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土工部分1土是由土颗粒（固相）、水（液相）及气体（气相）三种物质组成，具有分散性、复杂性、易变性。固相物质分为无机矿物颗粒（原生矿物和次生矿物）和有机质（腐殖质和泥炭）。液相：土孔隙中存在的水。液态水分为存在于矿物颗粒内部的水和表面的水。内部水指化学结构水和化学结晶水，表面水指结合水和自由水，包括毛细水和重力水。气相：指土孔隙中中冲天的空气。土中气体可分为两类：与大气相连通的自由气体和与大气隔绝的封闭气体（气泡）。在受到外力作用时，自由气体能很快从孔隙中被挤出，一般不影响土的工程性质。封闭气体在受到外力作用时，随着压力的增大，气泡可被压缩或溶解于水中，压力减小时，气泡会恢复原状或重新游离出来。气泡的存在增加土体的弹性，减小土的渗透性。这种含气体的土成为非饱和土。所以，土孔隙中的含气量与含水量有密切关系，无论谁占优势，对土的性质影响很大。三项物理指标：土粒相对密度、天然密度、含水量。2土工试验项目：物理性质：含水量、密度、比重、颗粒分析、相对密度。水理性质：界限含水量、稠度、膨胀、收缩、毛细上升高度。力学性质：击实、渗透性、压缩性、黄土湿陷性、土基承载比及回弹模量。化学性质：酸碱度、烧失量。反映土含水程度的指标有：含水量、饱和度。3土的含水量试验：常用方法：烘干法（标准法）、酒精燃烧法、比重瓶法等。含水量定义：土颗粒表面以外的水分，工程上定义为土中水的质量与土粒质量之比的百分数。反映土含水程度的指标有：含水率、饱和度。烘干法：适用于粘质土、粉质土、砂类土和有机质土类；设备：烘箱、天平、干燥器、称量盒。步骤：取样，细粒土15-30g，砂类土、有机土50g，放入称量盒立即称量；揭开盒盖，将试样和盒盖放入烘箱，在105-110度烘干。时间：细粒土不少于8h，砂类土不少于6h，含有机质超5%的土，温度65-70；取出放入干燥器冷却0.5-1h，盖上盖称量，精确至0.01g；计算。要进行二次平行试验，取其算术平均值，允许平行差值0.3%、1%（含水量5%、40%以下）。酒精燃烧法：适用于快速简易测细粒土，三次燃烧。设备：称量盒、天平、酒精、滴管、火柴、调土刀。步骤：取样粘土5-10g，砂类土20-30g称量；用滴管将酒精注入放有试样的称量盒，至没过土样；点燃至熄灭；冷却后重新燃烧两次；第三次熄灭后，盖好盖称干土重，准确至0.01g；计算。同上。特殊土：含石膏土和有机质土：烘干温度在110时，含石膏土会失去结晶水，有机质土中有机成分会燃烧，测试结果将与含水量定义不符。这时宜用真空干燥箱在近乎1个大气压作用下将土干燥，或将烘箱温度控制在60-70，干燥12-15h以上。无机结合料稳定土：水泥与水拌合就要发生水化作用，在较高温度下水化作用发生较快，如将水泥混合料放在原为室温的烘箱内再升温，升温过程中发生放热反应，使得出的含水量偏小，所以要提前将烘箱升温到110，在规定的时间内完成，并且在烘干后冷却时应用硅胶做干燥剂。4土的密度试验方法：环刀法、封蜡法、灌砂法等。环刀法：适用于细粒土，原理：用环刀的体积代替土体积。仪器：环刀、天平、修土刀、钢丝锯、凡士林。步骤：选点整平；环刀垂直下压，边压边削，至土样伸出环刀上部为止。削去余土，使与环刀口面齐平，做剩余土样含水量测定；擦净外壁，称环刀与土质量m1，准确至0.1g；计算。要进行二次平行试验，取其算术平均值，允许平行差值0.03%。封蜡法：适用于易破裂土和形态不规则的坚硬土（一般蜡的密度采用0.92g/cm3）原理：蜡封土体体积减去蜡体积，获得土体体积。设备：天平、烧杯、细线、石蜡、针、削土刀；步骤：用削土刀取体积大于30cm3试件，称量，准确至0.01g；加热石蜡至刚过熔点，用细线系住试件浸入石蜡；冷却后称量；用细线将蜡封试件浸浮在盛有蒸馏水的烧杯中，称试件水下质量；取出试样，擦干，在空气中称量，与冷却后称量值比较，若增加，表示水分进入试件，若浸入水分超过0.03g，应重做。计算湿密度及干密度（计算到0.01）。=m(m1-m2)wt(m1-m) nd=(1+0.01) 式中：湿密度； d：干密度； m：试件质量；m1：蜡封试件质量 m2：蜡封试件水中质量wt：蒸馏水在t时密度，准确至0.001；n：石蜡密度，一般为0.92gcm3； ：含水量；(m1-m2)wt：蜡封试样体积 (m1-m) n：蜡体积灌砂法适用于现场测定细粒土、砂类土、砾类土密度，原理：用已知材料的密度间接获得体积。灌水法：适于现场测定粗粒土和巨粒土。5相对密度（比重）试验目的：是求土在105110下烘干至恒重时的质量，与同体积4时蒸馏水的质量的比值。试验方法及适用范围：比重瓶法（粒径5mm）、浮称法（粒径5mm，其中粒径20mm土质量总质量20%）、虹吸筒法（粒径5mm，其中粒径20mm土质量总质量20%）。比重瓶法：土中不含水溶盐时，用蒸馏水；含盐时，用中性液体。步骤： 将比重瓶烘干，将15g烘干土装入lOOmL比重瓶内(若用50mL比重瓶，装烘干土约12g)，称量。