一定的击实效应下，如果含水率不同，则所得的 密度也不相同， 击实试验的目的是测定试样在一定击实次数下或某种压实功能下的含水率与 干密度之间的关系， 从而确定土的最大干密度和最优含水率， 为施工控制填土密度提供设计 依据。击实试验分轻型击实试验和重型击实试验两种方法。轻型击实试验适用于粒径小于 5mm 的粘性土， 其单位体积击实功约为 592.2kJ/m3； 重型击实试验适用于粒径不大于 20mm 的土，其单位体积击实功约为 2684.9kJ/m3。 二、压实原理 土的压实程度与含水率、 压实功能和压实方法有着密切的关系， 当压实功能和压实方法 不变时，土的干密度先是随着含水率的增加而增加，但当干密度达到某一最大值后，含水率 的增加反而使干密度减小。能使土达到最大密度的含水率，称为最优含水率 含水率） ，其相应的干密度称为最大干密度w0 p（或称最佳ρ d max 。土的压实特性与土的组成结构、土粒的表面现象、毛细管压力、孔隙水和孔隙气压力等 均有关系，所以因素是复杂的。压实作用使土块变形和结构调整并密实，在松散湿土的含水 率处于偏干状态时，由于粒间引力使土保持比较疏松的凝聚结构，土中孔隙大都相互连通， 水少而气多。因此，在一定的外部压实功能作用下，虽然土孔隙中气体易被排出，密度可以 增大，但由于较薄的强结合水水膜润滑作用不明显，以及外部功能不足以克服粒间引力，土 粒相对移动便不显著， 所以压实效果就比较差。 当含水率逐渐加大时， 水膜变厚、 土块变软， 粒间引力减弱，施以外部压实功能则土粒移动，加上水膜的润滑作用，压实效果渐佳。在最 佳含水率附近时， 土中所含的水量最有利于土粒受击时发生相对移动， 以致能达到最大干密 度；当含水率再增加到偏湿状态时，孔隙中出现了自由水，击实时不可能使土中多余的水和 气体排出，而孔隙压力升高却更为显著，抵消了部分击实功，击实功效反而下降。在排水不 畅的情况下，经过多次的反复击实，甚至会导致土体密度不加大而土体结构被破坏的结果， 出现工程上所谓的“橡皮土”现象。 三、仪器设备 1、击实仪，有轻型击实仪和重型击实仪两类，其击实筒、击锤和导筒等主要部件（见 图 8-1、8-2 所示） ；2、称量 200g 的天平，感量 0.01g； 3、孔径为 5mm 的标准筛；（a）轻型击实筒（b）重型击实筒（a）2.5kg 击锤（b）4.5kg 击锤1-套筒图 8-1 击实筒 2-击实筒 3-底板 4-垫块图 8-2 击锤与导筒 1-提手 2-导筒 3-硬橡皮垫4-击锤4、称量 10kg 的台秤，感量 1g； 5、其他，如喷雾器、盛土容器、修土刀及碎土设备等。 四、操作步骤 1、将具有代表性的风干土样，对于轻型击实试验为 20kg，对于重型击实试验为 50kg。 碾碎后过 5mm 的筛，将筛下的土样拌匀，并测定土样的风干含水率。 2、根据土的塑限预估最优含水率，加水湿润制备不少于五个含水率的试样，含水率依 次相差为 2%，且其中有两个含水率大于塑限，两个含水率小于塑限，一个含水率接近塑限。 按式（8-1）计算制备试样所需的加水量：mw =式中m0 × 0.01(w ? w0 ) 1 + 0.01w0（8-1）m w ―所需的加水量（g） ； w0 ―风干含水率（%） ；m0 ―风干含水率 w0 时土样的质量（g） ；w ―要求达到的含水率（%） 。3、将试样平铺于不吸水的平板上，按预定含水率用喷雾器喷洒所需的加水量，充分搅 和并分别装入塑料袋中静置 24h。 4、将击实筒固定在底座上，装好护筒，并在击实筒内涂一薄层润滑油，将搅和的试样 分层装入击实筒内。对于轻型击实试验，分三层，每层 25 击；对于重型击实试验，分五层， 每层 56 击，两层接触土面应刨毛，击实完成后，超出击实筒顶的试样高度应小于 6mm。 5、取下导筒，用刀修平超出击实筒顶部和底部的试样，擦净击实筒外壁，称击实筒与 试样的总质量，准确至 1g，并计算试样的湿密度。 6、用推土器将试样从击实筒中推出，从试样中心处取两份一定量土料（轻型击实试验 为 15~30g，重型击实试验为 50~100g）测定土的含水率，两份土样的含水率的差值应不大 于 1%。 五、成果整理 1、按式（8-2）计算干密度：ρd =式中ρ1 + 0.01w（8-2）ρ d ―干密度（g/cm3） 3 ，准确至 0.01g/cm ；ρ ―密度（g/cm3） ；w ―含水率（%） 。2、按式（8-3）计算饱和含水率：wsat = (式中1ρd?1 ) × 100% Gs（8-3）wsat―饱和含水率（%） ；其余符号同前。 3、以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，绘制干密度与含水率的关系曲线及饱和曲线， 干密度与含水率的关系曲线上峰点的坐标分别为土的最大密度与最优含水率， 如不连成完整 的曲线时，应进行补点试验。 4、轻型击实试验中，当试样中粒径大于 5mm 的土质量小于或等于试样总质量的 30% 时，应对最大干密度和最优含水率进行校正。 （1）按式（8-4）计算校正后的最大干密度：′ ρ d max =1 1 ? P5ρ d max+P5 ρ wGs2（8-4）式中′ ρ d max ―校正后试样的最大干密度（g/cm3） ； P5 Gs 2―粒径大于 5mm 土粒的质量百分数（%） ； ―粒径大于 5 mm 土粒的饱和面干比重，饱和面干比重是指当土粒呈饱和面干状态时的土粒总质量与相当于土粒总体积的纯水 4℃时质量的比值。 （2）按式（8-5）计算校正后的最优含水率′ wop = w0 p (1 ? P5 ) + P5 wab式中（8-5）′ w0 p w0 p―校正后试样的最优含水率（%） ； ―击实试样的最优含水率（%） ；wab ―粒径大于 5mm 土粒的吸着含水率（%） ；其余符号同前。 