建筑材料检测培训教材-土工0414课件

湖北省建设工程质量检测人员培训教材

建筑材料检测（土工试验）华中科技大学武汉华中科大土木工程检测中心

MOB：QQ：779344630E-MAIL：italy-第十四章土工试验

土的结构、构造及工程特性

14.1.1概述土是由岩石经物理化学分化、剥蚀、搬迁、沉积，形成的固体颗粒（矿物）、流体水（液体）和气体三相组成的集合体。

土的结构、构造及工程特性

土的结构：指土的物理组成（主要是土粒，也包括孔隙）的空间相互排列以及土粒的联结特征的综合。对土的物理力学性质有重要的影响。一般分为单粒结构、蜂窝结构、絮状结构三种基本类型；1.单粒结构：粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的单粒结构，其特点是土粒间存在点与点的接触。根据形成条件不同，可分为疏松状态和密实状态。密实状态疏松状态

土的结构、构造及工程特性

2.蜂窝结构：颗粒间点与点接触，由于彼此之间引力大于重力，接触后，不再继续下沉，形成链环单位,很多链环联结起来，形成孔隙较大的蜂窝状结构。3.絮状结构：细微粘粒大都呈针状或片状，质量极轻，在水中处于悬浮状态。当悬液介质发生变化时，土粒表面的弱结合水厚度减薄，粘粒互相接近，凝聚成絮状物下沉，形成孔隙较大的絮状结构。蜂窝结构絮状结构

土的结构、构造及工程特性

土的构造：指同一土层中，土颗粒之间相互关系的特征。土的构造常见的有层状构造、分散构造、结核状构造、裂隙状构造等。工程特性：与常用的其他建筑材料相比，土具有以下三个显著的工程特性：高压缩性、低强度、透水性大。

土的基本物理性质指标

土的基本物理性质指标

土的物理状态指标

地基土的工程分类14.1.4地基土的工程分类自然界的土是在各种不同的成土环境中形成的。土的矿物成分和所经历的年代不同，工程性质的差别很大。在实际工程应用中，正确的评价土的工程性质，对土进行工程分类，作为工程设计及施工选料等的依据。一般地，工程土可按下列几种标准分类：(1)按地质成因分类：残积土、坡积土、洪积土、冲积土、海积土、湖积土、淤积土、风积土和冰积土等。(2)按沉积年代分类：地基土的工程分类1)老黏土一第四纪晚更新世(Q3)及其以前沉积的，具有较高的结构强度和低压缩性。2)一般黏土一第四纪全新世(Q4)沉积的黏性土。3)新近沉积的黏性土一近代文化期沉积的，一般为欠压密的，结构性较差。(3)按堆积碎屑物粗细(颗粒级配)分类：碎石类土、砂土、粉土和黏性土。(4)按塑性指数分类一适用于黏性土。(5)按塑性图分类一适用于砾、砂及黏性土。

地基土的工程分类

14.1.5土工试验项目土工试验一般分为室内试验和现场原位测试两部分。本章所述的还包括市政工程质量检测的取样与评定。1.室内试验

从现场采取具有代表性的原状或扰动土样，送至试验室进行测试。一般常规的项目包括以下内容：土工试验项目

（1）土的物理力学性能试验：包括含水率、密度、颗粒密度、界限含水率、颗粒分析、渗透、击实、承载比等试验。试验成果可分别用于土的工程分类、土的状态判定、渗透计算、填土工程施工方法的选择和质量控制。（2）砂的相对密度试验：包括砂的最大和最小孔隙比试验，由此确定砂的相对密实度，可作为判断砂疏密状态的指标。

（3）土的变形试验：包括固结、压缩、湿陷性和膨胀性等。这些试验可为设计提供变形参数，即：压缩系数、压缩模量、体积压缩系数、压缩指数、回弹指数、前期固结压力、固结系数、湿陷系数、自重湿陷系数、膨胀率、膨胀力等指标。土工试验项目

（4）土的强度试验：

包括直接剪切试验、反复直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验等。这些试验可为设计提供抗剪强度指标参数(黏聚力、内摩擦角)、无侧限抗压强度、灵敏度等。用以计算地基、边坡及挡土墙等的稳定性，必要时用以计算地基承载力。（5）土的化学性试验：包括黏土矿物鉴定、有机质和盐渍土试验等。土工试验项目

（2）静力触探试验：适用于软土、黏性土、砂类土及含少量碎石的土层，常用于划分土层界面、土类定名，确定地基承载力和单桩极限荷载、判别砂土和饱和粉土液化可能性及测定地基土的物理力学参数等。（3）动力触探试验：适用于黏性土、砂类土和碎石类土。利用动力触探测试资料，可以确定砂土、碎石土密实度及地基土的承载力；评定土的抗剪强度及变形模量等。土工试验项目

土工试验项目

（4）标准贯入试验：适用于一般黏性土、粉性土和砂类土。本试验可判定砂土密实程度或黏性土的塑性状态判别饱和砂土、粉土的液化等。（5）十字板剪切试验：适用于测定饱和黏性土的不排水抗剪强度及灵敏度等参数。

14.1.6检测依据1.《公路土工试验规程》JTGE40-20072.《土工试验方法标准》GB/T50123-1999；3.《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》

