《材料》重点知识点复习指南.docVIP

材料复习指南编前语：材料科目的考试主要是针对公路工程的土工试验、集料、水泥及水泥混凝土、沥青及沥青混合料、无机结合稳定材料、钢材、石料、土工合成材料八大方面的内容进行考核；目的是通过考核检测试验人员对材料试验的掌握和熟练程度，最终达到提高试验人员的试验水平为目的，为进一步提高公路的建设质量服务。 由于水平有限，错漏难免，如有与标准规范不一致的，以标准规范为准。第一章 土工试验本章主要介绍土的三相组成及物理性质指标换算、土的粒组划分及工程分类、相对密实度及界限含水量、土的动力特性于击实试验、土体压缩性指标及相关试验的基本操作规程。第一节 土的三相组成及物理性质指标换算【要求】了解：土的形成过程熟悉：土的三相组成、土的物理性质指标及指标换算、烘箱安全操作要求掌握：含水量试验、密度试验、相对密度试验一、 土的形成（了解）土是由地壳表面的岩石经过物理风化、化学风化和生物风化作用的产物。岩石暴露，经受温度影响及自然环境（风、霜、雨、雪）的侵蚀和动植物的破坏形成大小、形状各异的碎块，这个过程叫做物理风化；物理风化后的碎块与氧气、二氧化碳和水接触，经过化学作用产生与原来岩石成分不同的矿物，这个过程叫做化学风化；在此基础上，加上生物活动的参与，从而产生有机质的积聚。经过风化作用所形成的矿物颗粒堆积在一起，其间贯穿者孔隙，孔隙间存在者水和空气。这种松散的固体颗粒、水和气体的集合体即是土。二、 土的三相组成（熟悉）土的三相是指固相（土颗粒）、气相（气体）和液相（水）。土骨架间布满相互贯通的孔隙有时完全被水充满，称为饱和土，可能产生液化；有时一部分被水占据，另一部分被气体占据，称为非饱和土；有时也可能完全充满气体，称为干土，此时黏土呈现坚硬状态，砂土呈现松散状态。这三种组成部分本身的性质以及它们之间的比列关系和相互作用决定土的物理力学性质及工程状态。1、 固相土的固相分为无机矿物颗粒和有机质，它们是构成土体骨架最基本的物质。矿物颗粒由原生矿物和次生矿物组成。原生矿物是指岩浆在冷凝过程种形成的矿物，如石英、长石、云母等。原生矿物经化学作用后发生化学变化而形成新的次生矿物，如三氧化二铁、三氧化二铝、次生二氧化硅、黏土矿物及盐类等。2、 液相土的液相是指土孔隙中存在的水。水在土中以三种状态存在：固态、液态、气态。（1） 气态水：土孔隙的空气中任何时候都存在有水汽，它与空气形成气态混合物。（2） 液态水：可分为存在于矿物颗粒内部的水化学结构水和化学结晶水，及存在矿物颗粒表面的水结合水（强结合水和弱结合水）和自由水（包括毛细水和重力水）。（3） 固态水：处于固态的晶体状态中的水冰，是自由水的一个特殊类型。3、 气相土中的气体可分为两类：与大气相连通的自由气体和与大气隔绝的封闭气体（气泡）。三、 土的物理性质指标及指标换算1土的三相图 质量 体积 ma=0 气相 Va Vv = v m mww =液相（水）= Vw ms . Vs 固相（土颗粒） V-土的总体积，cm3 或 m3 ；Vs-土的固体颗粒体积，cm3 或 m3 ；Vv-土的孔隙体积，cm3 或 m3 ；Va-土中气体体积，cm3 或 m3 ；Vw-土中水的体积，cm3 或 m3 ；m-土的总质量，g;ma-土的气体质量，g;一般ma约等于0；mw-土中水的质量，g;ms-土中固体颗粒的质量，g。2、常用指标及定义土粒相对密度 Gs=ms/(w *Vs)；天然密度（湿密度） = m/V；干密度 d=ms/V；饱和密度 sat=(ms+ Vv*w)/V；浮密度 ，=(ms+ Vs*w)/V；含水量 w(%)=mw/ ms*100；孔隙比 e= Vv/ Vs;孔隙率 n(%)=Vv/ V*100饱和度 Sr=Vw/Vv*100其中土粒相对密度、天然密度、含水量是实测指标，其他是换算指标。四、 相关试验（一） 含水量试验土的含水量是在105110下烘至恒量时所失去大的水分质量和达恒量后干土质量的比值，以百分数表示。常用测定方法有：烘干法、酒精燃烧法、炒干法、碳化钙气压法、红外线照射法。计算公式：w(%)=(m-ms)/ms*100其中w含水量（%），m湿土质量（g），ms干土质量（g）。本试验进行两次平行测定，取其算术平均值；允许平行差值应符合下表规定含水量允许平行差值含水量允许平行差值5%以下0.3%40%以上2%40%以下1%1、 烘干法烘干法是测定含水量的标准方法，适用于黏质土、粉质土、有机质土、砂砾土、冻土砂类土等。