D 2216-98体积法测定土壤和岩石含水率的试验室标准试验方法.doc

ASTM 指定编号D 2216-98试验室质量法测定土壤和岩石含水量的标准试验方法1本标准发布特定为D 2216，所显示的紧跟在后面的原采用年号，如有修订，则是最新的修订年号，圆括号给出的年号则为最新批准的年号，上标表示已经从最后一次修订和批准后，进行了改版。1. 使用范围*1.1本试验方法除1.4.1.5和1,4,1.67所注明的外，包括试验室使用干燥的方法减少其水分的方法，通过测土壤、岩石和类似材料的质量，测定含水量。为了简单起见，以下材料一词所指土壤或岩石，无论是什么都适应。1.2某些学科如土壤科学，需要测含水量的基本体积，这种测定超越了本试验方法的范围。1.3材料含水量的定义在3.2.1款中。1.4地质工程所使用的固体材料，一般假定指天然发生的土壤岩石矿物颗粒，它们已经不可溶解在水中。因此包含额外材料的含水量（如水泥，和类似的东西）宜要求特殊处理，即符合含水量定义的。另外，某些有机材料可能在用本方法标准烘干温度（110）烘干时，被分解。含有石膏（二水硫酸钙和其它具有含水化合物）的材料，会产生特殊问题。当这些材料在标准烘干温度（110）缓慢脱水，和在很低的相对湿度时，形成一种混合物（半水硫酸钙），它在天然材料中出现是不正常的，荒漠土除外。为了减少这些含有石膏的材料的二水石膏程度，或减少高有机土壤中的分解作用，用60的温度烘干这些或在温度干燥室里应当是理想的。因此，当使用干燥温度时，应从区别与本试验方法所定义不同的标准干燥温度，导出的含水量可能不同于本标准干燥温度测定的标准含水量。说明 1试验方法 D 2974 规定了测定泥炭材料含水量的替代程序。1.5 含水材料带有大量的可溶解固体的物质（如海洋沉积物中的盐），当用本试验方法试验时将给出包括预计溶解固体的固体质量。这些材料要求特殊处理，去除和计算干燥试件质量中存在的参与试验的固体。即必须使用符合定义的含水量。例如，见努冉尼2（Noorany）关于海洋土壤的资料。1.6 本试验方法要求数小时适当干燥含水试件。试验方法 D 4643 规定了在微波炉里干燥试件，这是一种较短的程序。这种方法的背景详见吉尔波特3(Gilbert)。1.7 本试验方法要求高温烘干材料，如果材料收到一定量的化学剂污染，存在健康和安全危害，因此除采取足够的健康和安全预防措施外，本标准不应当用于含有水污染的土壤。1.8本标准未出于全面的安全考虑，如果有安全的条文，只作为辅助使用。本标准的使用者在使用前，有责任健全适当的安全与健康的实施原则和确定适用于管理的局限性。 1本试验方法是D-18土壤与岩石ASTM委员会的权限下，并由D18.03土壤纹理、质地、塑性和密度特征小组委员会直接负责。现行版本批准于1998年2月10日。1999年1月出版。原版是D 2216 - 63T。前一版是D2216 92。2努冉尼（Noorany）, 1. “海洋土壤的相位关系” 美国土木工程师学会岩土工程年报，110卷，第4分册，1984年4月。第539543页。3吉尔波特 (Gilbert，P.A.,“用于快速测定含水量的数控微波炉系统”，技术报告GL-88-21，军部，水道试验站，工程师军团，维克斯堡 1988年11月。* 修订部分的概要列在标准的结尾2. 参考文献 2.1 ASTM 标准： D 653 土壤、岩石和所含流体的相关术语4 D 2974 湿度、粉尘、和炭泥有机质和其它有机质的试验方法4 D 4220 土壤样本的保存与运输实施规范4 D 4318土壤的液限、塑限和塑性指数标准试验方法4 D 4643 用微波炉法测定土壤含水量试验方法4 D 4753 土壤、 岩石和建设材料试验所指定使用的天平和秤的评定及选择规范4 D 6026 用于计算和报告的岩土工程试验数据有效数字取用导则5E 145 重力-对流式和强制通风式烘炉规范63术语 3.1名词的标准定义参照术语D 653。 3.2本标准专门名词的定义： 3.2.1 （某一种材料的）含水率用比率表达，是给定材料质量中“空隙”水和“游离水”的质量与固体材料的质量的百分数。用于测定这些质量的标准温度是1105。4试验方法概要 4.1用1105的温度在烘箱烘干试件使之达到质量恒量。由于烘干而失去的质量被认为是水的质量，含水率是用水的质量和干试件的质量计算得到的。5. 标准重要性和对标准的使用 5.1对许多材料，含水量是用来建立土壤状态和其指标特性间相互关系的一个最重要的指标特性。 5.2材料含水量是用来表达给定材料体积中空气、水和固体相关系的。 5.3细颗粒（黏性）土中，给定土壤类型的稠度取决于含水量。