JTGE51-2009；4.《城镇道路工程施工与质量验收规范》CJJ1-2008；5.《公路路面基层施工技术规范》JTJ034-2000。

检测依据

基本物理参数测试

3.仪器设备（1）电热干燥箱：温度能控制在105℃～110℃。（2）天平：称量200g，最小分度值0.01g；称量1000g，最小分度值0.1g。（3）其他：干燥器皿、称量盒等。

基本物理参数测试

烘干法操作步骤1.铝盒称量2.湿土称量选取具有代表性的试样细粒土15～30g，砂类土有机质土50g，砂砾石1-2Kg放入盒内，立即盖好盒盖，称出盒与湿土的总质量m1。称取铝盒质量m0。并记录盒号3.烘干打开盒盖，将盒置于烘箱内，在105~110℃的恒温下烘干。烘干时间对粘性土不得少于8h，对砂性土不得少于6h。对含有机质超过5%的土，应将温度控制在65~70℃的恒温下干燥12-15h为好。4.冷却称量将称量盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入干燥容器内冷却至室温，称盒+干土质量m2，精确至0.01g。

基本物理参数测试

液塑限测定方法1.仪器设备(1)液限塑限联合测定仪；锥质量为100克（或76g），锥角为30°，读数显示形式宜采用光电式、数码式、游标式、百分表式。(2)盛土杯：直径50mm，深度40~50mm。(3)天平：称量200g，感量0.01g。(4)其它：筛(孔径0.5mm)、调土刀、调土皿、称量盒、研钵（附带橡皮头的研杵或橡皮板、木棒）干燥器、吸管、凡士林等。

基本物理参数测试

液塑限测定方法2.取样及制备要求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皮头的研杵研碎或用木棒在橡皮板上压碎，过0.5mm的筛。取0.5mm筛下的代表性土样200g，分开放入三个盛土皿中，加不同数量的蒸馏水，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，对于100g锥应为（20±0.2)毫米（对于76g锥应为17mm）。测定c点的锥入深，对于100g锥应控制在5mm以下（对于76g锥应为2mm）。对于砂类土，用100g锥测定c的锥入深度可大于5毫米（对于76g锥可大于2mm）。测定b点时100g锥锥入深度不大于10mm。

基本物理参数测试

液塑限测定方法3.试验步骤（1)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。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。（2)用光电式或数码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，5秒时，自动停止下落，读数窗上或数码管显示锥入深度h。试验完毕，按动复位按钮，锥体复位，读数显示为零。

基本物理参数测试

液塑限测定方法（3)改变锥尖与接触位置(锥尖两次锥入位置距离不小于1cm)，重复上述步骤，得锥入深度h2、h1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。（4)去掉锥尖入土处的凡士林，取10克以上的土样两个，分别装入称量盒内，称质量(准确至0.01g)，测定其含水量ω1、ω2(计算至0.1%)。计算含水量平均值ω。(5)重复(1)至(5)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。

基本物理参数测试

液塑限测定方法4.结果整理(1)在双对数坐标上，以含水量ω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—ω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点含水率）在hp-ωL图查得hP，以此hp再在h-ω图上的ab及ac两直线上求出相应的两个含水率。当两个含水率的差值小于2%时，以该两点含水率的平均值与a点连成一直线。当两个含水率的差值大于2%时，应重做试验。(2)液限的确定方法①若采用76g锥做液限试验，则在h--ω图上，查得纵坐标入土深度h=17mm所对应的横坐标的含水率ω，即为该土样的液限ωL。

基本物理参数测试

②若采用100g锥做液限试验，则在h--ω图上，查得纵坐标入土深度h=20mm所对应的横坐标的含水率ω，即为该土样的液限ωL。（3）塑限的确定方法

①根据（2）①求出的液限，通过76g锥入土深度h与含水率的关系曲线(见图14-3)，查得锥入土深度为2mm所对应的含水率即为该土样的塑限ωp。②根据⑵②求出的液限，通过液限ωL与塑限时入土深度hp的关系曲线(见图14-4)，查得hp，再由图1求出入土深度为hp时所对应的含水率，即为该土样的塑限ωp。查hp—ωL关系图时，须先通过简易鉴别法及筛分法把砂类土与细粒土区别开来，再按这两种土分别采用相应的hp—ωL关系曲线；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。

基本物理参数测试

基本物理参数测试

液塑限测定方法若根据本试验⑵②求出的液限，当a点的锥入深度在20mm±0.2mm范围内时，应在ad曲线上查得入土深度为20mm处相对应的含水率，此为液限ωL。再用此液限在图14-4上找出与之相对应的塑限入土深度h/p，然后到h—ω图ad查得h/p相对应的含水率，此为塑限ωp。

基本物理参数测试

细粒土：hp=砂类土：hp=

基本物理参数测试

基本物理参数测试

14.2.4土的密度试验（一）环刀法1、目的和适用范围适用于细粒土。2、仪器、设备

2.1环刀：有两种规格。直径50.46mm×高50mm，容积100cm3；

直径70mm×高52mm，容积200cm3

；

材质：不锈钢（上下盖为铝）。

2.2天平：感量0.1g2.3其他：修土刀、钢丝锯、凡士林等

基本物理参数测试

基本物理参数测试

土的密度试验3、试验步骤3.1按工程需要取原状土或制备所需状态的扰动土样，整平两端，环刀内壁涂一薄层凡士林，刀口向下放在土样上（先称量环刀质量）。3.2用修土刀或钢丝锯将土样上部削成略大于环刀直径的土柱，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，使土样与环刀口面齐平，并用剩余土样测定含水率。3.3擦净环刀外壁，称环刀与土合质量，准确至0.1g。