实验步骤（1） 取代表性试样，细粒土1530g，砂类土、有机土50g，放入称量盒内，盖好盒盖，称质量，记录盒与土样质量；（2） 揭开盒盖，将试样和盒盖放入烘箱内，在温度105110恒温下烘干。烘干时间对细粒土不得少于8小时，砂类土不得少于6小时，对含有机质超过5%的土，应将温度控制在6570恒温下烘干；（3） 将烘干后的试样和盒取出，放入干燥器内冷却（一般0.51小时即可）。冷却后盖好盒盖，称质量，准确至0.01g。（4） 结果整理，按含水量计算公式计算整理。2、 酒精燃烧法本法适用于快速简易测定细粒土的含水量（含有机质的除外）。实验步骤（1） 取代表性试样（黏质土510g，砂类土2030g）放入称量盒内，称湿土质量。（2） 用滴管将酒精注入有试样的称量盒中，直至盒中出现自由液面为止。（3） 点燃盒中酒精，燃至火焰熄灭。（4） 将试样冷却数分钟，按（2）、（3）步的方法重新燃烧两次。（5） 待第三次火焰熄灭后，盖好盒盖，立即称干土质量，准确至0.01 g。（6） 结果整理。3、 其它测试方法注意含有机质土的恒温控制，6070;干燥8h以上。水泥稳定土的含水量测试时烘箱开始温度为105110.（二） 密度试验土的天然密度定义为：= m/V测定密度的常用方法有环刀法、蜡封法、灌水法、灌砂法。1、 环刀法1）使用于细粒土。2）试验原理：采用一定体积的环刀削土样，使土按环刀形状充满其中，侧环刀中土重，根据已知环刀的体积就可按定义计算土的密度。3）实验步骤（1）按工程需要取原状土或制备所需要状态的扰动土，整平两端，环刀内壁涂一薄层的凡士林，刀口向下放在土样上；（2）用修土刀或钢丝锯将土样上部削成略大于环刀直径的土桩，然后将环刀垂直下压，边压边削，至土样伸出环刀上部为止。削去两端余土，使与环刀口面齐平，并用剩余土样测定含水量；（3）擦净环刀外壁，称环刀与土合质量m1, 准确至0.1g；（4）结果整理按下式计算湿密度：= （m1- m2）/V；d=/(1+0.01w)式中：湿密度（g/cm3）；d 干密度（g/cm3）；m1环刀与土合质量（g）； m2环刀质量（g）；V环刀体积（cm3）；w含水量（%）。（5） 精密度和允许误差本试验须进行两次平行测定，取其平均值，平行差值不得大于0.03 g/cm3。2、 蜡封法1） 本法适用于易破裂土和形态不规则的坚硬土。2） 试验原理：将不规则的土样（体积不小于500 cm3）称其自然质量（m）后，浸入熔化的石蜡中，使土样被石蜡所包裹，而后称其在空气中重（m1）与在水中重（m2），并按公式计算土样密度。3） 试验步骤（1） 用削土刀取体积大于30 cm3试件，削除试件表面的松、浮土以及尖锐菱角，在天平上称量，准确至0.01g。取代表性试样进行含水量测定。（2） 将石蜡加热刀刚过熔点，用细线系住试件浸入石蜡中，使试件表面覆盖一薄层严密的石蜡，若试件膜上有气泡，须用热针刺破，再用石蜡填充针孔，涂平孔口。（3） 待冷却后，将蜡封试件再天平上称量，准确至0.01g。（4） 用细线将蜡封试件置于天平一端，使其浸浮再盛有蒸馏水的烧杯中，注意试件不要接触杯壁，称蜡封试件再水下质量，准确至0.01g，并测量蒸馏水的温度。（5） 将蜡封试件从水中取出，擦干石蜡表面水分，再空气中称其质量，将其与（3）中所称质量相比。若质量增加，表示水分进入试件中；浸入水分质量超过0.03 g，应重做。（6） 结果整理= m/【（m1- m2）wt （m1- m2）n 】d=/(1+0.01w)其中wt 蒸馏水再t时的密度，准确至0.001 g/cm3。n 石蜡密度（一般可采用0.92g/cm3）。（m1- m2）n 蜡样体积（m1- m2）wt 蜡封试样体积3、 灌砂法（1） 本法适用于在现场测定基层、砂石路面及路基土的各种材料压实层的密实度和压实度，也适用于沥青表面处治、沥青贯入式路面的密度和压实度检测，但不适用于填石路堤等有大孔洞或大孔隙材料的压实度检测。（2） 用灌砂法测定密度和压实度时，应符合下列规定：1） 当集料的最大粒径小于15 mm，测定层的厚度不超过150 mm时，宜采用100 mm的小型灌砂筒测试。2） 当集料的最大粒径大于或等于15 mm，但不大于40 mm，测定层的厚度超过150 mm，但不超过200 mm时，宜采用150 mm的大型灌砂筒测试。（3） 试验步骤1） 按现行试验方法对检测对象试样用同种材料进行击实试验，得到最大干密度（0）及最佳含水量（w0）。2） 标定灌砂筒底部的锥体内砂的质量。