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，并将瓶在砂浴中煮沸，煮沸时间自悬液沸腾时算起，砂及低液限粘土应不少于30min，高液限粘土应不少于1h，使土粒分散。注意沸腾后调节砂浴温度，不使土液，溢出瓶外。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，将瓶外水分擦干后，称瓶、水土总质量，称量后立即测出瓶内水的温度，准确至05。 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。如比重瓶体积事先未经温度校正，则立即倾去悬液，洗净比重瓶，注人事先煮沸过且与试验时同温度的蒸馏水至同一体积刻度处，短颈比重瓶则注水至满，按本试验第步骤调整液面后，将瓶外水分擦干，称瓶、水总质量。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，其余步骤同上。 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。真空压力表读数宜为100kpa，抽气时间12h，（直至悬液内无气泡为止）其余步骤同上。计算：称量精确0.001g。公式如下。精度要求：要进行二次平行试验，取算术平均值，以2位小数表示，允许平行差值不大于0.02。用蒸馏水测定时：Gs=ms(m1+ms-m2)Gwt用中性液体测定时：Gs=ms(m1+ms-m2)Gkt（ms：干土质量；m1：瓶、水总质量；m2：瓶、水、土总质量； Gwt：t时蒸馏水相对密度； m1：瓶、中性液体总质量m2：瓶、中性液体、土总质量；Gkt：t时中性液体相对密度）6土的粒组划分：土粒的大小称为粒度；把大小相近的土粒合并为组，称为粒组；土的粒度成分是指土中各种不同粒组的相对含量（以干土质量的百分比表示）。常用的粒度成分表示方法有表格法、累计曲线法、三角形坐标法。土的分类依据及获得途径：1、土颗粒组成特征（通过颗粒分析实验）；2、土的塑性指标：液限、塑限和塑性指数（也称为反映土吸附结合水能力指标）通过液塑限试验；3、土中有机质存在情况（通过化学实验）。颗粒分析目的、意义：测定土的粒径大小和级配状况，为土的分类、定名和工程应用提供依据，指导工程施工。常用的颗粒分析方法有两种：直接法和间接法。粒径大于0.075mm的土粒采用筛分（筛析）法直接测定；0.002-0.075mm的土粒采用水析法间接测定（或比重计法）；粗细皆有联合用筛分法和沉降分析法；粒径小而比重大的土用移液管法。筛分法：筛析法：设备：标准筛：粗筛（圆孔）：孔径60、40、20、10、5、2mm；细筛：2、1、0.5、0.25、0.075mm。步骤：按规定取样，分批过2mm筛；大于2mm试样从大到小逐级过粗筛，分别称量筛余； 2mm筛下试样从大到小逐级过细筛；筛后各级筛底土总质量与原质量之差，不大于1%；如2mm筛下土不超过试样总质量的10%，可省略细筛分析，如2mm筛上土不超过试样总质量的10%，可省略粗筛分析（以求在筛分过程中尽量减少过程减少损失）；结果整理：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，以粒径为横坐标，绘制颗粒大小级配曲线，求出各个粒组的颗粒质量百分数。必要时计算不均匀系数。筛分注意事项：要求各细筛及底盘内土质量总和与原来所取2mm筛下试样质量之差不大于1%，各粗筛及2mm筛下土质量与试样质量之差不大于1%；筛后总质量之差不大于1%；对含有粘土粒的砂砾土，用水析法，如果小于0.075mm的土超过10%，要做水析法。比重计法：粒径小于0.075mm。原理：颗粒越大，下降越快。土粒级配指标有两个：Cc和Cu。不均匀系数Cu=d60d10，反映大小不同粒组的分布范围，曲率系数Cc=(d30)2(d60d10),描述累计曲线的分布形状。Cu越大，表示土粒大小分布范围大，土的级配良好。一般认为1、Cu5时为均匀土，级配不好；Cu10时为级配良好土。2、不能单独用Cu，要和Cc同时考虑。同时满足Cu5，Cc=1-3时，级配良好；否则级配不良。粒度成分累计曲线有三种情况：比较陡：颗粒均匀；比较平缓：级配良好；有起伏（阶梯）：用级配好坏的评价指标判断。如何从累计曲线上判断及配好坏？1、做颗粒分析实验；2、绘制累积曲线；3、从累积曲线上查到d60、d30、d10值；4、计算Cu、Cc；5、判断：Cu5，Cc=1-3时，级配良好；否则级配不良。7.以土的以下特征作为分类依据：土颗粒组成特征；土的塑性指标：液限、塑限和塑性指数（也称为反映土吸附结合水能力的指标）；土中有机质存在情况。8土的成分代号：砂S；粉土M；粘土C；有机质土O；高液限H；低液限L。 塑 B线 CH（高液粘） 性 CL（低液粘） CHO A线 指 CLO 数 7 4 ML（低粉）MH（高粉） MLO MHO（有机质） 液限 50塑性图土的工程分类遇搭界情况时，怎样确定土名？土中粗细粒组质量相同时，为细粒土土正好落在A线上为粘土正好落在B线上，当其在A线以上为高液限粘土，在A线以下为高液限粉土总原则是从工程安全角度考虑在AB交叉点为高液限粘土在虚线之间为粘土到粉土的过渡段。