基本物理参数测试

土的密度试验4、结果整理

4.1按下式计算湿密度及干密度：湿密度=

干密度=

式中：湿密度----单位为（g/cm3），计算至0.01；干密度----单位为（g/cm3），计算至0.01；环刀与土合质量----单位为（g）；环刀质量----单位为（g）；环刀体积----单位为（cm3）；含水率----单位为（%）。

基本物理参数测试

14.2.4土的密度试验（二）灌砂法1、目的和适用范围

适用于现场测定细粒土、砂类土的砾类土的密度。试样的最大粒径一般不得超过15mm，测定密度层的厚度150~200mm。注：①在测定细粒土的密度时，可以采用φ100mm的小型灌砂筒。（规格：Ф100、Ф150，塑料灌砂筒、Ф150、Ф200）②如最大粒径超过15mm。则应相应地增大灌砂筒的标定罐的尺寸，例如，粒径达40~60mm的粗粒土，灌砂筒和现场试洞的直径应为150~200mm。

基本物理参数测试

基本物理参数测试

土的密度试验2、仪器设备

2.1灌砂筒：金属圆筒的内径为100mm，总高360mm。灌砂筒主要分两部分：上部为储砂筒，筒深270mm（容积2120cm3），筒底中心有一个直径10mm的圆孔；下部装一倒置的圆锥形漏斗，漏斗上端开口直径为10mm，并焊接在一块直径100mm的铁板上，铁板中心有一直径10mm的圆孔与漏斗上开口相接。在储砂筒筒底与漏斗顶端铁板之间设有开关。开关为一薄铁板，一端与筒底及漏斗铁板铰在一起，另一端伸出筒身外，开关铁板上也有一个直径10mm的圆孔。将开关向左移动时，开关铁板上的圆孔恰好与筒底圆孔及漏斗上开口相对，即三个圆孔在平面上重叠在一起，砂就可通过圆孔自由落下。将开关向右移动时，开关将圆孔堵塞，砂即停止下落。

基本物理参数测试

土的密度试验2.2金属标定罐：内径100mm、高150mm和200mm的金属罐各一个，上端周围有一罐缘。注：如由于某种原因，试坑不是150mm或200mm时，标定罐的深度应该与拟挖试坑深度相同。2.3基板：一个边长350mm、深40mm的金属方盘，盘中心有一个直径100mm的圆孔。2.4试验所需的工具：①打洞及洞中取料的合适工具，如凿子、铁锤、长把勺、长把小簸箕、毛刷等。②玻璃板：边长约500mm的方形板。③有盖的盒子（存放挖出的试样）。④台秤：称量10~15kg，感量5kg。⑤其他：铝盒、天平、烘箱等。⑥量砂：粒径0.25~0.5mm的清洁干燥的均匀砂，约20~40kg。应先烘干，并放置足够时间，使其与空气的湿度达到平衡。

基本物理参数测试

土的密度试验3、仪器标定3.1确定灌砂筒下部锥体内砂的质量3.1.1在储砂筒内装满砂，筒内砂的高度与筒顶的距离不超过15mm，称筒内砂的质量m1，准确至1g。每次标定及以后的试验都维持该质量不变。3.1.2将开关打开，让砂流出，并使流出的砂的体积与工地所挖试洞的体积相当（或等于标定罐的容积）；然后关上开关，并称量筒内砂的质量m5，准确至1g。3.1.3将灌砂筒放在玻璃板上，打开开关，让砂流出，直至筒内砂不再下流时，关上开关，并小心地取走罐砂筒。3.1.4收集并称量留在玻璃板上的砂或称量调整内的砂，准确至1g。玻璃板上的砂就是填满灌砂筒下部圆锥体的砂。3.1.5重复上述测量，至少三次；最后取其平均值m2，准确至1g。

基本物理参数测试

土的密度试验3.2确定量砂的密度3.2.1用水确定标定罐的容积V。（1）将空罐放在台秤上，使罐的上口处于水平位置，读记罐质量m7，准确至1g。（2）向标定罐中灌水，注意不要将水弄到台秤上或罐的外壁；将一直尺放在罐顶，当罐中水面快要接近直尺时，用滴管往罐中加水，直到水面接触直尺；移去直尺，读记罐和水的总质量m8。（3）重复测量时，仅需用吸管从罐中取出少量水，并用滴管重新将水加满到接触直尺。

基本物理参数测试

土的密度试验（4）标定罐的体积V按下式计算：V=

式中：V---标定罐的容积（cm3）计算至0.01；

m7---标定罐质量（g）；

m8---标定罐和水的总质量（g）；

ρw---水的密度（g/cm3）3.2.2在储砂筒中装入质量为m1的砂，并将罐砂筒放在标定罐上，打开开关，让砂流出，直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关；取下罐砂筒，称筒内剩余的砂质量，准确至1g。