3） 标定量砂的单位质量s （g/cm3）。4） 现场测试步骤 在试验地点选一块平坦表面，并将其清扫干净，其面积不得小于基板面积。 将基板放在平坦表面上，当表面较粗糙时，则将盛有量砂m5的灌砂筒放在基板中间的圆孔上，将灌砂筒的开关打开，让砂流入基板的中孔内，直到储砂筒内的砂不再下流时关闭开关。取下灌砂筒，并称量筒内砂的质量m6，准确至1g. 取走基板，并将留在试验地点的量砂收回，重新将表面清扫干净。 将基板放回清扫干净的表面上，沿基板中心孔凿洞。注意收集完凿出的材料并及时装入塑料袋中，不使水分蒸发。称量取出全部材料的总质量mw, 准确至1g。 从挖出的材料中取代表性试样，放在吕盒或洁净的搪瓷盘中，测定其含水量。 将基板安放在试坑上，将装有符合质量要求量砂的灌砂筒安放在基板中间，使灌砂筒下口对准基板的中孔及试洞，打开灌砂筒开关，让砂流入试坑内。直到筒内砂不再下流试，关闭开关，仔细取走灌砂筒，并称量筒内剩余砂的质量m4，准确至1g. 仔细取出试洞内干净量砂，留下次试验试再用。 结果整理按相关公式计算湿密度（w）和干密度（d），压实度K=d/0*100% 报告,干密度应准确至0.01g/cm3。（三） 相对密度(比重)试验相对密度可以通过试验直接测定，即求出土在100-105下烘干至恒量时的质量与同体积4蒸馏水质量的比值。国际上的定义是：给定体积材料的质量（或密度）与等体积水的质量（或密度）的比值。测定土的相对密度试验随土的粒径大小不同可采用不同的试验方法。主要有以下试验方法：比重瓶法，适用于粒径小于5mm的土；浮称法，适用于粒径大于等于5mm的土，其中粒径为20mm的土质量小于总质量的10%；虹吸筒法，适用于粒径大于等于5mm的土，其中粒径为20mm的土质量大于总质量的10%。1、 比重瓶法1） 试验步骤（1） 将比重瓶烘干，将15g烘干装入100mL比重瓶内（若用50mL比重瓶，装烘干土约12g），称量。（2） 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。（3） 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，称瓶、水、土总质量，称量后立即测出瓶内水的温度，准确至0.5。（4） 根据测得的温度，从已绘制的的温度与瓶、水总质量关系曲线中查得瓶、水总质量。（5） 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（3）（4）。（6） 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（比如煤油）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12小时（至悬液内无气泡为止），其余步骤同（3）（4）。2） 结果处理（1） 用蒸馏水测定时，按下式计算相对密度（比重）：Gs=ms/(m1+ms-m2)*Gwt式中Gs土的相对密度；ms干土质量；m1瓶、水总质量；m2瓶、水、土总质量；Gwtt时蒸馏水的相对密度，准确至0.001.（2） 用中性液体测定时，按照下式计算相对密度（比重）： Gs=ms/(m3+ms-m4)*Gkt式中Gs土的相对密度；ms干土质量；m3瓶、中性液体总质量；m4瓶、中性液体、土总质量；Gktt时蒸馏水的相对密度，准确至0.001.(3)本试验称量应准确至0.001g，必须进行两次平行测定，取其算术平均值，以两位小数表示，平行差值不得大于0.02.2、浮称法1）试验步骤(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它污物。（2）将试样浸在水中一昼夜取出，立即放入金属篮，缓缓浸没于水中，并在水中摇晃，至无气泡逸出为止。（3）称金属篮和试样在水中的总质量。（4）取出试样烘干，称量。（5）称金属篮在水中质量，并立即测量容器内水的温度，准确至0.5。2）、结果整理按下式计算土粒相对密度(比重)：Gs=ms/(ms-(m5-m6)*Gwt式中Gs土的相对密度；ms干土质量；m5试样和金属网篮在水中的质量；m6金属篮在水中质量；Gwtt时蒸馏水的相对密度，准确至0.001。3） 准确度及精密度同上。3、虹吸筒法1）试验步骤（1）取代表性试样10007000g，彻底冲洗试样，直至颗粒表面无尘土和其它污物。（2）将试样浸在水中一昼夜取出，晾干（或用布擦干），称量。