9、土的天然稠度：土的液限与天然含水量之差和塑性指数之比。土所能达到最密实时的孔隙比emin和最松时的孔隙比emax相对比可用来表示现场土孔隙比为e时的密实度，称为相对密实度Dr。即：Dr=(emax-e)(emax-emin)土从液体状态向塑性状态过渡的界限含水量称为液限；由塑性状态向脆性固体状态过渡的界限含水量称为塑限；到达塑限后继续变干，土的体积随含水量的减少而收缩，当达到某一含水量后，土体积不再收缩，这个界限含水量称为缩限。W=0 缩限 塑限 液限 坚硬 半坚硬 可塑 流动界限含水量与土状态的关系塑性指数IL=(wwp)(wLwp)= (wwp)IPIL 与颗粒表面的水有关，含水量越大，值越大；IP与粘土矿物（结合水）有关，粘土矿物多，结合水多，值越大。IL=1，土处于液限； IL=0，土处于塑限。工程上常用的衡量沙土密实度方法有四种：孔隙比法、相对密实度法、标准贯入法、静力触探法。相对密实度试验（砂土）：用孔隙比大小作为判断指标。当砂土样以最疏松状态制备时，其空隙比达最大值emax ，当砂土样受振或捣实时，砂砾相互靠拢压紧，空隙比达到最小值emin ，砂土在天然状态的空隙比为e，则砂土在天然状态下的紧密程度，可用相对密实度Dr来表示。Dr（emaxe0）/（emaxemin） 当Dr=0，即e0=emax时，沙土处于最疏松状态；当Dr=1，即e0=emin时，沙土处于最紧密状态。所以0Dr1。一般认为：Dr13时，土处于疏松状态；13 Dr23时，属于中密状态； Dr23时，属于密实状态。精度要求：最小与最大干密度，均需进行2次平行测定，取算术平均值，其平行差值不超过0.03gcm310界限含水量试验：土的塑性指数液限含水量塑限含水量即：Ip=L-p 土的液性指数（含水量塑限）/（液限塑限）即：IL（p）/（L-p）=（p）/ Ip。IL与颗粒表面的水有关，含水量越大，IL越大；Ip与粘土矿物（结合水）多少有关，粘粒矿物多，结合水多，Ip大。 当IL=1，即=L，土处于液限；当IL=0，即=p，土处于塑限。当IL0为坚硬半坚硬状态；当0IL0.5为硬塑和可塑状；当0.5IL1.0为可塑和软塑状；当IL1.0为流塑状态。测试方法：我国通用的液限碟式仪法测定土的液限含水量，搓条法测土的塑限含水量，或联合法测土的液塑限含水量。当三者有差异时，以搓条法为准。界限含水量的测定有哪些应用？1、明确土可塑性范围；2、解决土的状态；3、估计土的最佳含水量在塑限附近；4、细粒土进行分类的依据（液限、塑性指数）。液塑限联合测定法： 目的：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。范围：适于粒径0.5mm、有机质含量试样总质量5%的土。设备：液塑限联合测定仪、锥质量100g、锥角度30度，读数显示宜采用光电式、游标式、百分表式；盛土杯、天平。步骤：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胶皮头的研杵研碎或用木棒在橡皮板上压碎，过0.5mm筛。取0.5mm筛下的代表性土样200g，分开放入三个盛土皿中，加不同量的蒸馏水，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5mm以下。对于砂类土，测定c点的锥入深度可大于5mm。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。试杯装满后，刮成与杯边齐平。用光电式液限塑限联合测定仪测定时，接通电源，调平机身，打开开关，提上锥体(此时刻度或数码显示应为零)，锥头上涂抹少许凡士林。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，土样表面和锥尖刚好接触，指示灯亮，停止转动旋钮，锥体立刻自行下沉，5s时，自动停止下落，读数窗上或数码管上显示锥入深度h1。改变锥尖与土接触位置（锥尖两次锥入位置距离不小于1cm），重复步骤3，得锥入深度h2，h1、h2允许误差为0.5mm，否则，应重作。取h1、h2平均值作为该点的锥入深度h。去掉锥尖入土处的凡士林，取10g以上的土样两个，分别装入盒内，称质量（准确至0.01g），测定其含水量1、2计算到0.1）。计算含水量平均值。重复以上步骤，对其它两个含水量土样进行试验，测其锥入深度和含水量。结果整理：在二级双对数坐标纸上，以含水量为横坐标，锥入深度h为纵坐标，点绘a、b、c三点含水量的h-图，连此三点，应呈一条直线。如三点不在同一直线上，要通过a点与b、c两点连成两条直线，根据液限(a点含水量)在hp-L图查得hP，以此hp再在h-图上的ab及ac两直线上求出相应的两个含水量，当两个含水量的差值小于2%时，以该两点含水量的平均值与a点连成一直线。当两个含水量的差值大于2%时，应重做试验。在h-图上，查得纵坐标入土深度h=20毫升所对应的横坐标的含水量w，即为该土样的液限L。根据求出的液限，通过液限L与塑限时入土深度hp的关系曲线查得hp，再由图求出入土深度为hp时所对应的含水量，即为该土样的塑限p。