基本物理参数测试

土的密度试验3.2.3重复上述测量，至少三次，最后取其平均值m3，准确至1g。3.2.4按下式计算填满标定罐所需的质量ma：

ma=m1－m2－m3式中：ma------砂的质量（g），计算至1；

m1------灌砂入标定罐前，筒内砂的质量（g）；

m2------灌砂筒下部圆锥体内砂的平均质量（g）；

m3------灌砂入标定罐后，筒内剩余砂的质量（g）

基本物理参数测试

土的密度试验3.2.5按下式计算量砂的密度ρs：

ρs=式中：ρs----砂的密度（g/cm3），计算至0.01；

V----标定罐的体积（cm3）；

ma----砂的质量（g）。

基本物理参数测试

土的密度试验4、试验步骤4.1在试验地点，选一块约40×40cm的平坦表面，清扫干净，将基板放在表面上；（如表面粗糙度较大，则将盛有量砂m5的灌砂筒放在基板中间的圆孔上；）打开灌砂筒开关，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；取走灌砂筒，并称筒内砂的质量m6，准确至1g。4.2取走基板，将留在试验地点的量砂收回，重新将表面清扫干净；将基板放在表面上，沿基板中孔凿洞，洞的直径100mm。在凿洞过程中，应注意不使凿出的试样丢失，并随时将凿出的材料取出，放在已知质量的塑料袋内，密封。试洞的深度应与标定罐高度接近一致。凿洞毕，称此塑料袋中全部试样质量，准确至1g。减去已知塑料袋质量后，即为试样的总质量mt。

基本物理参数测试

土的密度试验4.3从挖出的全部试样中取有代表性的样品，放入铝盒中，测定其含水率ω。样品数量：对于细粒土，不少于100g，对于粗粒土，不少于500g。4.4将基板放在试洞上，将灌砂筒放在基板中间（储砂筒内放满砂至恒量m1），使灌示、砂筒的下口对准基板的中孔及试洞。打开灌砂筒开关，让砂流入试洞内。关闭开关。小心取走灌砂筒，称量筒内剩余砂的质量m4，准确至1g（如清扫干净的平坦表面上粗糙度不大，则不需放基板，将灌砂筒直接放在已挖好的试洞上。打开筒的开关，让砂流入试洞内，在此期间，应注意不要碰灌砂筒。直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关。仔细取走灌砂筒，称量筒内剩余砂的质量m/4，准确至1g。）

基本物理参数测试

土的密度试验4.5取出试洞内的量砂，以备下次试验时再用。若量砂的湿度已发生变化或量砂中有杂质，则应重新烘干并过筛，放置至恒量时再用。4.6如试洞中有较大孔隙，量砂可能进入孔隙时，则应按试洞外形，松弛地放入一层柔软的纱布。然后再进行灌砂工作。

基本物理参数测试

土的密度试验5结果整理

5.1按下式计算填满试洞所需砂的质量：灌砂时试洞上放有基板时：mb=m1－m4－（m5－m6）灌砂时试洞上不放基板时：mb=m1－m/4－m2

式中：

mb----砂的质量（g）；

m1----灌砂入试洞前筒内砂的质量（g）；

m2----灌砂筒下部圆锥体内砂的平均质量（g）；

m4、m/4----灌砂入试洞后，筒内剩余砂的质量（g）；（m5－m6）----灌砂筒下部圆锥体内及基板和粗糙表面间砂的总质量（g）。

基本物理参数测试

土的密度试验5.2按下式计算试验地点土的湿密度：

ρ=式中：

ρ----土的湿密度（g/cm3），计算至0.01；

mt----试洞中取出的全部土样的质量（g）；

mb----填满试洞所需砂的质量（g）；

ρs----量砂的密度（g/cm3）。

基本物理参数测试

土的密度试验5.3按下式计算土的干密度：

ρd=

式中：

ρd----土的干密度（g/cm3），计算至0.01；

ρ----土的湿密度（g/cm3）；

ω----土的含水率（%）。5.4精度和允许差：本试验进行二次平行测定，取其算术平均值，其平行差值不得大于0.03g/cm3。

基本物理参数测试

基本物理参数测试

14.2.7砂的相对密度试验

基本物理参数测试

砂的相对密度试验

基本物理参数测试

砂的相对密度试验

基本物理参数测试

砂的相对密度试验

基本物理参数测试

砂的相对密度试验

基本物理参数测试

砂的相对密度试验

基本物理参数测试

17.2.8击实试验

1、目的和适用范围本试验方法适用于细粒土。分轻型击实和重型击实。轻型击实用于粒径不大于20mm的土，重型击实用于粒径不大40mm的土。击实试验的目的：确定土样的最大干密度和最佳含水率。

2、仪器设备（1）标准击实仪

基本物理参数测试

击实试验

基本物理参数测试

击实试验

基本物理参数测试

击实试验

基本物理参数测试

击实试验

（2）烘箱及干燥器（3）天平：感量0.01g（4）台秤：徇10kg，感量5g（5）圆孔筛：孔径40mm、20mm、5mm各一个（6）拌和工具：金属盘、土铲（7）其他：修土刀、推土器、铝盒、量筒等3、试样

3.1本试验可分别采用不同方法准备试样。见表14-6：

基本物理参数测试

击实试验

3.2干土法（土不得重复使用）：按四分法至少准备5个试样，分别加入不同水分（按2%~3%含水率递增），拌匀后闷料一夜备用。3.3湿土法（土不得重复使用）：对于高贪水率土，可省略过筛步骤，用手拣除大于40mm的粗石子即可。保持天然含水率的第一个土样，可立即用于击实试验。其余几个试样，将土分成小土块，分别风干，使含水率按2%~3%递减。