5、试验记录 击实试验记录见表 8-1 干密度与含水率的关系曲线1.80 1.70 1.60 1.50131517193212325 %。27含水率 w（%）最大干密度= 大干密度最优含水率= g/cm ； 最优含水率表 8-1 工程名称 工程编号 试验日期 试验仪器： 估计最优含水率： 试验次数 加 水 量 筒加土重 筒 干 密 度 湿 土 重 筒 体 积 密 度 g cm3击实试验记录 试验者 计算者 校核者 土样类别： 风干含水率： 1 每层击数： 土粒比重： 2 3 4 5 6g g g （1） （2） （3） （4）3重（1）-（2）g/cm（5）（3）/（4） （5）干 密 度g/cm3（6） /1+0.001w盒号g g g g g g % % （1） （2） （3） （4） （5） （6） （1）-（2） （2）-（3） （4）/（5）盒加湿土质量 盒加干土质量 含 水 率 水 质 量 干土质量 含 水 率 平均含水率 盒 质 量集料试验实验一、粗集料取样一、适用范围 本方法适用于对粗集料的取样， 也适用于含粗集料的集料混合料如级配碎石、 天然砂砾 等的取样方法。 二、取样方法和试样份数 1、通过皮带运输机的材料如采石场生产线、沥青拌和楼的冷料输送带、无机结合料稳 定集料、级配碎石混合料等，应从皮带运输机上采集样品。取样时可在皮带运输机骤停状态 下取其中一截的全部材料或在皮带运输机的端部连续接一定时间的料得到， 将间隔 3 次以上 所取的试样组成一组试样，作为代表性试样。 2、在材料场同批来料的料堆上取样时，应先铲除堆脚等处无代表性的部分，再在料堆 的顶部、 中部和底部， 各由均匀分布的几个不同部位， 取得大致相等的若干份组成一组试样。 务必使所取试样能代表本批来料情况和品质。 3、从火车、汽车、货船上取样时，应从各不同部位和深度处，抽取大致相等的试样若 干份，组成一组试样。抽取的具体份数，应使能够组成本批来料代表样的需要而定。 4、从沥青拌和楼的热料仓取样时，应在放料口的全段面上取样。通常宜将一开始按正 式生产的配比投料拌和几锅 （至少 5 锅以上） 废弃， 然后分别将每个热料仓放出至装载机上， 倒在水泥地上，适当拌和，从 3 处以上的位置取样，拌和均匀，取要求数量的试样。 三、取样数量 对每一单项试验， 每组试样的取样数量宜不少于下表所规定的最少取样量。 需做几项试 验时， 如确能保证试样经一项试验后不致影响另一项试验的结果时， 可用同一组试样进行几 项不同的试验。 各试验项目所需粗集料的最小取样质量试验项目 4.75 筛分 表观密度 含水率 吸水率 堆积密度 含泥量 泥块含量 针片状含量 8 6 2 2 40 8 8 0.6 9.5 10 8 2 2 40 8 8 1.2 相对于下列公称最大粒径（L）的最小取样量（K） 13.2 12.5 8 2 2 40 8 8 2.5 16 15 8 2 2 40 8 8 4 19 20 8 2 4 40 24 24 8 26.5 20 8 2 4 40 24 24 8 31.5 30 12 3 4 80 40 40 20 37.5 40 16 3 6 80 40 40 40 53 50 20 4 6 100 60 60 63 60 24 4 6 120 80 80 75 80 24 6 8 120 80 80 -硫化物、硫酸盐1.0四、试样的缩分 1、分料器法：将试样拌匀后如图所示，通过分料器分为大致 相等的两份，再取其中的一份分成两份，缩分至需要的数量为止。 2、四分法：如图所示。将所取试样置于平板上，在自然状态下拌 和均匀， 大致摊平， 然后沿互相垂直的两个方向， 把试样由中向边摊开， 分成大致相等的四份.取其对角的两份重新拌匀， 重复上述过程， 直至缩 分后的材料量略多于进行试验所必需的量。 3、缩分后 的试样数量应 符合各项试验 规定数量的要 求。 五、试样的 包装 每组试样 应采用能避免 细料散失及防止污染的容器包装，并附卡片标明试样编号，取样时间、产地、规格、试样代 表数量、试样品质、要求检验项目及取样方法等。实验二、细集料表观密度试验一、容量瓶法（JGJ058T） （一）目的与适用范围 测定砂的表观相对密度和表观密度。 （二）仪器设备 （1）天平：称量 1kg，感量不大于 1g。 （2）容量瓶：500mL。 （3）烘箱：能控温在 105℃±5℃ （4）烧杯：500mL。 （5）蒸馏水。 （6）其它：干燥器、浅盘、铝制料勺、温度计等。 （三）试验准备将缩分至 650g 左右的试样在温度为 105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重， 并在干燥器内冷 却至室温，分成两份备用。 （四）试验步骤 （1）称取烘干的试样约 300g（m0） ，装入盛有半瓶蒸馏水的容量瓶中。 （2）摇转容量瓶，使试样在水中充分搅动以排除气泡，塞紧瓶塞，静置 24h 左右，然 后用滴管添水，使水面与瓶颈刻度线平齐，再塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称其总质量（m） 。 （3） 倒出瓶中的水和试样， 将瓶的内外表面洗净， 再向瓶内注入与水温相差不超过 2℃ 的蒸馏水至瓶颈刻度线，塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称其总质量（m） 。 （五）结果整理 （1）砂的表观相对密度按式（试 1―1）计算至小数点后 3 位。