对于细粒土，用双曲线确定hp值；对于砂类土，则用多项式曲线确定hp值。滚搓法塑限试验：适于粒径小于0.5mm土。3mm刚好断裂时的含水量就是塑限。若土条搓成3mm仍未产生裂缝及断裂，表示试样含水量高于塑限；若直径大于3mm即行断裂，表示试样含水量小于于塑限，应弃去重新取土加水搓；若在任何含水量始终搓不到3mm即开始断裂，认为该土无塑限。11击实试验：原理：采用人工或机械对土施加夯压能量，使土颗粒重新排列紧密，使土在短时间内得到新结构强度。目的：求最大干密度、最佳含水量；指导和控制施工质量，为设计和验收使用；为路面结构层原材俩配合比设计提供依据。范围：分轻型和重型，小试筒适于粒径25mm土，大试筒适于粒径38mm土。设备：标准击实仪、烘箱及干燥器、天平、台秤、圆孔筛、拌合工具。方法：干法：土样风干或温度低于50度烘干，碾散过筛拌匀，四分法备5-6个样，按2-3%含水量递增。湿法：对天然含水量的土样过筛，分别风干到所需的几组不同含水量备用，按2-3%含水量递减备4-5个。制备土样：干法：将代表性土样风干或在低于50温度下烘干，放在橡皮板上用木碾碾散，过筛（筛孔视粒径大小而定）拌匀备用。按四分法至少准备5个试样，分别加入不同的水分（按2%-3%含水率递增），拌匀后闷料一夜备用；湿法：对天然含水量的土样过筛（筛孔视粒径大小而定），并分别风干到所需的几组不同含水量备用，使含水率按2%-3%递减备4-5个土样。步骤：将击实筒放在坚硬的地面上，取制备好的土样分3-5次倒入筒内。整平表面，并稍加压紧，然后按规定的击数进行第一层土的击实，击实时击锤应自由垂直落下，锤迹必须均匀分布于土样面，第一层击实完后，将试样层面“拉毛”，然后再装入套筒，重复上述方法进行其余各层土的击实。小试筒击实后，试样不应高出筒顶面5毫米，大试筒击实后，试样不应高出筒顶面6毫米。用修土刀沿套筒内壁削刮，使试样与套筒脱离后，扭动并取下套筒，齐筒顶细心削平试样，拆除底板，擦净筒外壁，称量，准确至1克。用推土器推出筒内试样，从试样中心处取样测其含水量，计算至0.1%。计算击实后各点最大干密度。以干密度为纵坐标，含水量为横坐标，绘制干密度与含水量的关系曲线，曲线上峰值点的纵、横坐标分别为最大干密度和最佳含水量，如曲线不能绘出明显的峰值点，应进行补点或重做。当试样中有大于38毫米颗粒时应进行修正。先取出大于38mm颗粒，并求得其百分率P，其百分率不应大于30，把小于38mm部分作击实试验并对试验所得结果进行校正。土的击实特性：击实曲线有一个峰点左陡右缓饱和曲线影响压实的因素：含水量击实功压实机械土粒级配12土体压缩机理（特点）：1、土体的压缩变形主要是由孔隙的减小引起的；2、饱和土的压缩需要一定时间才能完成。土的压缩性指标：1、压缩系数a=(e1-e2)(p2-p1)；压缩指数Cc=(e1-e2)(lgp2-lgp1)；压缩模量Es=(1+e1)a；变形模量E=Es(1-2uK0)；体积压缩系数mv=a(1+e1)。土体在固结过程中所受的最大有效应力，成为先期固结压力pc。超固结比OCR为pc和土层自重应力po的比值。天然土层可划分为下列三种固结状态：OCR1超固结土、OCR=1正常固结土、OCR1欠固结土。固结试验：研究土体一维变形特性。室内：有侧限、无侧向变形；现场：无侧限、有侧向变形。方法：单轴固结仪法：适于饱和粘质土。当只进行压缩时，允许用非饱和土。土的抗剪强度是土体在力系作用下抵抗破坏的极限剪切应力，用库伦公式表达：=c+tan；强度指标c、反映土的抗剪强度变化的规律。c：土的粘聚力；：土的内摩擦角：抗剪强度；：剪切滑动面上的法向应力。土的抗剪强度作用：估算地基承载力；评价地基稳定性；计算边坡稳定性；支挡结构物土压力。直剪仪分类：应力控制式和应变控制式两种。应力式是分级施加等量水平剪力于土样使之受剪；应变式是等速推动剪切容器使土样等速位移受剪。直接剪切试验：一般采用原状土。分为三种：固结快剪（固结、不排水剪）、快剪（不固结、不排水剪）、慢剪（固结、排水剪）。同样的土用三种方法做出的结果不同，快剪获得的强度指标最小，慢剪最大。慢剪：目的范围：测定粘质土的抗剪强度指标。试验步骤 对准剪切容器上下盒，插入固定销，在下盒内放透水石和滤纸，将带有试样的环刀刃向上，对准剪盒口，在试样上放滤纸和透水石，将试样小心地推乳剪切盒内。 移动传动装置，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触，依次加上传压板、加压框架，安装垂直位移量测装置，测记初始读数。 根据工程实际和土的软硬程度施加各级垂直压力，然后向盒内注水；当试样为非饱和试样时，应在加压板周围包以湿棉花。施加垂直压力，每1h测记垂直变形一次。试样固结稳定时的垂直变形值为：粘质土垂直变形每1h不大于o05mm。 拔去固定销，以小于002mmmin的速度进行剪切，并每隔一定时间测记测力计百分表读数。直至剪损。 试样剪损时间可按下式估算：f50t50 （式中 f ：达到剪损所经历的时间，min； t50：固结度达到50所需的时间，min）当测力计百分表读数不变或后退时，继续剪切至剪切位移为4rnm时停止，记下破坏值。