基本物理参数测试

击实试验

4、试验步骤4.1根据工程要求，选择轻型或重型试验方法，根据土的性质(含易击碎风化石数量多少，含水量高低)，选用干土法(土重复或不重复使用)或湿土法。4.2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。小筒按三层法时，每次约800g~900g(其量应使击实后的试样等于或略高于筒高的1/3)；按五层法时，每次约400g~500g(其量应使击实后的土样等于或略高于筒高的1/5)。对于大试筒，先将垫块放入筒内底板上，按五层法时，每层需试样约900g(细粒土)—1100g(粗粒土)；按三层法时，每层需试样1700g左右。）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5mm，大试筒击实后，试样不应高出筒顶面6mm。

基本物理参数测试

击实试验

基本物理参数测试

击实试验

4.3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。4.4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%。测定含水量用试样的数量按表14-7规定取样(取出有代表性的土样)。两个试样含水量的精度应符合规定。

基本物理参数测试

击实试验

4.5对于干土法(土不重复使用)和湿土为法（土不重复使用），将试样搓散，然后按本试验第3条方法进行洒水、拌和，每次约增加2%~3%的含水率，其中有两个大于和两个小于最佳含水量，所需加水量按下式计算：

mw=

式中：mw----所需的加水量（g）；

mi----含水量ωi时土样的质量（g）；

ωi----土样原有含水率（%）；

ω----要求达到的含水率（%）。

按上述步骤进行其它含水量试样的击实试验。

基本物理参数测试

击实试验

基本物理参数测试

击实试验

基本物理参数测试

击实试验

基本物理参数测试

击实试验

基本物理参数测试

击实试验

基本物理参数测试

击实试验

基本物理参数测试

击实试验

基本物理参数测试

14.2.9水泥石灰剂量测定（EDTA滴定法）1.概念石灰稳定土是市政道路工程中一种常用的路基材料，有时为了加快施工进度，也使用水泥作为稳定材料加入土中来提高基层的早期强度。石灰土或水泥土的强度主要取决于石灰或水泥的含量以及它们的品质。EDTA滴定法是测定水泥或石灰剂量最常用的一种方法。本方法适用于在工地快速测定水泥和石灰类稳定土中的水泥和石灰剂量，并可用于检查混合料拌和和摊铺的均匀性。本方法适用于在水泥终凝之前的水泥含量测定，现场土样的石灰剂量应在路拌后尽快测试，否则需要用相应龄期的EDTA二钠标准溶液消耗量的标准曲线确定。

基本物理参数测试

水泥石灰剂量测定（EDTA滴定法）2.检测依据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTGE51-20093.仪器设备（1）主要仪器①酸式滴定管：50mL，1支；②大肚移液管10mL、50mL,10支；③锥形瓶200mL,20个；④烧杯2000mL（或1000mL）1只，300mL10只⑤容量瓶1000mL，1个；⑥量筒：100mL和5mL各1只；50mL，2只；⑦秒表；1只；⑧电子天平：量程不小于1500g，感量0.01g。

基本物理参数测试

水泥石灰剂量测定（EDTA滴定法）（2）试剂①0.1mol/m3乙二胺四乙酸二钠（简称EDTA二钠）标准溶液：准确称取EDTA二钠（分析纯）37.23g，用40～50℃的无二氧化碳蒸馏水溶解，待全部溶解并冷却至室温后，定容1000mL。②10%氯化铵（NH4Cl）溶液：将500g氯化铵（分析纯或化学纯）放在10L的聚乙烯桶内，加蒸馏水4500mL，充分振荡，使氯化铵完全溶解。也可以分批在1000mL的烧杯内配制，然后倒入塑料桶内摇匀。③1.8%氢氧化钠（内含三乙醇胺）溶液：称取18g氢氧化钠（NaOH分析纯），放入洁净干燥的1000mL烧杯中，加1000mL蒸馏水使其全部溶解，待溶液冷却至室温后，加入2mL三乙醇胺（分析纯），搅拌均匀后储于塑料桶中。④钙红指示剂：将0.2g钙试剂羟酸钠（分子式

，分子量460.39）与20g预先在105℃烘箱中烘过1小时的硫酸钾混合。一起放入研钵中，研成极细粉末，储于棕色广口瓶中，以防吸湿受潮。

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水泥石灰剂量测定（EDTA滴定法）

基本物理参数测试

水泥石灰剂量测定（EDTA滴定法）

基本物理参数测试

水泥石灰剂量测定（EDTA滴定法）4.准备标准曲线。（1）取样：取工地用水泥或石灰和土。风干后用烘干法测其含水量（如为水泥，可假定含水量为0）。（2）混合料组成的计算公式：干料质量=湿料质量/（1+含水量）计算步骤：①干混合料质量=湿混合料质量/（1+最佳含水量）②干土质量=干混合料质量/（1十石灰或水泥剂量）③干石灰或水泥质量=干混合料质量-干土质量④湿土质量=干土质量×（1+土的风干含水量）⑤湿石灰质量=干石灰质量×（1+石灰的风干含水量）⑥石灰土中应加入的水=湿混合料质量-湿土质量-湿石灰质量