（3）注清水入虹吸筒，至管口有水溢出时停止注水。待管不再有水流出后，关闭管夹，将试样缓缓放入筒中，边放边搅，至无气泡逸出为止，搅动时勿使水溅出筒外。称量筒质量。（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筒流入筒中。（5）称量筒与水的质量后，测量筒内水的温度，确至0.5。（6）取出虹吸筒内试样，烘干，称量。（7）本试验称量准确至1g。2）结果整理按下式计算土粒相对密度(比重)：Gs=ms/(m1- m0)-(m-ms)*Gwt式中Gs土的相对密度；ms干土质量；m1量筒加水的质量；m0量筒质量；m晾干试样质量；Gwtt时蒸馏水的相对密度，准确至0.01。精度度和允许误差筒比重瓶法。第二节 土的粒组划分及工程分类【要求】了解：土粒大小及粒组划分；粒度、粒度成分及其表示方法；熟悉：土的级配指标Cu,Cc；土粒大小及粒组划分掌握：土的工程分类及命名，颗粒分析试验。一、 常用粒度成分表示方法有表格法、累计曲线法、三角形坐标法。二、 土的工程分类及命名（一）土的分类依据：（1） 土颗粒组成特征；（2） 土的塑性指标：液限wL、塑限wP、塑性指数IP.（3） 土的划分 粒组划图 200 60 20 5 2 0.5 0.25 0.074 0.002(mm)巨粒组粗粒组细粒组漂石卵石砾砂粉粒黏粒粗中细粗中细土巨粒土粗粒土细粒土特殊土漂石土卵石土砾石土砂类土粉质土黏质土有机土土黄土膨胀土红黏土盐渍土 土分类总体系图（4） 粗粒土应根据塑性图分类。土的塑性图石以液限为横坐标、塑性指数为纵坐标构成的。（5） 土的成分代号，见公路土工试验规程。（二）巨粒土分类试样中巨粒组质量多于总质量50%的土称巨粒土，分类见下表：巨粒土漂（卵）石（其中巨粒土质量75%漂石（漂石粒组50%）B卵石（漂石粒组50%）Cb漂（卵）石夹土（其中巨粒组质量占50%70%）漂石夹土（漂石粒组50%）BSL卵石夹土（漂石粒组50%）CbSL漂（卵）石质土（其中巨粒土质量仅含15%50%）漂石质土（漂石粒卵石粒）SLB卵石质土（漂石粒卵石粒）SLCb（三） 粗粒土分类试样中粗粒组质量多于总质量50%的土称粗粒土，分类见下表：土类分类符号粗粒土类砾类土（其中砾粒组质量50%）砾（细粒组质量F50%）当Cu5,Cc=13时；级配良好砾GW不同时满足Cu5,Cc=13时；级配不良砾GP砾G50%（砂G50%）细粒组质量占总质量的5%15%GF细粒土质砾50%F15%当细粒土位于塑性图A线以下时，称粉土质砾GM当细粒土位于塑性图A线以上时，称黏土质砾GC砂类土（其中砾粒组质量50%）砂50%F5%当Cu5,Cc=13时；级配良好砂SW不同时满足Cu5,Cc=13时；级配不良砂SP含细粒土砂（F=5%15%）细粒组质量占总质量的5%15%SF细粒土质砂当细粒土位于塑性图A线以下时，称粉土质砂SM当细粒土位于塑性图A线以上时，称黏土质砂SC（四） 细粒土分类1）试样中细粒组质量多于总质量50%的土称细粒土，分类见下表：土类细粒土（粗粒组质量少于总质量25%）细粒土类粉质土高（低）液限粉土（粗粒组质量25%）MHML含砾（砂）高（低）液限粉土（25%粗粒组50%）砾粒砂粒MHGMLG砾粒砂粒MHSMLS黏质土高（低）液限黏土（粗粒组质量25%）CHCL含砾（砂）高（低）液限黏土（25%粗粒组50%）砾粒砂粒CHGCLG砾粒砂粒CHSCLS有机质土塑性图A线以上时，称高（低）液限黏土CHOCLO塑性图A线以下时，称高（低）液限粉土MHOMLO2）塑性图（详见公路土工试验规程1、细粒土：细粒土中粗粒组质量少于总质量25%的土。(1)当细粒土位于A线以上时：在B线以右，称高液限黏土，记为CH；在B线以左，Ip=10线以上，称低液限黏土，记为CL。（2）当细粒土位于A线以下时：在B线以右，称高液限粉土，记为MH；在B线以左，Ip=10线以下，称低液限粉土，记为ML。2、 含粗粒细粒土：细粒土中粗粒组质量为总质量25%50%的土。含粗粒细粒土应先确定细粒土部分名称，再按以下规定最终定名：（1）当粗粒组终砾粒组占优势时，称含砾细粒土，在代号后缀以代号“G”。（2）当粗粒组终砂粒组占优势时，称含砂细粒土，在代号后缀以代号“S”。3、有机质土（1）位于塑性图A线以上：在B线以右，称有机质高液限黏土，记为CHO；在B线以左，Ip=10线以上，称有机质低液限黏土，记为CLO。