当剪切过程中测力计百分表无峰值时，剪切至剪切位移达6mm时停止。 剪切结束，吸去盒内吸水，退掉剪切力和垂直压力，移动压力框架，取出试样，测定其含水量。固结快剪试验（土层较薄）范围：适于渗透系数小于10-6cms的粘质土。步骤：同上，只是为小于008mmmin。快剪试验（土体较厚，施工速度快、渗透性小）范围：同固结快剪。步骤：同上；然后施加垂直压力，拔出固定销立即开动秒表，以008mmmin的剪切速度进行，并按步骤进行剪切。14承载比（CBR）试验：定义：所谓CBR值，指试料贯入量达2.5或5mm时单位压力对标准碎石压入相同贯入量时标准荷载强度（7或10MPa）的比值。注意：进行室内试验时，必须与击实结合；现场则于击实无关。目的：测承载比；饱水后膨胀量。范围：适于在规定的试筒内制件后，对各种土和路面基层、底基层材料进行承载比试验。试样的最大粒径宜控制在25mm以内，最大不得超过38mm。设备：圆孔筛、试筒、夯锤和导管、贯入杆、路面材料强度仪或其他荷载装置、百分表、多孔板、多孔底板、测膨胀量时支承百分表的架子、荷载板、水槽、其它。步骤称试筒本身质量(m1)，将试筒固定在底板上，将垫块放入筒内，并在垫块上放一张滤纸，安上套环。将l份试料，按重型击实2规定的层数和每层击数，求试料的最大干密度和最佳含水量。 将其余3份试料，按最佳含水量制备3个试件。将一份试料平铺于金属盘内，按事先计算得的该份试料应加的水量均匀地喷洒在试料上，充分拌和到均匀状态，装人密闭容器或塑料口袋内浸润备用。 浸润时间：重粘土不得少于24h，轻粘土可缩短到12h，砂土可缩短到lh，天然砂砾可缩短到2h左右。 将试筒放在坚硬的地面上，取备好的试样分35次倒人筒内(视最大料径而定)。整平表面，并稍加压紧，然后按规定的击数进行第一层试样的击实，击实时锤应自由垂直落下，锤迹必须均匀分布于试样面上。第一层击实完后，将试样层面“拉毛”，然后再装入套筒，重复上述方法进行其余每层试样的击实。卸下套环，用直刮修平击实的试件，表面不平整处用细料修补。取出垫块，称试筒和试件的质量(m2)。泡水测膨胀量的步骤如下：(1)在试件制成后，取下试件顶面的破残滤纸，放一张好滤纸，并在上安装附有调节杆的多孔板，在多孔板上加4块荷载板。(2)将试筒与多孔板一起放人槽内(先不放水)，并用拉杆将模具拉紧，安装百分表，并读取初读数。(3)向水槽内放水，使水自由进到试件的顶部和底部。在泡水期间，槽内水面应保持在试件顶面以上大约25mm。通常试件要泡水4昼夜。(4)泡水终了时，读取试件上百分表的终读数，并用下式计算膨胀量： 膨胀量= 泡水后试件高度变化 原试件高（120mm）100 (5)从水槽中取出试件，倒出试件顶面的水，静置15rain，让其排水，然后卸去附加荷载和多孔板、底板和滤纸，并称量(m3)，以计算试件的湿度和密度的变化。 贯入试验: (1)将泡水试验终了的试件放到路面材料强度试验仪的升降台上，调整偏球座，使贯人杆与试件顶面全面接触，在贯入杆周围放置4块荷载板。(2)先在贯入杆上施加45N荷载，然后将测力计和测变形的百分表的指针都调整至零点。(3)加荷使贯入杆以11.25mmmin的速度压入试件，记录测力计内百分表某些整读数(如20、40、60)时的贯人量，并注意使贯人量为25010-2 mm时，能有5个以上的读数。因此，测力计内的第一个读数应是贯入量3010-2 mm左右。结果整理: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）即：CBR25=P7000100 。同时计算贯入量5mm时的承载比（CBR）即：CBR50=P10500100（单位KPa）。注意：CBR25CBR50时，取CBR25值；CBR25CBR50时，试验重做，如结果仍如此，取CBR50值。精度要求：如根据3个平行试验结果计算得的承载比变异系数CV大于12%，则掉一个偏离大的值，取其余2个结果的平均值，如CV小于12%，则3个平行试验结果计算的干密度偏差小于0.03克/立方厘米，则取3个结果的平均值，如3个试验结果计算的干密度偏差超过0.03克/立方厘米，则去掉一个偏离大的值，取其余2个结果的平均值。怎样用aCBR关系曲线求标准压实下的CBR值？先求施工现场干密度，然后根据关系曲线求现场干密度对应的CBR值。施工现场干密度d等于工地控制的压实度K乘以室内击实试验获得的最大干密度dmax之积。集料部分：集料的物理性质包括：密度、吸水性和耐候性、颗粒形状。1、密度：指不包括任何空隙的单位体积的质量。堆积密度 ：单位体积(含物质颗粒固体及其闭口、开口孔隙体积及颗粒间空隙体积)物质颗粒的质量。有干堆积及湿堆积密度之分；表观密度(视密度) ：单位体积(含材料的实体矿物成分及闭口孔隙体积)物质颗粒的干质量；表干密度：单位体积(含材料的实体矿物成分及其闭口孔隙、开口孔隙等颗粒表面轮廓线所包围的全部毛体积)物质颗粒的饱和面干质量。毛体积密度：单位体积(含材料的实体矿物成分及其闭口孔隙、开口孔隙等颗粒表面轮廓线所包围的毛体积)物质颗粒的干质量。