γa =m0 m0 + m1 ? m2（试 1―2）式中： γ a ―砂的表观相对密度，无量纲；m0 ―试样的烘干质量（g） ；m1 ―水及容量瓶总质量（g） ； m2 ―试样、水及容量瓶总质量（g） ；（2）表观密度 ρ a 按式（试 1-2）计算，准确至小数点后 3 位。ρ a = γ a × ρ T 或 ρ a = (γ a ? α T ) × ρ ?式中： ρ a ―砂的表观密度（g/cm3） ；（试 1―2）ρ ? ―水在 4℃时的密度取 1000kg/m3； α T ―试验时的水温对水的密度影响的修正系数，按试表 1-1 取用； ρ T ―试验温度 T 时水的密度，按试表 1-1 取用（g/cm3） ；试表 1-1 不同水温时水的密度 ρ T 及水温修正系数 α T 水温（℃） 水的密度ρT（g/cm ） 水温修正系数 at 水温（℃） 水的密度ρT（g/cm ） 水温修正系数 at3 315 0. 21 0.16 0. 22 0.17 0. 23 0.18 0. 24 0.19 0. 25 0.20 0.以两次平行试验结果的算术平均值作为测定值，如两次结果之差值大于 0.001g/cm3 时， 应重新取样进行试验。实验三、细集料堆积密度试验一、目的和适用范围 测定砂自然状态下堆积密度、紧装密度及空隙率。 二、仪器设备 1、台秤：称量 5kg，感量 5g。 2、容量筒：金属制，圆筒形，内径 108mm，净高 109mm， 筒壁厚 5mm，容积为 1L。 3.漏斗（见试图 1―1） 。 4、烘箱：能使温度控制在（105±5）℃。 5、直尺、浅盘等。 三、试验准备试图 1-1 标准漏斗（尺寸单位：mm） 1―漏斗；2―20mm 管子；3―活动门；4―筛；5―金属用浅盘装试样约 5kg，在温度为（105±5）℃ 量筒。 的烘箱中烘干至恒量，取出并冷却至室温，分成大致相等的两份备用。 注：试样烘干后如有结块，应在试验前捏碎。 容量筒容积的校正方法：以温度为（20±5）℃的洁净水装满容量筒，用玻璃板沿筒口 滑移，使其紧贴水面并擦干筒外壁水分，然后称量，用下式计算筒的容积 V：′ ′ V = m2 ? m1 ′ 式中： m1 ―容量筒和玻璃板总质量（kg） ； m′ ―容量筒、玻璃板和水总质量（kg） 。 2四、试验步骤（试 l―3）1、堆积密度：取试样 2 份，用漏斗或铝制料勺，将它徐徐装入容量筒（漏斗出料口或 料勺距容量口不应超过 50mm） ，直至试样装满并超出容量筒筒口，然后用直尺将多余 的试样沿筒口中心线向两个相反方向刮平，称取质量（m1） 。 2、紧装密度：取试样 l 份，分两层装入容量筒，装完一层后，在筒底垫放一根直径为 lOmm 的钢筋，将筒按住，左右交替颠击地面各 25 下，然后再装入第二层，第二层装满后 用同样方法颠实（但筒底所垫钢筋的方向应与第一层放置方向垂直） ，二层装完并颠实后， 加料直至试样超出容量筒筒口，然后用直尺将多余的试样沿筒口中心线向两个相反方向刮 平，称其质量（m2） 。 五、结果整理 堆积密度及紧装密度分别按下式计算，精确至 10kg／m3。ρ=m1 ? m0 × 1000 V（试 1―4）ρ′ =m2 ? m0 × 1000 V（试 1―5）式中： m0 ―容量筒的质量（kg） ；m1 ―容量筒和堆积密度砂总量（kg） ； m2 ―容量筒的容积（L） 。以两次试验结果的算术平均值作为测定值。n = (1 ?ρ ) × 100 ρa（试 1―5）试中： ρ ―砂的堆积或紧装密度（kg／m3） ；ρ a ―砂的表观密度（kg／m3） 。实验四、细集料筛分试验一、目的与适用范围 测定细集料（天然砂、人工砂、石屑）的颗料级配及粗细程度。 二、仪器设备 （1） 标准筛： 对水泥混凝土用砂为孔径 10mm、 5mm、 2.5mm 的圆孔筛和孔径 1.25mm、 0.63mm、0.135mm、0.16mm 的方孔筛；对沥青路面用砂为孔径 4.75mm、2.36mm、1.18mm、 0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm 的方孔筛。 （2）天平：称量 1000g，感量不大于 0.5g。 （3）摇筛机。 （4）烘箱：能控温在 105±5℃。 （5）其它：浅盘和硬、软毛刷等。 三、试验准备 将试样通过 10mm（圆孔筛）或 9.5mm（方孔筛）筛，并算出其筛余百分率。然后在潮 湿状态下充分拌匀，用四分法缩分至每份不少于 550g 的试样两份，在（105±5）℃的烘箱 中烘干至恒重，冷却至室温后备用。 四、试验步骤 1、水泥混凝土用砂，按下列步骤筛分。 （1）准确称取烘干试样约 500g（m1） ，准确至 0.5g，置于套筛的最上一只筛，将套筛 装入摇筛机，摇筛约 10min，然后取出套筛，再按筛孔大小顺序，从最大的筛号开始，在清 洁的浅盘上逐个进行手筛，直到每分钟的筛出量不超过筛上剩余量的 1％时为止，将筛出通 过的颗粒并人下一号筛，和下一号中的试样一起过筛，按此顺序进行，直到各号筛全部筛完为止。 （2）称量各筛筛余试样的质量，精确 0.5g。所有各筛的分计筛余量和底盘中剩余量的 总量与筛分前的试样总量相比，其相差不得超过 1％。 2、沥青路面用细集料（天然砂、人工砂、石屑） ，按下列步骤筛分。 ，准确至 0.5g。 （1）准确称取烘干试样约 500g（m1） （2）将试样置一洁净容器中，加入足够数量的洁净水，将集料全部盖没。 （3）用搅棒充分搅拌集料，使集料表面洗涤干净，使细粉悬浮在水中，但不得有集料 从水中溅出。 （4） 1.18mm 筛及 0.075mm 筛组成套筛。 用 仔细将容器中混有细粉的悬浮液徐徐倒出， 经过套筛流人另一容器中，但不得将集料倒出。 （5）重复第二步至第四步步骤，直至倒出的水洁净为止。 （6）将容器中的集料倒人搪瓷盘中，用少量水冲洗，使容器上沾附的集料颗粒全部进 入搪瓷盘中。将筛子反扣过来，用少量的水将筛上的集料冲洗人搪瓷盘中。操作过程中不得 有集料散失。 （7）将搪瓷盘连同集料一起置于 105±5℃烘箱中烘干至恒重，称取干燥集料试样的总 质量（m2） ，准确至 0.1％。m1 与 m2 之差即为通过 0.075mm 部分。 （8）将全部要求筛孔组成套筛（但不需 0.075mm 筛） ，将已经洗去小于 0.075mm 部分 的干燥集料置于套筛上（一般为 4.75mm 筛） ，将套筛装入摇筛机，摇筛约 10min，然后取 出套筛，再按筛孔大小顺序，从最大的筛号开始，在清洁的浅盘上逐个进行手筛，直至每分 钟的筛出量不超过筛上剩余量的 1%时为止，将筛出通过的颗粒并人下一号筛，和下一号筛 中的试样一起过筛，这样顺序进行，直到各号筛全部筛完为止。 （9）称量各筛筛余试样的质量，精确 0.5g，所有各筛的分计筛余量和底盘中剩余量的 总质量与筛分前后试样总量 m2 相比，相差不得超过 1％。 五、结果整理 （1）分计筛余百分率 各号筛的分计筛余百分率为各号筛上的筛余量除以试样总量（m1）的百分率，准确至 0.1％。对沥青路面细集料而言，0.15mm 筛下部分即 0.075mm 的分计筛余，由上述第七步 测得的 m1 与 m2 之差即为小于 0.075mm 的筛底部分。 （2）累计筛余百分率 各号筛的累计余百分率为该号筛及大于该号筛的各号筛的分计筛余百分率之和， 准确至 0.1%。 （3）质量通过百分率。 各号筛的质量通过百分率等于 100 减去该号筛的累计筛余百分率，准确至 0.1%。 （4）根据各筛的累计筛余百分率或通过百分率，绘制级配曲线。（5）计算细度模数，准确至 0.01。 （6）应进行两次平行试验，以试验结果的算术平均值作为测定值。如两次试验所得的 细度模数之差大于 0.2，应重新进行试验。实验五、粗集料密度及吸水率试验（网篮法）一、目的与适用范围 本方法适用于测定碎石、砾石等各种粗集料的表观相对密度、表干相对密度、毛体积相 对密度、表观密度、毛体积密度以及粗集料的吸水率。 二、仪器设备 （1）天平或浸水天平：可悬挂吊篮测定集料的水中质量，称量应满足试样数量称量要 求，感量不大于最大称量的 0.05％。 （2）吊篮：耐锈蚀材料制成，直径和高度为 150mm 左右，四周及底部用 1～2mm 的 筛网编制或具有密集的孔眼。 （3）溢流水槽：在称量水中质量时能保持水面高度一定。 （4）烘箱：能控温在 105℃±5℃。 （5）温度计。 （6）标准筛。 （7）盛水容器（如搪瓷盘） 。 （8）其它：刷子、毛巾等。 三、试验准备 （1）将取来的试样用 4.75mm（方孔筛）或 5mm（圆孔筛）标准筛过筛，用四分法缩 分至要求的质量，分两份备用。对沥青路面用粗集料，应对不同规格的集料分别测定，不得 混杂，所取的每一份集料试样应基本上保持原有的级配。 （2）经缩分后供测定密度和吸水率的粗集料质量应符合试表 l―2 的规定。 （3）将每一份集料试样浸泡在水中，仔细洗去附在集料表面的尘土和石粉，经多次漂 洗干净至水清澈为止。清洗过程中不得散失集料颗粒。 试表 1-2 公称最大粒径 mm） 圆孔筛 方孔筛 10 9.5 1 （kg） 四、试验步骤 16 16 1 测定密度所需要的试样最小质量 20 19 1 25 26.5 1.5 31.5 31.5 1.5 40 37.5 2 63 63 3 80 75 3每一份试样的最小质量（1）取试样一份装入干净的搪瓷盘中，注入洁净的水，水面至少应高出试样 2cm，轻 轻搅动石料，使附着石料上的气泡逸出。在室温下保持浸水 24h。 （2）将吊篮挂在天平的吊钩上，浸入溢流水槽中，向溢流水槽中注水水面高度至水槽 的溢流孔为止，将天平调零。 （3）调节水温在 15～25℃范围内。将试样移人吊篮中。溢流水槽中的水面高度由水槽 的溢流孔控制，维持不变。称取集料的水中质量（mw） 。 （4）提起吊篮，稍稍滴水后，将试样倒人浅搪瓷盘中，或直接将粗集料倒在拧干的湿 毛巾上。注意不得有颗粒丢失，或有小颗粒附在吊篮上。稍倾斜搪瓷盘，用毛巾吸走漏出的 自由水。用拧干的湿毛巾轻轻擦干颗粒的表面水，至表面看不到发亮的水迹，即为饱和面干 状态。当粗集料尺寸较大时，可逐颗擦干。注意拧毛巾时不要太用劲，防止拧得太干。擦颗 粒的表面水时，既要将表面水擦干，又不能将颗粒内部的水吸出。整个过程中不得有集料丢 失。 （5）立即在保持表干状态时，称取集料的表干质量（mf） 。 （6）将集料置于浅盘中，放入 105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重。取出浅盘，放在带盖 的容器中冷却至室温，称取集料的烘干质量（ma） 。 （7）对同一规格的集料应平行试验两次，取平均值作为试验结果。实验六、粗集料筛分试验一、目的与适用范围 测定粗集料（碎石、砾石、矿渣等）的颗粒级配。 二、仪器设备 1、试验筛：根据需要选用规定的标准筛。 2、天平或台秤：感量不大于试样质量的 0.1%。 3、其它：盘子、铲子、毛刷等。 三、试验准备 将来料用分料器或四分法缩分至试表 1-4 要求的试样所需量，风干后备用。每种试样准 备两份，分别供水洗法和干筛法筛分使用。对水泥混凝土用集料，如果没有要求，也可不进 行水洗，只进行干筛筛分。根据需要可按要求的集料最大粒径的筛孔尺寸过筛，除去超粒径 部分颗粒后，再进行筛分。 