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水泥石灰剂量测定（EDTA滴定法）（3）准备5种试样，每种两个样品(以水泥稳定材料为例)，如为水泥稳定中、粗粒土，每个样品取1000g左右(如为细粒土，则可称取300g左右)准备试验。为了减少中、粗粒土的离散，宜按设计级配单份掺配的方式备料。5种混合料的水泥剂量应为:水泥剂量为0，最佳水泥剂量左右、最佳水泥剂量±2%和±4%①，每种剂量取两个(为湿质量)试样，共10个试样，并分别放在10个大口聚乙烯桶(如为稳定细粒土，可用搪瓷杯或1000mL具塞三角瓶；如为粗粒土，可用5L的大口聚乙烯桶)内。土的含水量应等于工地预期达到的最佳含水量，土中所加的水应与工地所用的水相同。注①:在此，准备标准曲线的水泥剂量可为。0、2%，4%，6%,8%。如水泥剂量较高或较低，应保证工地实际所用水泥或石灰的剂量位于标准曲线所用剂量的中间。

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水泥石灰剂量测定（EDTA滴定法）（4）取一个盛有试样的盛样器，在盛样器内加入两倍试样质量(湿料质量)体积的10%氯化铵溶液(如湿料质量为300g，则氯化铵溶液为600mL;如湿料质量为1000g，则氯化铵溶液为2000mL)。料为300g，则搅拌3min(每分钟搅110～120次)；料为1000g,则搅拌5min。如用1000mL具塞三角瓶，则手握三角瓶(瓶日向上)用力振荡3min（每分钟120次±5次)，以代替搅拌棒搅拌。放置沉淀

10min②，然后将上部清液转移到300mL烧杯内，搅匀，加盖表面皿待测。注②:如10min后得到的是混浊悬浮液，则应增加放置沉淀时间，直到出现无明显悬浮颗粒的悬浮液为止，并记录所需的时间。以后所有该种水泥(或石灰)稳定材料的试验，均应以同一时间为准。

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水泥石灰剂量测定（EDTA滴定法）（5）用移液管吸取上层(液面上1～2cm)悬浮液10.0mL放入200mL的三角瓶内，用量管量取1.8%氢氧化钠(内含三乙醇胺)溶液50mL倒入三角瓶中，此时溶液pH值为12.5～13.0(可用pH12～14精密试纸检验)，然后加入钙红指示剂(质量约为0.2g)，摇匀，溶液呈玫瑰红色。记录滴定管中EDTA二钠标准溶液的体积V1，然后用EDTA二钠标准溶液滴定，边滴定边摇匀，并仔细观察溶液的颜色；在溶液颜色变为紫色时，放慢滴定速度，并摇匀；直到纯蓝色为终点，记录滴定管中EDTA二钠标准溶液体积V2(以mL计，读至0.1mL)。计算V1-V2即为EDTA二钠标准溶液的消耗量。（6）对其他几个盛样器中的试样，用同样的方法进行试验，并记录各自的EDTA二钠标准溶液的消耗量。

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水泥石灰剂量测定（EDTA滴定法）（7）以同一水泥或石灰剂量稳定材料EDTA二钠标准液的消耗量（毫升）的平均值为纵坐标，以水泥或石灰剂量（%）为横坐标制图。两者的关系应是一条顺滑的曲线，如图14-16。如素土、水泥或石灰改变，必须重新做标准曲线。

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水泥石灰剂量测定（EDTA滴定法）5.试验步骤（1）选取有代表性的无机结合料稳定材料，对稳定中、粗粒土取试样约3000g，对稳定细粒土取试样约1000g。（2）对水泥或石灰稳定细粒土，称300g放在搪瓷杯中，用搅拌棒将结块搅散，加10%氯化铵溶液600mL；对水泥或石灰稳定中、粗粒土，可直接称取1000g左右，放入10%氯化铵溶液2000mL，然后如前述步骤进行试验。（3）利用所绘制的标准曲线，根据EDTA二钠标准溶液消耗量，确定混合料中的水泥或石灰剂量。6.结果整理本试验应进行两次平行测定，取算术平均值，精确至0.1mL。允许重复性误差不得大于均值的5%，否则，重新进行试验。

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17.2.11承载比(CBR)试验

1.目的和适用范围（1）本试验方法只适用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。（2）试样的最大粒径宜控制在20mm以内，最大不得超过40mm且含量不超过5%。

2.仪器设备圆孔筛、试筒、垫块、夯锤和导管、贯入杆、路面材料强度仪、多孔板、荷载板等。（详见教材P198）

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承载比(CBR)试验

3.试样将具有代表性的风干试料(必要时可在50℃烘箱内烘干)，用木碾捣碎，但应尽量注意不使土或粒料的单个颗粒破碎。土团均应捣碎到通过5mm的筛孔。采取有代表性的试料50kg，用40mm筛筛除大于40mm的颗粒，并记录超尺寸颗粒的百分数。将已过筛的试料按四分法取出约25kg。再用四分法将取出的试料分成4份，每份质量6kg，供击实试验和制试件之用。在预定做击实试验的前一天，取有代表性的试料测定其风干含水率。测定含水率用的试样数量可参照表14-7采取。

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承载比(CBR)试验

基本物理参数测试

承载比(CBR)试验

基本物理参数测试

承载比(CBR)试验

基本物理参数测试

承载比(CBR)试验

4.试验步骤（1）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。（2）将试料按表14-5中II-2规定的层数和每层击数进行击实，求试料的最大干密度和最佳含水率。（3）将其余3份试料，按最佳含水率制备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(按式14-40)均匀地喷洒在试料上。用小铲将试料充分拌和到均匀状态，然后装入密闭容器或塑料口袋内浸润备用。浸润时间:重黏土不得少于24h，轻黏土可缩短到12h，砂土可缩短到1h，天然砂砾可缩短到2h左右。