土壤的含水量与其液限和塑限按试验方法D 4318测定，用来表达其相对稠度或液性指数。6. 试验设备7. 样本7.1 B组、C组合D组的粘土样本应当按实施标准4220 保存和运输，在试验前保存样本在一个防腐气密的容器里温度大约在3到30C之间并防止直接接触阳光的地方。非扰动样本在以这样方法防止直接接触阳光广口瓶或其它容器里即最小含水量凝结在容器里。储存和运输B组、C组或D组土壤试件，应当按照实施标准4220。试验前保存试件在330无锈蚀的气密容器内，放置容器的地方防止直接与阳光接触。非扰动样本以同样的方法储存在广口瓶内或其它容器内，防止容器内产生湿度凝结水，或湿度凝结水最小化。7.2 取样后应尽快确定含水量，特别是在有潜在可能腐蚀的容器里(如薄壁钢管、油漆桶等)，或使用塑料样本袋。8. 试件 8.1含水量的测定应当结合其它的ASTM方法，如果有规定，使用的该试验方法中应说明了试件质量的要求 。该方法中如果没有规定最小的试件质量要求，则适用以下所给出的值。见霍华德本底数据的数值列表。 4ASTM 标准年鉴，卷 04.08。5ASTM 标准年鉴，卷 04.09。6ASTM 标准年鉴，卷 14.02。 8.2应按以下要求选择代表总样本的潮湿材料的最小质量：（100%通过的）最大颗粒直径标准筛号用于含水量报告的潮湿试件最小质量建议值 0.1%用于含水量报告的潮湿试件最小质量建议值 0.1%2mm或更小10号20g20gA4.75mm4号100g20gA9.5mm3/8英寸500 g50g19.0mm3/4英寸2.5kg250g37.5mm11/2英寸10kg1kg75mm3英寸50kg5kgA代表用量不少于20g8.2.1当报告水含水量接近0.1%时，由于有水的质量，为获得必要的有效数字，可能要增加所使用的最小质量或按12.1.2执行。8.3审慎使用试件小于8.2所指定的最小要求，尽管它对试验目的可能是适当的。所使用的任何不满足这些要求试件，应在试验数据表试验数据单中注明。8.4当制作含有相当大的砾石颗粒的小试件（小于200g）时，试件包括这些颗粒是不适当的。而任何丢弃的材料应在试验数据表或试验数据单中描述。8.5如果这些样本完全由完整岩石组成，最小样本质量应是500g。代表样本部分可以破碎出小颗粒，其取决于样本尺寸。所使用的容器和天平，和促使干燥到质量恒量，见10.4。如果含水量的有效数字只有2位，试验的试件可以小到200g。9. 试件的选择9.1 当试件是大量材料的一部分，必须选择有代表完全材料量水条件的试件。该试件的选择方法取决于试验目的和试验的运用、试验材料的类型、水条件、和样本类型（来源于另一项试验、袋装、块状和类似的样本）。9.2 对扰动样本如修整的样本、袋装样本。或相类似的样本，用下列方法之一获取样本（列出以供优先选用）：9.2.1如果材料没有大的湿度损失和离析，可以操作和提取材料，应当充分搅拌，然后按要求用舀取适合于8.2定义的不多于试件尺寸大小，很少数量的有代表性的部分。9.2.2 如果该材料是不能充分搅拌或不能搅拌的，和从材料堆，用舀取的样本，则尽可能多的搅拌。对于所发现的最大颗粒材料，在随机现场用取样管、锹、舀、泥刀或适用的较小装置至少取5 份样本。最好的试件应结合所有的部分。9.2.3如果材料和条件不能形成堆,取随机位置最代表湿度条件的材料颗粒尽量多的材料部分，最好的试件应结合所有的部分9.3完整的试件，如块状、取样管、取样筒和相类似工具，用以下方法中之一种获得试件，取决于试验目的和样本的用途。9.3.1用刀，线锯或其它锐利的切割装置，修整样本部分的外部，使得看上去有充足的距离，如果材料是多层的去除外观较干燥的材料，或比样本主要部分较潮湿的部分。如果存在有分层问题，把一半样本切成片。如果材料是多层的，见9.3.3。9.3.2如果材料不是多层的，获得试件一满足8.2的质量要求：（1）取全部或试验间距的一半；（2）从试验间距中修整有代表性的切片；或（3）修整暴露表面的一半或试验间距的一半。说明 4某些非黏性土水分迁移宜要求其全部作为样本。9.3.3如果多层材料（或遇到多余一种材料类型），选用一种平均试件，或个别试件，或者2种兼选，试件必须有关于位置、它们所代表土样的标识，并在试验数据表和试验数据单上适当备注登记。10. 试验程序 10.1测定和记录净质量和干试件容器（和容器盖，如果有）。10.2按照第9部分，选择有代表性的试件。10.3放置潮湿试件在容器里，如果使用盖子，盖好盖子，使其位置正确。使用天平测定容器和湿材料的质量，（见6.2）选择基本的试件质量，记录它的值。说明 5预防试件混合和不正确的产生不正确的结果，所有使用容器和盖子要有编号，在试验室数据单应当记录所有使用容器的编号。