（2）位于塑性图A线以下：在B线以右，称有机质高液限粉土，记为MHO；在B线以左，Ip=10线以下，称有机质低液限粉土，记为MLO。(五)其它特殊土四、土粒级配指标土颗粒组成特征应以土的级配指标的不均匀系数Cu和曲率系数Cc表示。不均匀系数Cu反应粒径分布曲线上的土粒分布范围，按下式计算：Cu=d60/d10曲率系数Cc反映粒径分布曲线上的土粒分布形状，按下式计算：Cc=（d30）2/ (d60* d10 )式中的d10 、d30、d60分别相当于百分含量为10%、30%、60%的粒径，d10称为有效粒径，d30称为中间粒径，d60称为限制粒径。一般认为：（1） Cu5时为均匀土，级配不好；Cu10时为级配良好的土。（2） 但是一般不能单独用Cu一个指标，而是要和Cc同时考虑，当同时满足Cu5，Cc=13之间，为级配良好的土；若不能同时满足，则为级配不良的土。五、 粒度成分分析方法 对于粗粒土，即颗粒大于0.074mm的土，可以用筛分法；对于颗粒小于0.074mm的土，则可以用比重计法。当土中粗细兼有，则可联合使用筛分和沉降分析法，对于粒径小而比重大的土，可用移液管法。（一） 筛分法1、 适用范围：粒径大于0.074mm的土分析。2、 试验原理：筛析法是将土样通过逐级较小孔径的一组标准筛子。对于通过某一筛孔的土粒，可以认为其粒径恒小于该筛的孔径，反之，遗留在筛上的颗粒，可以认为其粒径恒大于该筛的孔径。这样即可把土样的大小颗粒按筛孔径大小逐级加以分组和分析。3、 实验步骤1） 对于无凝聚性的土（1） 按规定称取试样，将试样分批过2mm的筛。（2） 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。（3） 2mm筛下的土同样将试样从大道小的次序通过小于2mm的各级细筛。用摇筛机，一般振摇时间为10至15分钟。（4） 由最大孔径的筛开始，顺序将个筛取下，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。（5） 筛后各级筛上筛底土总质量与筛前试样质量之差，不应大于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筛上的土不超过试样总质量的10%，可省略粗筛分析。2)对于含有黏土粒的砂砾土（1）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。（2）将试样置于盛有清水的的瓷盆中，浸泡并搅拌，使粗细颗粒分散。（3）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。（4）通过2mm筛下的混合液存放在盆中，待稍沉淀，将上部悬液过0.074mm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0.074mm筛上，用水冲洗，直到筛上仅留大于0.074mm净砂为止。（5）将大于0.074mm的净砂烘干、称量。（6）将大于2mm颗粒及20.074mm 的颗粒质量从原称量的总质量中减去，即为小于0.074mm颗粒质量。（7）如果小于0.074mm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，另做比重计或移液管分析。4、结果整理5、注意事项（1）要求各细筛及底盘内的土质量总和与原来所取2mm筛下试样之差不得大于1%，同样各粗筛及2mm筛下的土质量和与试样质量之差不得大于1%。（2）筛分时，筛后总质量之差不得大于1%。（3）对含有黏土粒的砂砾土，用水析法；如果小于0.074mm的土超过10%，要做水析法。（4）若2mm筛下的土不超过试样总质量的10%，则可省略细筛分析。同样，2mm筛上的土不超过试样总质量的10%，则可省略粗筛分析。筛析时细筛可放在摇筛机上振摇，振摇时间一般为1015mim（二）比重计法1、适用范围：粒径小于0.074mm的土分析。2、实验步骤（1）将称好的风干土样倒入三角烧瓶中，注入蒸馏水200mL，浸泡一夜。按规范规定加入分散剂。（2）将三角烧瓶稍加摇荡后，放在电热器上煮沸40分钟。（3）将煮沸冷却后的悬液倒入烧杯中，静置1分钟，把上部悬液通过0.074mm筛，注入1000 mL量筒中，把杯中沉土用带橡皮头的玻璃棒细心研磨。加水入杯，搅拌后静置1分钟，再将上部悬液通过0.074mm的筛，倒入量筒。反复进行，直至静置1分钟，上部悬液澄清为止。