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承载比(CBR)试验制每个试件时，都要取样测定试料的含水率。

注：需要时，可制备三种干密度试件。如每种干密度试件制3个，则共制9个试件。每层击数分别为30、50和98次，使试件的干密度从低于95%到等于100%的最大干密度。这样，9个试件共需试料约55kg。（4）将试筒放在坚硬的地面上，取制备好的试样分3次倒入筒内(视最大料径而定)。每层需试样1700g左右(其量应使击实后的试样高出1/3筒高1~2mm)。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。大试筒击实后，试样不应高出筒顶面10mm。(5)卸下套环，用直刮刀沿试筒顶修平击实的试件，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)。

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承载比(CBR)试验（3）泡水测膨胀量的步骤

a在试样制成后，试件顶面放一张好滤纸，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。

b将试筒与多孔板一起放入槽（筒）内，并用拉杆将模具拉紧，安装百分表，并读取初读数。

c向水槽（筒）内放水，使水自由进到试件的顶部和底部。在泡水期间，水面应保持在试件顶面以上大约25mm，试件要泡水4昼夜。

d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：

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承载比(CBR)试验

f从水槽中取出试件，倒出试件顶面的水，静置15min，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）。

（4）贯入试验a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，使贯入杆与试件顶面全面接触，在贯入杆周围放置4块荷载板。b先在贯入杆上施加45N荷载，然后将测力和测变形的百分表的指针都调整至零点。c加荷使贯入杆以1～1.25mm/min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）时的贯入量，并注意使贯入量为250×10-2mm时，能有5个以上的读数。

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承载比(CBR)试验

结果整理（1）以单位压力（P）为横坐标，贯入量（L）为纵坐标，绘制p-l关系曲线，如图14-22所示。

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承载比(CBR)试验

基本物理参数测试

承载比(CBR)试验

基本物理参数测试

承载比(CBR)试验精度要求：根据3个平行试验结果计算得的承载比变异系数CV>12%，则去掉一个偏离大的值，取其余2个结果的平均值。如CV<12%，且3个平行试验结果计算的干密度偏差小于0.03g/cm3，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0.03g/cm3，则去掉一个偏离大的值，取其2个结果的平均值。报告1）材料的颗粒组成，最佳含水量（%）和最大干密度（g/cm3）。2）材料的承载比（%），承载比小于100，准确到5%；承载比大于100，准确到10%。3）材料的膨胀量（%）。

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承载比(CBR)试验

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14.2.12标准贯入试验简介采用标准：《土工试验规程》SL237-19991.概念、目的和适用范围（1）标准贯入试验是用（63.5±0.5）kg的穿心锤，以（0.76±0.02）m的自由落距，将一定规格尺寸的标准贯入器在孔底预打入土中0.15m，测记再打入0.30m的锤击数，称为标准贯入击数。（2）标准贯入试验的目的是用测得的标准贯入击数N，判断砂土的密实程度或黏性土的稠度，以确定地基土的容许承载力；评定砂土的振动液化势和估计单桩的承载力；并可确定土层剖面和取扰动土样进行一般物理性能试验。（3）本方法适用于黏质土和砂质土。

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标准贯入试验简介2.仪器设备（1）标准贯入器由刃口形的贯入器靴、对开圆筒式贯入器身和贯入器头三部分组成。见图14-23。（2）落锤（穿心锤）质量为（63.5±0.5）kg的钢锤，应配有自动提落锤装置，落距为（76±2）cm。（3）钻杆直径42mm，抗拉强度应大于600MPa；轴线的直线度误差应小于0.1%。（4）锤垫承受锤击钢垫，附导向杆，两者总质量不超过30kg为宜。

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标准贯入试验简介

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标准贯入试验简介3.试验方法（1）先用钻具钻至试验土层标高以上0.15m处，清除残土。（2）将贯入器放入孔内，避免冲击孔底，注意保持贯入器、钻杆、导向杆联接后的垂直度。测定贯入器所在深度，要求残土厚度不大于0.1m。（3）将贯入器以每分钟击打15~30次的频率，先打入土中0.15m，不计锤击数；然后开始记录每打入0.10m及累计0.30m的锤击数N，并记录贯入深度与试验情况。若遇密实土层，锤击数超过50击时，不应强行打入，并记录50击的贯入深度。（4）旋转钻杆，然后提出贯入器，取贯入器中的土样进行鉴别、描述记录，并测量其长度。将需要保存的土样仔细包装、编号，以备试验之用。（5）重复1~4步骤，进行下一深度的标贯测试，直至所需深度。一般每隔1m进行一次标贯试验。

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标准贯入试验简介注意事项：钻孔时应注意下列各条。（1）须保持孔内水位高出地下水位一定高度，以免塌孔，保持孔底土处于平衡状态，不使孔底发生涌砂变松，影响N值；（2）下套管不要超过试验标高；（3）须缓慢地下放钻具，避免孔底土的扰动；（4）细心清除孔底浮土，孔底浮土应尽量少，其厚度不得大于10cm；（5）如钻进中需取样，则不应在锤击法取样后立刻做标贯，而应在继续钻进一定深度（可根据土层软硬程度而定）后再做标贯，以免人为增大N值；（6）钻孔直径不宜过大，以免加大锤击时探杆的晃动；钻孔直径过大时，可减少N至50%，建议钻孔直径上限为100mm，以免影响N值。