试表 1-4 公称最大粒径 （mm） 方孔筛 圆孔筛 75 80 63 63 37.5 40 筛分用的试样质量 31.5 31.5 26.5 25 19 20 16 16 9.5 10 4.75 5试样质量不少于（kg） 四、试验步骤1081542.5210.51、用水洗法测定集料中小于 0.075mm 的细粉部分质量。 （1）取一份试样，将试样置 105℃±5℃烘箱中烘干至恒重，称取干燥集料试样的总质 量（m1） ，准确至 0.1％。 注：恒重系指相邻两次称量间隔时间大于 3h 的情况下，前后两次称量之差小于该项试 验所要求的称量精密度（下同） ，通常不少于 6h。 （2）将试样置一洁净容器中，加入足够数量的洁净水，将集料全部盖没。 （3）用搅棒充分搅动集料，使集料表面洗涤干净，使细粉悬浮在水中，但不得破碎集 料或有集料从水中溅出。 （4） 根据集料粒径大小选择组成…组套筛， 其底部为 0.075mm 标准筛， 上部为 2.36mm 或 4.75mm 筛。仔细将容器中混有细粉的悬浮液倒出，经过套筛流入另一容器中，尽量不致 将粗集料倒出，损坏标准筛筛面。 注：不可直接倒至 0.075mm 筛上，以免集料掉出损坏筛面。 （5）重复（2）-（4）步骤，直至倒出的水洁净为止。 （6）将套筛的每个筛子上的集料及容器中的集料全部回收在一个搪瓷盘中，容器上不 得有沾附的集料颗粒，将搪瓷盘连同集料一起置 105℃±5℃烘箱中烘干至恒重，称取干燥 集料试样的总质量（m2） ，准确至 0.1％。 2、用于筛法测定粗集料各个粒级质量百分率。 （1） 取另一份试样置 105℃±5℃烘箱中烘干至恒重， 称取干燥集料试样的总质量 （mo） ， 准确至 0.1％。 （2）用搪瓷盘作筛分容器，按筛孔大小排列顺序逐个将集料过筛，人工筛分时，需使 集，料在筛面上同时有水平方向及上下方向的不停顿的运动，使小于筛孔的集料通过筛孔， 直至 lmin 内通过筛孔的质量小于筛上残余量的 1％为止。采用摇筛机筛分后，应该逐个由 人工补筛。将筛出通过的颗粒并人下一号筛，和下一号筛中的试样一起过筛，顺序进行，直 至各号筛全部筛完为止。以确认 lmin 内通过筛孔的质量确实小于筛上残余量的 1％。 （3）如果某个筛上的集料过多，影响筛分作业时，可以分两次筛分。当筛余颗粒的粒 径大于 20mm 时，筛分过程中允许用手指轻轻拨动颗粒，但不得逐颗塞过筛孔。 （4）称取每个筛上的筛余量，准确至总质量的 0.1％。各筛分计筛余量及筛底存量的总 和与筛分前试样的总质量 mo 相比，相差不得超过 0.5％。实验七、粗集料压碎值试验一、目的与适用范围集料压碎值用于衡量石料在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力， 是衡量石料力学性质的 指标，以评定其在公路工程中的适用性。 二、仪器与材料 （1）石料压碎值试验仪：由内径 150mm、两端开口的钢制圆形试筒、压柱和底板组成， 其形状和尺寸见图和表图 T0316-1。试筒内壁、压柱的底面及底板的上表面等与石料接触的 表面都应进行热处理，使表面硬化，达到维氏硬度 650 并保持光滑状态。 表 T0316-1 试筒、压柱和底板尺寸 部位 符号 A 试筒 B C D 压柱 E F G H 底板 I J 名称 内径 高度 壁厚 压头直径 压杆直径 压柱总长 压头厚度 直径 厚度（中间部分） 边缘厚度 尺寸（m） 150±0.3 125~128 ≥12 149±02 100~149 100~110 ≥25 200~220 64±02 10±0.2（2）金属棒：直径 10mm，长 450mm~600mm，一端加工成半球形。 （3）天平：称量 2kg~3kg，感量不大于 1g。 （4）标准筛：筛孔尺寸 13.2mm、9.5mm、2.36mm 方孔筛各一个。 （5）压力机：500KN，应能在 10min 内达到 400KN。 （6）金属筒：圆柱形，内径 112.Omm，高 179.4mm，容积 1767cm3。 三、试验准备 1、 采用风干石料用 13.2mm 和 9.5mm 标准筛过筛， 9.5mm~13.2mm 的试样地各 3000g， 取 供试验用。如过于潮湿需加热烘干时，烘箱温度不得超过 100℃，烘干时间不超过 4h。试验 前，石料应冷却至室温。 2、每次试验的石料数量应满足按下述方法穷击后石料在试筒内的深度为 100mm 在金 属筒中确定石料数量的方法如下： 将试样分 3 次（每次数量大体相同）均匀装入试模中，每次均将试样表面整平，用金属 棒的半球面端从石料表面上均匀捣实 25 次。最后用金属棒作为直刮刀将表面仔细整平。称 取量筒中试样质量（mo） 。以相同质量的试样进行压碎值的平行试验。 四、试验步骤1、将试筒安放在底板上。 2、将要求质量的试样分 3 次（每次数量大体相同）均匀装入试模中，每次均将试样表 面整平，用金属棒的半球面端从石料表面上均匀捣实 25 次。最后用金属棒作为直刮刀将表 面仔细整平。 3、将装有试样的试模放到压力机上，同时加压头放入试筒内石料面上，注意使压头摆 平，勿模挤试模侧壁。 4、 开动压力机， 均匀地施加荷载， 10min 左右的时间内达到总荷载 400KN， 在 稳压 5s， 然后卸荷。 5、将试模从压力机上取下，取出试样。 6、用 2.36mmm 标准筛筛分经压碎的全部试样，可分几次筛分，均需筛到在 1min 内无 明显的筛出物为止。 7、称取通过 2.36mm 筛孔的全部细料质量（m1） ，准确至 1g。 五、结果整理 石料压碎值按下式计算，精确至 0.1%′ Qa =m1 m0′ 式中： Qa ―石料压碎值（%）; m0 ―试验前试样质量（g）;m1 ―试验后通过 2.36mm 筛孔的细料质量（g）六、报告 以 3 个试样平行试验结果的算术平均值作为压碎值的测定值。