密度表观表干毛体积堆积空隙率：是散粒材料在堆积状态下颗粒固体物质间空隙率体积（开口孔隙体积与间隙之和）占堆积体积的百分比。孔隙率：是指材料体积内孔隙体积所占的比例。间隙率：是散粒材料在堆积状态下颗粒间间隙体积占堆积体积的百分比。表观密度和毛体积密度的试验(网篮法)试验准备 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；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。步骤. 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（尽量让开口孔隙饱水）。水温在15-25度范围内，浸水最后2h内水温相差不超过2度。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。将试样移入吊篮中，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)。提起吊篮，稍稍滴水后，将试样倒入浅搪瓷盘中，或直接将粗集料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。注意拧湿毛巾时不要太用劲，防止拧得太干。擦颗粒的表面水时，既要将表面水擦掉，又不能将颗粒内部的水吸出，整个过程中不得有集料丢失。立即在保持表干状态下，称取集料的表干质量(m1)。将集料置于浅盘中，放入1055摄氏度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)。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。 计算：表观相对密度a、表干相对密度s、毛体积相对密度b按下式计算至小数点后3位。a=ma/(ma-mw) T s=mf/(mf-mw) Tb=ma/(mf-mw) T 式中：a-集料的表观相对密度，无量纲；s-集料的表干相对密度，无量纲；b-集料的毛体积密度，无量纲；ma-集料的烘干质量，g； mf-集料的表干质量，g；mw-集料的水中质量，g；2、吸水性和耐候性：吸水性：衡量一定条件下集料吸水能力的大小。可用含水率、吸水率和饱水率三项指标表示。材料在气干状态下的含水率称为平衡含水率；在饱和面干状态下的含水率称为吸水率；在真空状态下的含水率即为饱水率。耐候性：集料在自然环境下的使用过程中，首先要承受周围环境温度改变引起的温度应力作用，其次是承受因正、负气温的交替冻融引起内部组织结构受到的破坏作用，评价集料这种抵抗自然破坏因素的性能成为耐候性。用抗冻性和坚固性两项指标来评价。耐候性三个指标：强度损失、质量损失、外观损失。抗冻性：材料在水饱和状态下，抵抗多次冻融循环而不破坏，同时强度也不严重降低的性质。耐水性：材料长期处于水的作用下不破坏，其强度也不严重降低的性质。用软化系数（饱水状态下的抗压强度和干燥状态下的抗压强度之比）来表示。3、针片状颗粒：水泥混凝土用粗集料针片状颗粒含量试验（规准仪法）；沥青路面用粗集料针片状颗粒含量试验（游标卡尺法）。两种方法比较，游标卡尺法精度要高，要求取样不少于800g，不少于100粒。 针片状颗粒对水泥混凝土和沥青混合料的和易性、强度和稳定性有不良影响。针片状颗粒含量要求：沥青混合料：高速一级：表面层15%，其它层：18%；其他等级：20%。水泥混凝土：级C60以上5%，级C30以上15%，级C30以下20%规准仪法测定步骤：1、采集试样，将试样风干，用四分法分至规定质量，称量m0，筛分成规定粒级备用；2、目测挑出接近立方体形状的规则颗粒，将目测有可能属于针片状颗粒的集料按规定粒级用规准仪逐粒对试样进行针状颗粒鉴定，挑出颗粒长度大于针状规准仪上相应间距而不能通过者，为针状颗粒。3、将通过规准仪上相应间距的非针状颗粒逐粒对试样进行片状颗粒鉴定，挑出厚度小于片状规准仪上相应孔宽能通过者，为片状颗粒。4、称量由各粒级跳出的针状和片状颗粒的质量，其总质量为m1；5、计算：针片状颗粒含量Qe=m1mo100%。（如果需要也可分别计算针状、片状颗粒含量）游标卡尺法：1、采集试样，用四分法选取1kg左右的试样。对每一种规格的粗集料，应按照不同的公称粒径，分别取样检验；2、用4.75mm标准筛将试样过筛，取筛上部分供试验用，称取试样总质量m0，准确至1g，试样数量应不少于800g，并不少于100颗。（对2.36-4.75粗集料，由于卡尺量取有困难，一般不做测定）3、将试样平摊于桌面上，目测挑出接近立方体的颗粒，剩下可能属于针状（细长）和片状（扁平）的颗粒；4、将欲测量的颗粒放在桌面上成一稳定的状态，以颗粒平面方向的最大长度为L，侧面厚度的最大尺寸为t，颗粒最大宽度为w，（twL），用卡尺逐颗测量石料的L及t，将Lt3的颗粒分别挑出作为针片状颗粒。称取针片状颗粒的质量m1，准确至1g。5、计算针片状颗粒含量：Qe=m1mo100%4、集料的力学性质：包括抗压强度和磨耗性。路面用粗集料的力学性质主要指压碎能力和磨耗性两大指标，还包括针对高等级公路表面层用粗集料的三项专用指标，即磨光值、磨耗值和冲击值。