盖子的编号应当和容器的编号匹配以清除混淆。说明6在大量烘干的试件中，它们应当放在具有大的表面积的容器里（如平盘），这样有利于材料破碎成小的集料。 10.4（如果使用了）去掉盖子，把盛有潮湿材料的容器放在烘箱里。烘干材料到质量恒量。维持烘干温度1105，除非另有规定（见1.4条）。获得质量恒量所需要的时间变化取决于材料的类型，试件大小，烘箱的大小和类型，和其它因素。这类影响因素通常可通过良好的判断和对试验材料的经验已及所使用的试验装置来确定。说明7在多数情况下，烘干试件通宵（对于1216小时）是充分的。有些情况下怀疑试件足够干燥，应当继续两个连续的烘干周期后（大于1小时）直到其质量变化到一个非有效量（约小于0.1%）砂土样本当使用强制通风烘箱时，可能通常需要烘干到质量恒量约4小时的周期。说明 8因为某些烘干的材料可能会从潮湿的试件中吸收潮湿，干燥的试件应当在放置潮湿试件前从同一个烘箱中取出。然而如果是事先干燥过的试件保持在烘箱里再附加约16小时的时间周期。10.5材料已经干燥到质量恒量后，从烘箱中取出容器（如果使用盖子，再盖上盖子）。使材料和容器冷却到室温或直到容器可能裸手舒适的触摸。和操作天平不影响其对流和/或加热。用10.3同种类型/容量的天平测定容器质量和烘干材料。记录其值。测定干质量前，如果出现从空气中吸潮的表现，应盖紧容器盖子。说明 9在冷却过程中尤其对没有盖子的容器，因为从大气中减少吸水率，在干燥器里冷却来代替盖紧盖子是可接受的。11. 计算 11.1材料的含水量计算如下： w = (Mcws-Mcs)/(Mcs-Mc)100= Mw100 (1) Mc 式中：W = 含水量，%，Mcws = 容器和湿试件的质量，g,Mcs = 容器和烘干试件的质量，g,Mc = 容器的质量，g，Mw = 水的质量（Mw = Mcws - Mcds）,g,和Ms = 固体颗粒的质量（Ms = Mcds - Mc）,g12. 试验报告 12.1试验数据表和试验数据单包括以下： 12.1.1试验样本（材料）的标识，如孔号、样本编号、试验编号、容器号等。 12.1.2接近1%时的试件的含水量，适当依据所使用的最小试件。如果使用这种方法配合其它方法，应当报告用该试验方法要求所测定的试件含水量值。参考导则D 6026指导相关有效数字，特别如果从本试验方法获得的值用于计算其它关系，如容重和密度。例如，如果理想，表达接近0.1磅力/英尺3（0.02kN、m3）的干容重，必要时使用较大可读性的天平，或使用较大的试件质量来获得要求的水质量有效数字以便可以测定所要求的含水量有效数字。导则 D 6026可能要求增加有效数字，当计算相关系时要求4位有效数字。12.1.3如果试件小于8.2中指示的最小质量，报告中应当注明。 12.1.4如果时间长了包含多余一种的材料类型（分层，等），报告中应注明。12.1.5如果烘干温度不同于1105，报告中应注明。12.1.6试件以外的任何材料（大小和数量），报告中应注明。12.2当表、图等中报告含水量时，任何不满足本试验方法的数据应当说明，如不满足质量、天平、或温度要求或某部分材料不包括在试件中。13. 精度与偏差 13.1偏差说明本试验方法没有接受参考值，因此，不测定偏差。 13.2精度说明： 13.2.1（重复性）单一操作者精度单一操作者变异系数已经设置为2.7%，因此由同一操作者使用同一设备进行试验的2个适当的结果不应当怀疑，除非它们的平均值差超过了7.8%。813.2.2多个试验室精度（再生性）9设定多个试验室变异系数到5.0%。 因此由不同操作者使用不同设备进行试验的2个适当的结果不应当怀疑，除非它们的平均值差超过了14.0%。14. 关键词 14.1稠度；指标特性；试验室；湿度分析；含水量；集料土；含水率 8按实施规范C 670，这些数字代表（1s）和（d2s）界限。9按实施规范C 670，这些数字代表（1s%）和（d2s%）界限。修订概要经D-18委员会确认了最新发布的本标准所变更的位置，前一版，（D 2216-92）会影响使用本标准。（1） 标题变更以强调本标准以质量我基础。（2） 1.1变更为阐明“类似材料”。（3） 新1.2增加解释范围的界限。其它部分重新适当编号。（4） 一条信息参考包括在1.5中，（5） 一条信息参考包括在1.6中（6） 一条ASTM参考文献包括在2.1中（7） 增加了并新的脚注2、3和5并已确定。对其它脚注必要的重新编号做了有序的确认。（8） 在6.2中增加了关于天平的信息（9） 6.3中变更阐明了容器盖的使用，并增加了参考脚注8.（