实验八、粗集料磨耗试验（洛杉矶法）一、目的与适用范围 1、测定标准条件下粗集料抵抗摩擦、撞击的能力，以磨耗损失（%）表示。 2、本方法适用于各种等级规格集料的磨耗试验。 二、仪具与材料 （1）洛杉矶磨耗试验机：圆筒内径 710mm±5mm，内侧长 51Omm±5mm，两端封闭， 投料口的钢盖通过紧固螺栓和橡胶垫与钢筒紧闭密封。钢筒的回转速率为 30r/min~33r/min。 （2）钢球：直径约 46.8mm，质量为 390g~445g，大小稍有不同，以便按要求组合成符 合要求的总质量。 （3）台秤：感量 5g。 （4）标准筛：符合要求的标准筛系列，以及筛孔为 1.7mm 的方孔筛一个。（5）烘箱：能使温度控制在 105℃±5℃范围内。 （6）器：搪瓷盘等。 三、试验步骤 1、将不同规格的集料用水冲洗干净，置烘箱中烘干至恒重。 2、对所使用的集料，根据实际情况按表 T0317-1 选择最接近的粒级类别，确定相应的 试验条件，按规定的粒级组成备料、筛分。其中水泥混凝土用集料宜采用 A 级粒度;沥青路 面及各种基层、底基层的粗集料，表中的 16mm 筛孔也可用 13.2mm 筛孔代替。对非规格材 料，应根据材料的实际粒度，从下表中选择最接近的粒级类别及试验条件。 粒度 类别 26.5~37.5 A 19~26.5 16~19 9.5~16 19~26.5 B 16~19 粒级组成 试样质量 （g） 0±25 0土10 0士10
S6 S7 S8 S9 C 9.5~16 4.75~9.5 0±10
S10 S11 S12 D 2.36~4.75 63~75 E 53~63 37.5~53 F G 37.5~53 26.5~37.5 26.5~37.5 0±50 0±50 0±25 0O±75 1 12 0 0 S3 S4 S5 30~60 25~50 20~40 1 0
S13 S14 Sl S2 15~30 10~30 10~25 10~20 10~15 5~15 5~10 3~10 3~5 40~75 40~60
试样总质 量（g） 钢球数量 钢球总质 转动次 适用的粗集料 （个） 量（g） 数（转）规格 公称粒径19~26.5 5000±25 表'T0317-1 粗集料洛杉矶试验条件注：①表中 16mm 也可用 13.2mm 代替。 ②A 级适用于未筛碎石混合料及水泥混凝土用集料。 ③C 级中 S12 可全部采用 4.75mm~9.5mm 颗粒 5000g 及 S10 可全部采用 9.5mm~16mm 颗粒 5000g。 ④E 级中 S2 中缺 63mm~75mm 颗粒可用 53mm~63mm 颗粒代替。 ，装入磨耗机圆筒中。 3、分级称量（准确至 5g） ，称取总质量（m1）4、选择钢球，使钢球的数量及总质量符合表'TO317-1 中规定。将钢球加入钢筒中，盖 好筒盖，紧固密封。 5、将计数器调整到零位，设定要求的回转次数，对水泥混凝土集料，回转次数为 500 转， 对沥青混合料集料， 回转次数应符合表'TO317-1 的要求。 开动磨耗机， 30r/min~33r/min 以 转速转动至要求的回转次数为止。 6、取出钢球，将经过磨耗后的试样从投料口倒入接受容器（搪瓷盘）中。 7、将试样用 1.7mm 的方孔筛过筛，筛去试样中被撞击磨碎的细屑。 8、用水冲干净留在筛上的碎石，置 105℃±5℃烘箱中烘干至恒重（通常不少于 4h） ， 。 准确称量（m2） 四、计算 按下式计算粗集料洛杉矶磨耗损失，精确至 0.1%。Q =式中：Q―洛杉矶磨耗损失（%）; m1―装入圆筒中试样质量（g）m1 ? m2 × 100% m1m2―试验后在 1.7mm 筛上洗净烘干的试样质量（g） 。 五、报告 1、试验报告应记录所使用的粒级类别和试验条件。 2、粗集料的磨耗损失取两次平行试验结果的算术平均值为测定值，两次试验的差值应 不大于 2%，否则须重做试验。实验九、粗集料磨光值试验一、目的与适用范围 1、集料磨光值是利用加速磨光机磨光集料，用摆式摩擦系数测定仪测定的集料经磨光 后的摩擦系数值，以 PSV 表示。 2、本方法适用于各种粗集料的磨光值测定。 二、仪具与材料 （1）加速磨光试验机，如图 T0321-1，应符合相关仪器设备的标准，由下列部分组成。 ①传动机构：包括电机、同步齿轮等。 ②道路轮：外径 406mm，用于安装 14 块试件，能在周边夹紧，以形成连续的石料颗粒 表面，转速 320r/min±5r/min。 ③橡胶轮：直径 200mm，宽 44mm，用于磨粗金刚砂的橡胶轮（标记 C） 、用于磨细金 刚砂的橡胶轮（标记 X） ，轮胎初期硬度 69IRHD±3IRHD。注：橡胶轮过度磨损时（一般 20 轮次后）必须更换。 ④磨料供给系统：用于存贮磨料和控制溜砂量。 ⑤供水系统。 ⑥配重：包括调整臂，橡胶轮和配重锤。 ⑦试模：8 副。 ⑧荷载调整机构：包括手轮、凸轮，能支撑配重，调节橡胶轮对道路轮的压力为 725N ±10N 并保持使用过程中恒定。 ⑨控制面板 （2）摆式摩擦系数测定仪，简称摆式仪，符合相关仪器设备的标准，由下列部分组成。 ①底座：由 T 形腿、调平螺丝和水准泡组成。 ②立柱：由立柱、导向杆和升降机构组成。 ③悬臂和释放开关：能挂住摆杆使之处于水平位置，并能释放摆杆使摆落下摆动。 ④摆动轴心：连接和固定摆的位置，保证摆在摆动平面内能自由摆动。由摆动轴、轴承 和紧固螺母组成。 ⑤示数系统：指示摆值。 ⑥摆头及橡胶片：它对摆动中心有规定力矩，对路面有规定压力，本身有前与后、左与 右的力矩平衡，橡胶片尺寸为 31.75mm×25.4mm×6.35mm。 （3）磨光试件测试平台：供固定试件及摆式摩擦系数测定仪用。 （4）天平：感量不大于 0.1g。 （5）烘箱：装有温度控制器。 （6）粘结剂：能使集料与砂、试模牢固粘结，确保在试验过程中不致发生试件摇动或 脱落，常用环氧树脂 6101（E-44）及固化剂等。 （7）丙酮。 （8）砂：&0.3mm，洁净、干燥。 （9）金刚砂：30 号（棕刚玉粗砂） ，280 号（绿碳化硅细砂） ，用作磨料，只允许一次 性使用，不得重复使用。 （10）橡胶石棉板：厚 lmm。 （11）标准集料试样：由指定的集料产地生产的符合规格要求的集料，每轮两块，只允 许使用一次，不得重复使用。 （12）其它：油灰刀、洗耳球、各种工具等。 三、试验准备 1、试验前应按相关试验规程对摆式仪进行检查或标定。 2、将集料过筛，剔除针片状颗粒，取 9.5mm~13.2mm 的集料颗粒用水洗净后置于温度 为 105℃±5℃的烘箱中烘干。注：根据需要，也可采用 4.75mm~9.5mm 的粗集料进行磨光值试验。 3、将试模拼装并涂上脱模剂（或肥皂水）后烘干。安装试模端板时要注意使端板与模 体齐平（使弧线平滑） 。 4、用清水淘洗小于 0.3mm 的砂，置 105℃±5℃的烘箱中烘干成为干砂。 5、预磨新橡胶轮：新橡胶轮正式使用前要在安装好试件的道 m 路轮上进行预磨，C 轮 用粗金刚砂预磨 6h，X 轮用细金刚砂预磨 6h，然后方能投入正常试验。 四、试件制备 1、排料：每种集料宜制备 6~10 块试件，从中挑选 4 块试件供两次平行试验用。将 9.5m~13.2mm 集料颗粒尽量紧密地排列于试模中（大面、平面向下） 。排料时应除去高度大 于试模的不合格颗粒。采用 4.75mm~9.5mm 的粗集料进行磨光试验时，各道工序需更加仔 细。 2、吹砂：用小勺将干砂填入已排妥的集料间隙中，并用洗耳球轻轻吹动干砂，使之填 充密实。然后再吹去多余的砂，使砂与试模台阶大致齐平，但台阶上不得有砂。用洗耳球吹 动干砂时不得碰动集料，且不使集料试样表面附有砂粒。 3、 配制环氧树脂砂浆： 将固化剂与环氧树脂按一定比例 （如使用 6101 环氧树脂时为 1： 4）配料、拌匀制成粘结剂，再与干砂按 1：4~1：4.5 的质量比拌匀制成环氧树脂砂浆。 注：一块试模中的环氧树脂砂浆各组成材料的用量通常为：环氧树脂 9g、固化剂 2.4g、 干 砂 48g 。 允 许 根 据 所 选 用 的 粘 结 剂 品 种 及 试 件 的 强 度 对 此 用 量 作 适 当 调 整 。 用 4.75mm~9.5mm 的集料试验时，环氧树脂砂浆用量应酌情增加。 4、填充环氧树脂砂浆：用小油灰刀将拌好的环氧树脂砂浆填入试模中，并尽量填充密 实，但不得碰动集料。然后用热油灰刀在试模上刮去多余的填料，并将表面反复抹平，使填 充的环氧树脂砂浆与试模顶部齐平。 5、养护：通常在 40℃烘箱中养护 3h，再自然冷却 9h 拆模;如在室温下养护，时间应更 长，使试件达到足够强度。有集料颗粒松动脱落，或有环氧树脂砂浆渗出表面时，试件应予 废弃。 五、磨光试验 1、试件分组：每轮 1 次磨 14 块试件，每种集料为 2 块试件，包括 6 种试验用集料和 1 种标准集料。 2、试件编号：在试件的环氧树脂砂浆衬背和弧形侧边上用记号笔对 6 种集料编号为 1~12，1 种集料赋以相邻两个编号，标准试件为 13、14 号。 3、试件安装：按表 TO321-1 的序号将试件排列在道路轮上，其中 1 号位和 8 号位为标 准试件。试件应将有标记的一侧统一朝外（靠活动盖板一侧） ，每两块试件间加垫一片或数 片 1mm 厚的橡胶石棉板垫片，垫片与试件端部断面相仿，但略低于试件高度 2mm~3mm。 然后盖上道路轮外侧板，边拧螺钉边用橡胶锤敲打外侧板，确保试件与道路轮紧密配合，以避免磨光过程中试件断裂或松动。随后将道路轮安装到轮轴上。 表 T0321-1 试件在道路轮上的排列次序 位置号 试件号 1 13 2 9 3 3 4 7 5 5 6 1 7 11 8 14 9 10 10 4 11 8 12 6 13 2 14 124、磨光过程操作 （1）试件的加速磨光应在室温 20℃±5℃的房间内进行。 （2）粗砂磨光 1）把标记 C 的橡胶轮安装在调整臂上，盖上道路轮罩，下面置一积砂盘，给贮水支架 上的贮水罐加满水，调节流量阀，使水流暂时中断。 2）准备好 30 号金刚砂粗砂，装入专用贮砂斗，将贮砂斗安装在橡胶轮侧上方的位置上 并接上微型电机电源。转动荷载调整手轮，使凸轮转动放下橡胶轮，将橡胶轮的轮幅完全压 着道路轮上的集料试件表面。 3）调节溜砂量：用专用接料斗在出料口接住溜出的金刚砂，同时开始计时，1min 后移 出料斗，用天平称出溜砂量，使流量为 27g/min±7g/min，如不满足要求，应用调速按钮或 调节贮料斗控制闸板的方法调整。 4）在控制面板上设定转数为 57600 转，按下电源开关启动磨光机开始运转，同时按动 粗砂调速按钮，打开贮砂斗控制闸板，使金刚砂溜砂量控制为 27g/min±7g/min。此时立即 调节流量计，使水的流量达 6OmL/min。 5） 在试验进行 1h 和 2h 时磨光机自动停机 （注意不要按下面板上复零按钮和电源开关） ， 用毛刷和小铲清除箱体上和沉在机器底部积砂盘中的金刚砂， 检查并拧紧道路轮上有可能松 动的螺母，再起动磨光机，至转数显示屏上显示 57600 转时磨光机自动停止，所需的磨光时 间约为 3h。 6）转动荷载调整手轮使凸轮托起调整臂，清洗道路轮和试件，除去所有残留的金刚砂。 （3）细砂磨光 1）卸下 C 标记橡胶轮，更换为 X 标记橡胶轮按上述方法安装。 2）准备好 280 号金刚砂细砂，按上述方法装入专用贮砂斗。 