粗集料压碎值试验目的：用于衡量石料在逐渐增加的荷载下抵抗压碎能力，是衡量集料力学性质的指标，以评定其在工程中的适用性。试验准备： 用13.2mm和9.5mm标准筛过筛，取13.2mm9.5mm的试样3组，每组3kg，供试验用。试样宜采用风干石料，如需加热烘干时，烘箱温度不应超过100摄氏度，烘干时间不超过4h。试验前，石料应冷却至室温；每次试验的石料数量应满足按下述方法夯击后石料在试筒内的深度为10cm：将石料分三层倒入量筒中，每层数量大致相同。每层都用金属棒的半球面端从石料表面上约50mm的高度处自由下落均匀夯击25次，最后用金属棒作为直刮刀将表面刮平。称取量筒中试样质量(m0)。以相同质量的试样进行压碎值的平行试验。试验步骤：将试筒安放在底板上；将要求质量试样分三次(每次数量相同)倒入试筒中，每次均将试样表面整平，并用金属棒按上述步骤夯击25次，最上层表面应仔细整平；压柱放入试筒内石料面上，注意使压柱摆平，勿楔挤筒壁；将装有试样的试筒连同压柱放到压力机上，均匀地施加荷载，在10min时达到总荷载400kN，稳压5s，卸荷，将试筒从压力机上取下；将筒内试样取出，注意勿进一步压碎试样；用2.36mm筛筛分经压碎的全部试样，可分几次筛分，均需筛到在1min内无明显筛出物为止； 称取通过2.36mm筛孔全部细料质量(m1)，准确至1g。计算：准确至0.1%。 Qa=m1/m0*100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。以3个平行试验结果的算术平均值作为压碎值的测定值5、洛杉矶磨耗试验 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。步骤：将不同规格的集料用水冲洗干净，置烘箱中烘干至恒重。分级称量(准确至5g)，称取总质量(m1)，装入磨耗机之圆筒中； 选择钢球，使钢球的数量及总质量符合规定，将钢球加入钢筒中，盖好筒盖，紧固密封；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2的要求。开动磨耗机，以30r/min33r/min之转速转运至要求的回转次数为止；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；将试样过筛，对沥青混合料集料应选用1.7mm的方孔筛过筛，对水泥混凝土集料，应选用2mm的圆孔筛过筛，筛去试样中被撞击磨碎的细屑； 用水冲干净留在筛上的碎石，置1055摄氏度烘箱中烘干至恒重(通常不少于4h)，准确称量(m2)。计算：计算粗集料洛杉矶磨耗损失，准确至0.1%。 Q=(m1-m2)/m1100 式中：Q-洛杉矶磨耗损失，%; m1-装入圆筒中试样质量，g；m2-试验后在1.7mm(方孔筛)或2mm(圆孔筛)筛上的洗净烘干的试样质量，g。 精度要求：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。粗集料道瑞磨耗试验和磨光试验：道瑞磨耗试验用于评定路面表层所用粗集料抵抗车轮撞击及磨耗的能力。集料磨光值是利用加速磨光机磨光集料，并以摆式摩擦系数仪测定集料磨光后的摩擦系数值，以评定抗滑表层用集料的抗磨光性。公式：PSV=PSV（试件）+49PSV（标准）（结果取整数）磨耗值越小，集料抗磨耗性能越好。磨光值越大，集料的耐磨性越好。砂岩、玄武岩、花岗岩、石灰岩的磨光值依次减小。集料的化学性质：大部分集料是由天然岩石形成的，按化学成分分，岩石分为酸性岩石（SiO265%，花岗岩、石英岩）、中性岩石（52%SiO265%，辉绿岩、闪长岩）和碱性岩石（SiO252%，石灰岩、玄武岩）。6、筛分试验是称取一定数量的砂样，在规定的标准套筛上进行筛分，分别测出砂样在各个筛上的留存质量，然后计算出与级配有关的参数。通过筛分试验确定细集料颗粒粒级的分布状况，称为砂的级配。砂中含有的云母、淤泥、泥块、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐等，是有害杂质。标准筛：对颗粒性材料进行筛分试验用的符合标准形状和尺寸规格要求的系列样品筛，筛孔为正方形。套筛：粒径按12递减，4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15、0.075方法选择：对水泥混凝土用细集料可采用干筛法或水洗法，对沥青混合料及基层用细集料必须用水洗法筛分。细集料筛分试验：试验准备：将试样通过4.75mm(圆孔筛)或9.5mm(方孔筛)筛，筛除超粒径材料。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1055摄氏度的烘箱中烘干至恒重，冷却至室温后备用。水洗法步骤： 1、准确称取烘干试样约500g(m1)，准确至0.5g；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，但不得有集料从水中溅出；4、用1.18mm筛及0.075mm筛组成套筛。