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标准贯入试验简介标贯和圆锥动力触探测试方法的不同点，主要是不能连续贯入，每贯入0.45m必须提钻一次，然后换上钻头进行回转钻进至下一试验深度，重新开始试验。另外，标贯试验不宜在含有碎石的土层中进行，只宜用于粘性土、粉土和砂土中，以免损坏标贯器的管靴刃口。

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标准贯入试验简介4.计算（1）贯入30cm的锤击数N按下式换算：

（14-51）式中

n----所选取贯入的锤击数；△S----对应锤击数为n的贯入深度。注：根据用途及相应规范确定是否需要对N值修正。（2）如果做了许多深度的贯入试验，可以锤击数（N）为横坐标，以贯入深度标高（H）为纵坐标，绘制锤击数——贯入深度标高关系曲线（见图14-24）。

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标准贯入试验简介

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14.2.13静力触探试验简介采用标准：《土工试验规程》SL237-19991.概念和适用范围（1）将圆锥形探头按一定速率匀速压入土中，量测其贯入阻力(锥头阻力、侧壁摩阻力)的过程称为静力触探试验。（2）静力触探是工程地质勘察中的一项原位测试方法，其作用有：①划分土层，判定土层类别，查明软、硬夹层及土层在水平和垂直方向的均匀性。②评价地基土的工程特性（容许承载力、压缩性质、不排水抗剪强度、水平向固结系数、饱和砂土液化势、砂土密实度等）。③探寻和确定桩基持力层，预估打入桩沉桩的可能性和单桩承载力。④检验人工填土的密实度及地基加固效果。（3）本方法适用于黏质土和砂质土。

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静力触探试验简介2.仪器设备（1）触探主机:应能匀速、静态地将探头垂直压入土中，其功率和贯入速度应满足《岩土工程仪器基本参数及通用技术条件》(GB/T15206-2007)要求，如图12-25所示。（2）反力装置:可用地锚、压重、车辆自重提供所需的反力。

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静力触探试验简介

(3)探头:按功能分为单桥探头、双桥探头和孔压静力探头，如图12-26一图12-28所示。(4)探杆:应符合《岩土工程仪器基本参数及通用技术条件》(GB/T15206-2007)相关要求。(5)测量仪器:可采用静态电阻应变仪、静力触探数字测力仪、电子电位差计、深度记录装置。(6)其他:水准尺、管钳等工具。

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静力触探试验简介

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静力触探试验简介3.试验方法（1）平整试验场地，设置反力架装置。将触探主机对准孔位，调平机座(用分度值为1mm的水准尺校准)，并紧固在反力装置上。（2）将已穿入探杆内的传感器引线按要求接到量测仪器上，打开电源开关，预热并调试到正常工作状态。（3）贯入前应试压探头，检查顶柱、锥头、摩擦筒等部件工作是否正常。当测孔隙压力时，应使孔压传感器透水面饱和。正常后将连接探头的探杆插入导向器内，调整垂直并紧固导向装置，必须保证探头垂直贯入土中。启动动力设备并调整到正常工作状态。（4）采用自动记录仪时，应安装深度转换装置，并检查卷纸机构运转是否正常；采用电阻应变仪或数字测力仪时，应设置深度标尺。

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静力触探试验简介（5）将探头按1.2±0.3m/min均速贯入土中0.5~1.0m左右（冬季应超过冻结线），然后稍许提升，使探头传感器处于不受力状态。待探头温度与地温平衡后（仪器零点基本稳定），将仪器调零或记录初读数，即可进行正常贯入。在深度6m以内，一般每贯入1~2m，应提升探头检查温漂并调零；6m以下每贯入5~10m应提升探头检查回零情况，当出现异常时，应检查原因及时处理。（6）贯入过程中，当采用自动记录时，应根据贯入阻力大小合理选用供桥电压，并随时核对，校正深度记录误差，作好记录；使用电阻应变仪或数字测力计时，一般每隔0.1~0.2m记录读数一次。（7）当测定孔隙水压力消散时，应在预定的深度或土层停止贯入，并按适当的时间间隔或自动测读孔隙水压力消散值，直至基本稳定。（8）当贯入到预定深度或出现下列情况之一时，应停止贯入。

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静力触探试验简介a.触探主机达到额定贯入力；探头阻力达到最大容许压力。b.反力装置失效。c.发现探杆弯曲已超过容许的程度。（9）试样结束后应及时起拔探杆，并记录仪器的回零情况。探头拔出后立即清洗上油，妥善保管，防止探头被暴晒或受冻。

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静力触探试验简介4.注意事项。①试验点与已有钻孔、触探孔、十字板试验孔等的距离，建议不小于20倍已有的孔径。②试验前应根据试验场地的地质情况，合理选用探头，使其在贯入过程中，仪器的灵敏度较高而又不致损坏。③试验点必须避开地下设施(管道、电缆等)，以免发生意外。④由于人为或设备的故障，而使贯入中断10min以上，应及时排除。故障处理后，重新贯入前应提升探头，测记零读数。对超深触探孔分两次或多次贯入时;