3）重复上述步骤，调节溜砂量使流量为 3g/min±1g/min。 4）按上述的步骤设定转数为 57600 转，开始磨光操作，控制金刚砂溜砂量为 3g/min± 1g/min，水的流量达 60mL/min。 5）将试件磨 2h 后停机作适当清洁，按上述方法检查并拧紧道路轮螺母，然后再起动磨 光机至 57600 转时自动停机。 6）按上述方法清理试件及磨光机。 5、磨光值测定 （1）在试验前 2h 和试验过程中应控制室温为 20℃±2℃。（2）将试件从道路轮上卸下并清洗试件，用毛刷清洗集料颗粒的间隙，去除所残留的 金刚砂。 （3）将试件表面向下放在 18℃~20℃的水中 2h，然后取出试件，按下列步骤用摆式摩 擦系数测定仪测定磨光值。 1）调零：将摆式仪固定在测试平台上，松开固定把手，转动升降把手使摆升高并能自 由摆动，然后锁紧固定把手，转动调平旋钮，使水准泡居中，当摆从右边水平位置落下并拨 动指针后， 指针应指零。 若指针不指零， 应拧紧或放松指针调节螺母， 直至空摆时指针指零。 2）固定试件：将试件放在测试平台的固定槽内，使摆可在其上面摆过，并使滑溜块居 于试件轮迹中心。 应使摆式仪摆头滑溜块在试件上的滑动方向与试件在磨光机上橡胶轮的运 行方向一致，即测试时试件上作标记的弧形边背向测试者。 3）测试：调节摆的高度，使滑溜块在试件上的滑动长度为 76mm，用喷水壶喷洒清水 润湿试件表面（注意，在试验中的任何时刻，试件都应保持湿润） 。将摆向右提起挂在悬臂 上，同时用左手拨动指针使之与摆杆轴线平行。按下释放开关使摆回落向左运动，当摆达到 最高位置后下落时，用左手将摆杆接住，读取指针所指（小度盘）位置上的值，记录测试结 果，准确到 0.1。 注： 摆式仪在使用新橡胶片时应该预磨使之达到稳定状态， 预磨的方法是用新橡胶片在 干燥的试块上（不用磨光后的试件）摆动 10 次，然后在湿润的试块上摆动 20 次。另外，橡 胶片不得被油类污染。 4）一块试件重复测试 5 次，5 次读数的最大值和最小值之差不得大于 3。取 5 次读数的 平均值作为该试件的磨光值读数（PSVr） 。标准试件的磨光值读数用 PSVbr 表示。 6、1 种集料重复测试 2 次，每次都需同时对标准集料试件进行测试。 六、计算 1、按下式计算两次平行试验 4 块试件（每轮 2 块）的算术平均值 PSVra 精确到 0.1。但 4 块试件的磨光值读数 PSVr 的最大值与最小值之差不得大于 4.7，否则试验作废，应重新试 验。 PSVra=（PSVr1+PSVr2+PSVr3+PSVr4）/4 2、按上式计算两次平行试验4块标准试件（每轮2块）的算术平均值PSVbra，准确到0.1。 但4块标准试件的磨光值读数的平均值PSVbra必须在46~52范围内，否则试验作废，应重新试 验。 PSVbra=（PSVbr1+PSVbr2+PSVbr3+PSVbr4）/4 3、按下式计算集料的PSV值，取整数：PSV=PSVra+49-PSVbra 七、报告 试验报告应报告集料的磨光值 PSV、两次平行试验的试样磨光值读数平均值 PSVra 和 标准试件磨光值读数平均值 PSVbra。水泥试验试验一、水泥细度试验一、目的与适用范围 水泥的细度影响水泥的技术性质，相同矿物成分的熟料，水泥愈细强度愈高（特别是早 期强度） ，凝结时间愈快，安定性愈好；但水泥过细，加大了生产成本，而且贮运过程易受 潮。 二、仪器设备 1、负压筛 （1）负压筛由圆形框和筛网组成，筛网为金属丝编织方孔筛，方孔边长 0.08mm。负 压筛应附有透明筛盖，筛盖与筛上口应有良好的密封性。 （2）筛网应紧绷在筛框上，筛网和筛框接触处，应用防水胶密封，防止水泥嵌入。 2、负压筛析仪 （1）负压筛析仪由筛座、负压筛， 、负压源及收尘器组成，其中筛窿由转速为 30±2r ／min 的喷气嘴、负压表、控制板、微电机及壳体等部分构成。 （2）筛析仪负压可调范围为 Pa。 （3）负压源和收尘器，由功率 600W 的工业吸尘器和小型旋风收尘筒或由其它具有相 当功能的设备组成。 3、水筛架：用于支撑筛子，并带动筛子转动，转速约 50r／min。 4、 喷头： 直径 55mm， 面上均匀分布 90 个孔， 孔径为 0.5--0.7mm。 安装高度离筛布 50mm 为宜。 5、天平。 最大称量为 100g，分度值不大于 0.05g。 三、试验步骤 （1）筛析试验前，应把负压筛放在筛座上，盖上筛盖，接通电源，检查控制系统，调 节负压至 Pa 范围内。 （2）称取试样 25g，置于洁净的负压筛中，盖上筛盖，放在筛座上，开动筛析仪连续 筛析 2min，在此期间如有试样附着在筛盖上，可轻轻地敲击，使试样落下。筛毕，用天平 称取筛余物。 （3）当工作负压小于 4000Pa 时，应清理吸尘器顺内水泥，使负压恢复正常。 2.水筛法 （1）筛析试验前，应检查水中无泥、砂，调整好水压及水筛架的位置，使其能正常运 转，喷头底面和筛网之前距离为 35―75mm。 （2）称取试样 50g，置于洁净的水筛中，立即用淡水冲洗至大部分细粉通过后，放在水筛架上，用水压为（0.05±0.02）Mpa 的喷头连续冲洗 3min。筛毕，用少量水把筛余物冲 至蒸发皿中，等水泥颗粒全部沉淀后，小心倒出清水，烘干并用天平称量筛余物。 四、结果整理 水泥试样筛余百分数 A 按下式计算：A=m0 m1（试 2-1）； 式中： m0 ―水泥筛余物的质量（g）m1 ―水泥筛试样的质量（g） ；计算结果精确至 0.1%。试验二、水泥标准稠度用水量试验一、目的与适用范围 检验水泥的凝结时间与体积安定性时，水泥浆的稠度影响试验结果。为便于比较，规定 用标准稠度的水泥净浆试验。所以，测定凝结时间与安定性之前，先要测定水