最后将全部土粒倒入筛内，用水冲洗至仅存大于0.074mm净砂为止。（注意筒内的悬液总量不要超过100 mL。（4）将留在筛上的砂粒洗入皿中，风干称量，并计算各粒组颗粒质量占总土质量的百分数。（5）向量筒内注入蒸馏水使悬液恰为1000 mL。（6）用搅拌器在量筒内沿整个悬液深度上下搅拌1分钟，往返约30次，使得悬液均匀分布。（7）取出搅拌器，同时开动秒表。测记0.5、1、5、15、30、60、120、240及1440分钟时的比重计读数。每次读数前1020秒将比重计小心放入量筒至约接近估计读数的深度。读数以后，取出比重计（0.5及1分钟时读数除外），小心放入盛有清水的量筒中。每次读数后均须测记悬液温度，准确至0.5。（8）如一次做一批土样，可先做完每个量筒的0.5分钟及1分钟读数，再按以上步骤将每个土样悬液重新依次搅拌一次。然后分别测记规定时间的读数。同时在每次读数后均须测记悬液温度。（9）比重计数均以弯液面上缘为准。甲种比重计应准确至1，估读至0.1；乙种比重计应准确至0.001，估读至0.0001.4、结果整理小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比按下列公式计算：（1） 甲种比重计X=（100/ms）*CG*(Rm+mt-CD)X小于某粒径的土质量百分数(%)；ms -试样质量（干质量）（g）；CG相对密度校正值；CG=s /(s w20)*(2.65-w20 )/2.65s -土粒密度（g/cm3）w20 -20时水的密度（g/cm3）mt -温度校正值CD -分散剂度校正值Rm -甲种比重计读数（2） 乙种比重计（了解）（三）移液管法1、适用范围：粒径小于0.074mm的土分析。2、实验步骤（1）取代表性试样，黏质土为1015g，砂类土20g，按比重计法（1）至（5）制取悬液。（2）将盛土样悬液的量筒放入恒温水槽，使悬液恒温至适当温度，试验中悬液温度变化不得大于0.5。按下式计算粒径小于0.05mm、0.01mm、0.005mm、0.002mm和其它所需粒径下沉一定深度所需的静置时间：t=L/(2/9)*10-4*g*r2*(s wT)/ 式中：t某粒径土粒下沉一定深度所需的静置时间（s）； G重力加速度（981cm/s2）; r土粒半径（d/2）（cm）; s土粒密度（g/cm3）； WTT时水的密度（g/cm3）； 纯水的动力黏滞系数（10-6kPas）； L移液管浸入悬液的深度（10cm）。（3）准备好50mL小烧杯，称量，准确至0.001g。（4）准备好移液管，活塞应放在关闭的位置上，旋转活塞应放在与移液管及吸球相通的位置上。（5）用搅拌器将悬液上下搅拌各约30次，时间为1min，使悬液分布均匀。停止搅拌，立即开动秒表。（6）根据各粒径的静置时间提前约10s,将移液管放入悬液中，浸入深度为10cm,靠连接自来水管所产生的负压或用吸球来吸取悬液。（7）吸入悬液，至略多于25mL，旋转活塞180，使与放液管相通。再将多余的悬液从放液口放出。（8）将移液管下口已称量的小烧杯中，再旋转活塞180，使之与移液管相通。同时用吸球将悬液(25mL)全部注入小烧杯内。在移液管上口预先倒入蒸馏水，此时开活塞，使水流入移液管，再将这部分水连同管内剩余颗粒冲入小烧杯内。（9）将烧杯内悬液浓缩至半干，放入烘箱内在105110温度下烘至恒重。称量小烧杯连同干土的质量，准确至0.001g.3、结果整理土中小于某粒径的颗粒含量百分数按下式计算：X=(A*1000)/(25*B)*100(%)或X=(C/B)*100(%),C=(A*1000)/25式中：X小于某粒径的颗粒含量百分数； A25mL悬液中小于某粒径的颗粒烘干质量； B试样总质量（g）； C1000mL悬液中小于某粒径的颗粒总质量。第三节相对密实度及界限含水量【要求】了解：土的天然稠度。熟悉：相对密实度Dr的基本概念及其表达；黏性土的界限含水量（液限WL、塑限WP、缩限WS）；塑性指数IP、液性指数IL。掌握：砂土相对密实度测试；界限含水量试验。一、 土的天然稠度土的液限（WL）与天然含水量（W）之差和塑性指数（IP）之比，称为土的天然稠度（WC）。Wc=(WLW)/IP （2.1.21）土的天然稠度方法采用直接法和间接法。直接法是按烘干法（T 010393）测定原壮土的天然含水量，用稠度公式计算土的天然稠度。间接法是用LP100型液限缩限测定天然结构土体的锥入深度，并用联合测定结果确定土的天然稠度。