仔细将容器中混有细粉的悬浮液徐徐倒出，经过套筛流入另一容器中，但不得将集料倒出；5、重复2.4步骤，直至倒出的水洁净且小于0.075的颗粒全部倒出；6、将容器中的集料倒入搪瓷盘中，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入搪瓷盘中，操作过程中不得有集料散失；7、将搪瓷盘连同集料一起置1055摄氏度烘箱中烘干至恒重，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入下一号筛，和下一号筛中的试样一起过筛，这样顺序进行，直至各筛全部筛完为止；9、称量各筛筛余试样的质量，精确至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，其相差不得超过1%。精度要求：取两次平行试验结果的算术平均值为测定值，如两次试验所得细度模数之差大于0.2，应重做试验计算：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筛下部分即为0.075mm的分计筛余，由测得的m1与m2之差即为小于0.075mm的筛底部分。 ai=mimi100%累计筛余百分率：各号筛的累计筛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%。Ai=a4.75+a2.36+ai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%。Pi=100Ai根据各筛的累计筛余百分率或通过百分率，绘制级配曲线。计算细度模数，准确至0.01。Mx=(A0.15+A0.3+A0.6+A1.18+A2.365A4.75)/（100A4.75)式中：Mx-砂的细度模数；A0.15、A0.3、.、A0.75-分别为0.15mm、0.3mm、.、4.75mm各筛上的累计筛余百分率，%。粗度是评级细集料粗细程度的一种指标，用细度模数表示。注意：1、细度模数越大，砂的颗粒越粗。2、细度模数相同的两种砂，级配不一定相同；但不同级配的砂，可以有相同的细度模数。3、细度模数的数值主要决定于0.15mm筛至2.36mm筛5个粒径的累计筛余量，粗颗粒分计筛余的“权”比细颗粒大，细度模数的数值在很大程度上取决于粗颗粒含量。4、细度模数是采用0.15-4.75mm粒度范围的细集料的累计筛余参数计算的，细度模数的数值于小于0.15mm的颗粒无关。矿料级配合成：以通过量的百分率为纵坐标，筛孔尺寸为纵坐标，将各筛上的通过量绘制在坐标图中，然后用曲线将各点连接起来，称为级配曲线。根据设计要求（或规范要求）确定的级配范围，以及由各级配所绘制的级配曲线，构成级配曲线图。因为横坐标采用对数坐标，构成半对数坐标图。分别根据两个不同的指数和所确定的级配结果，以及由各级配所绘制的级配曲线，构成级配范围。粒径粗细不同的集料按照一定的比例组合搭配在一起，以达到较高的密实度，根据搭配组成的结果，可达到以下几种不同的级配形式：1、连续级配：指某一矿料在标准套筛中进行筛分后，矿料的颗粒由大到小连续分布，每一级都占有适当的比例。2、间断级配：在矿料颗粒分布的整个区间里，从中间剔除一个或连续几个粒级，形成一种不连续的级配。3、连续开级配：整个矿料颗粒分布范围较窄，从最大粒径到最小粒径仅在数个粒级上以连续的形式出现。级配组成设计方法（图解法操作步骤）：1、准备工作：对所使用的各集料进行筛分，计算各自的通过量百分率。明确设计级配要求的级配范围，计算出该要求级配范围的中值。2、绘制框图：按比例（纵、横边各为100、150mm）绘制一张矩形框图，从左下向右上引对角线，作为合成级配的中值。纵坐标表示通过量，横坐标表示筛孔尺寸。3、确定各集料用量。将参与级配合成的各集料的通过量绘制在框图中，用折线的形式连成级配曲线。根据框图中相邻两条级配曲线的关系，即重叠（最常见）、相接、分离，确定各集料在混合料中的掺配比例。4、合成级配的计算与校核。根据图解过程求得的各集料用量比例，计算出合成级配的结果。当合成级配超出级配范围时，说明图解法得到的比例不合适，需要进行各集料的用量调整，直到满足设计级配的要求为止。水泥的基本概念：水泥是一种人造水硬性胶凝材料。品种有：1、硅酸盐水泥：硅酸盐水泥熟料掺入0-5%的石灰石或粒化高炉矿渣及适量石膏加工磨细制成。（P1不加掺加剂，反应最快；P2加5%）2、普通硅酸盐PO：掺入6-15%混合料及石膏；3、矿渣P.S：掺入20-70%粒化高炉矿渣及石膏，反应最慢；4、火山灰P.P：掺入20-50%火山灰质材料及石膏；5、粉煤灰P.F：掺入20-40%粉煤灰及石膏。生产过程：两磨一烧： 原料（粘土）按一定比例掺配，混合磨细，经水泥窑1450高温煅烧，形成熟料，在熟料中加入3%左右的石膏或其他混合料，再加工磨细，就得到硅酸盐水泥。掺加剂作用：加入石膏起缓凝作用，掺加混合材料是为了改善水泥性能，提高质量，降低成本，扩大水泥的适用范围。水泥的应用：1、严寒地区应优先选用普通水泥（不能用火山灰、矿渣、粉煤灰及复合硅酸盐）；2、有早强要求适合硅酸盐（不能用同1）；3、高湿度