二、 相对密实度Dr的基本概念及其表达 土所能达到最密实时的空隙比emin和最松时的空隙比emax相对比可用来表示现场土空隙比为e时的密实度。这种度量密实度的指标为相对密实度Dr，表示为： Dr=(emaxe)/( emaxemin) （2.1.22）三、 黏性土的界限含水量（液限WL、塑限WP、缩限WS）土从液体状态向塑性状态过渡的界限含水量称为液限WL。土由塑性体状态向脆性固体状态过渡的界限含水量称为塑限WP。当达塑限后继续变干，土的体积随含水量的减少而收缩。但达某一含水量后，土体积不再收缩，这个界限含水量称为缩限WS。当土的含水量低于缩限时，土将是不饱和的。它们的各自含义及与土的状态的相态的相对关系见图2.1.6。 缩限 塑限 液限 w=0 w 坚硬 半坚硬 可塑 流动 图2.1.6 界限含水量与土状态的关系四、塑性指数IP、液性指数IL1. 塑性指数IP定义：可塑性的大小可用土处在塑性状态的含水量变化范围来衡量，从液限到塑限含水量的变化范围愈大，土的可塑性愈好。这个范围称为塑性指数IPI。 IP= WLWp (2.1.23)式中：WL液限，Wp塑限；IP塑性指数2液性指数IL定义：几个含水量相同的土样，它们的液限、塑限不同，那么这些土样所处的状态可能不同，故提出一个能够表征天然含水量与界限相对关系的指数来描述土的状态，这个称为液性指数IL：IL=（W- Wp）/（WL - Wp）=（W- Wp）/ IP式中：W天然含水量；WL液限；Wp塑性；IP塑性指数；IL液性指数五、相关试验（一）相对密度试验（砂土相对密度试验）砂土的密度状态对相其稳定性质有很大影响，如密实的砂，结构稳定，压缩性小，具有较大的强度，是良好的天然地基。疏松的砂，尤其是饱和的细颗粒砂，结构常处于不稳定状态，显然是一种很不利的地基条件。确定砂土的密度状态的方法能多种，用孔隙比大小作为判断的指标是最简便的方法。但根据孔隙比评定密实度是有缺点的，因为它没有考虑到级配的因素，即同样密实的砂土，在颗粒均匀时孔隙比较大，而当颗粒大小混杂（级配良好）时，孔隙比就小。为此，引人相对密实的概念。当砂土样以最疏松状态制备时，其孔隙比达最大值emax;当砂土样受振或捣实时，砂粒相互靠拢压紧，孔隙比达最小值emin.砂土在天然状态的孔隙比为e0，则砂土在天然状态的紧缩状态，可用相对密实度Dr来表示。Dr =（emaxe0）/（emaxemin）Dr一般用小数或百分比表示，当Dr=0，即e0=emax时，表示砂土处于最疏松状态；当Dr=1即e0=emin时，表示砂土最紧密状态。公路桥涵地基与基础设计规范中规定用相对密实度Dr来确定砂土的紧密程度，见表2.1.7砂土密实度表 2.1.7分级相对密实度Dr标准入平均击数N63,5密度Dr0.730-50中密0.67Dr0.3310-29松散稍松0.33Dr0.205-9极松Dr0.205从理论上讲,用Dr划分砂土的紧密程度是合理的,确定emax; emin值,采用公路土工试验规程(JTJ051-93)中(T0123-93)的方法进行。1. 目的和适用范围相对密度是砂紧密程度的指标，等于其最大空隙比与天然空隙比之差和最大空隙比与最小空隙比之差的比值。本试验的目的是求无凝聚性的最大孔隙比与最小孔隙比,用于计算相对密实度,借此了解该土在自然状态或经压实后的松紧情况和土粒结构的稳定性。本试验方法适用于颗粒直径小于5mm，且粒径25mm的试样质量不大于试样总质量的15。2. 试验设备量筒、长颈漏斗、锥形塞、砂面拂平器、电动最小空隙比仪、金属容器、振动仪、击锤、台秤。3. 试验步骤1） 最大空隙比的测定（1） 取代表性试样约1.5，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1000cm3量筒中，使其下端与量筒底相接。（3） 称取度样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12cm ,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，用砂面拂平器将砂面拂平，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5cm3。（6） 取上述两种方法测得的较大体积值，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600800g ( 其数量应使振击后的体积略大于容器体积的1/3)倒入1000cm3容器内，用振动仪以各150200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3060次/min，直至砂样体积不变为止（一般约510min时）。敲打时要用足够的力量使试样处于振动状态。振动时，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。4结果整理（1）按下列公式计算最小与最大干密度：dmin =m/ Vmax (2.1.26)dmax =m/ Vmin (2.1.27)式中：dmin最小干密度（g/cm3）计算至.0.01g/cm3dmax最大干密度（g/cm3）计算至.0.01g/cm3 m试样质量（g ）Vmax试样最大体积（cm3）Vmin 试样最小体积（cm3）（2）按下列公式计算最大与最小孔隙比： emax=（wGs/dmin）-1 (2.1.28) emim=(wGs/dmax )-1 (2.1.29)式中：emax最大孔隙比；emin最小孔隙比；Gs土粒相对密度（比重）其余符号含义同前。计算至0.01（3）按下列公式计算相对密实度：Dr= (emax- e0)/ (emax- emin) (2.1.30) Dr=（d-dmin）dmax/（dmax-dmin）d (2.1.31) 式中: Dr-相对密实度e0-天然孔隙比或填土的相应孔隙比;d-天然孔隙比或填土的相应干密度（g/cm3）其余符号含义同前。计算至0.015. 精密度和允许差最小与最大干密度，均须进行两次平行测定，取其算术平均值，其平行差值不得超过0.03g/cm3。（二）界限含水量试验（黏性土含水量试验） 含水量对黏性土的工程性质（如强度、压缩性等）有极大的影响。当土从很湿逐渐变干时，会表现出几个不同的物理状态，土也就有不同的工程性质。当黏性土含水量极高时，土成泥浆，成黏滞流动的液体。当施加剪力时，泥浆将连续地变形，土的抗剪强度极低。当含水量逐渐降低到某一值，土会显示出一定的抗剪强度，并且有外力作用下，可以塑成任何形状，并不发生裂缝，解除外力后，土仍保持已有的变形而不恢复原状。这些特征与液体完全不同，它表现为塑性体的特征。土从液体状态向塑性状态过渡的界限含水量称为液限WL。当含水量断续降低时，土能承受较大的剪切应力，在外力作用下不再具有塑性特征，而呈现具有脆性的固体特征。土由塑性体状态向脆性固体状态过渡的界限含水量称为塑限Wp。液限和塑限，在国际上称为阿太堡界限（Atterberg Limit），它们是黏性土的重要物理性质指标。黏性土的塑性大小，可用土处于塑性状态的含水量变化范围来衡量。此范围即液限与塑限之差值，称为塑性指数Ip。塑性指数一般在习惯上用不带百分数符符号的的数值表示，塑性指数越大，表示土具有高塑性。土的天然含水量在一定程度上反映土中水量的多少。但仅仅天然含水量并不能说明土处于什么物理状态，因此还需要一个能够表征天然含水量于界限含水量相对关系的指标来描述土的状态，即液性指数IL。当IL1.0,即W=WL,土处于液限；当IL=0,即W=WP，土处于塑限。故按液性指数IL可区分土的各种状态，在公路桥梁地基于基础设计规范中规定：IL1.0时，土为坚硬、半坚硬状态；0IL0.5时，土为硬塑状态和可塑状态；0.5IL1.0时，土为可塑状态和软塑状态；IL1.0时，土为流塑状态。在岩土工程勘察规范（GB 50021-2001）则规定：IL1.0时，土为坚硬状态；0IL0.25时，土为硬塑状态；0.25IL0.0.75时，土为可塑状态；0.75IL1.0时，土为软塑状态；IL1.0时，土为流塑状态。在建筑地基基础设计规范（GB5007-2002）中对老黏性及红黏性还用含水比来划分土的状态： u=w/ wL (2.1.32)式中：u土的含水比；W天然含水量；wL液限。当达塑限后继续变干，土的体积随含水量的减少而收缩。但达某一含水量后，土体积不再收缩，这个界限含水量称为缩限WS。当土的含水量低于缩限时，土将是不饱和的。1. 液限塑限联合测定法1） 试验目的及意义本试验的目的是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。本试验适用于粒径不大于0.5、有机质含量不大于试样总质量5的土。2） 仪器设备 LP-100型液塑限联合测定法；锥质量为