《市政工程质量检测》教学课件-含水率试验

含水率试验1『1.1▎土样含水率的定义『1.2▎烘干法测定含水率『1.3▎酒精燃烧法『1.4▎微波加热法W—土样含水率(%)mw—土中水的质量(g)ms—烘干土的质量(g)m—湿土的质量(g)『1.1▎土样含水率的定义『

1.1.1

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含水率公式标准方法：含水率试验的室内试验方法以烘干法为标准方法。其他方法有：１酒精燃烧法；２比重法（适用于砂性土）；３氧化钙气压法;４炒干法（适用于砾质土）;5微波炉快速烘干法.『

1.1.2

▎含水率检测方法上述各种试验方法都是利用水在加温后逐渐变成水蒸气的性质。加热一定时间后，在温度不高于110℃时，土中自由水全部变成气体挥发，之后土重不再发生变化，即处于恒重状态。这时挥发掉的水重ｍｗ=ｍ-ｍｓ。土恒重即认为是干土质量。对粘性土，ｍｓ实际上是土粒质量与强结合水质量之和，因强结合水需要温度高于120℃才能析出，故将其作为固体颗粒的一部分。『

1.1.3

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试验原理有机质土、有机土及含石膏和硫酸矿物的土的含水率检测方法：烘干法，而且烘干的温度要控制在65～70℃之间。结晶水是固体颗粒的一部分！强吸着水是固体颗粒的一部分！恒温烘箱：一般要求在50℃～200℃范围内能在任一点保持一定恒温范围。最常用的恒温范围在105℃～110℃，控制温度的精度高于±２℃；也可用红外线烘箱。天平：称量200ｇ，感量0.01ｇ（是指天平指针偏转一个分格时所加载的砝码数。数值小，说明天平的性能好，即仪器的分辨率高。天平的灵敏度与感量之间的关系互为倒数）。常用天平分机械天平和电子天平两类；附属设备：铝盒、干燥器(直径200-250mm，并用硅胶做干燥剂)等。注：用指示硅胶作干燥剂，而不用氯化钙。因为许多黏土烘干后能从氯化钙中吸收水分。『1.2▎烘干法测定含水率『

1.2.1

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仪器设备

稳定中粒土（1）烘箱：量程不小于110℃，控温精度为±2℃.（2）铝盒：能放样品500g以上。（3）电子天平：量程不小于1000g，感量0.1g。（4）干燥器：直径200～250mm，并用硅胶做干燥剂。稳定粗粒土（1）烘箱：量程不小于110℃，控温精度为±2℃.（2）大铝盒：能放样品2000g以上。（3）电子天平：量程不小于3000g，感量0.1g。（4）干燥器：直径200～250mm，并用硅胶做干燥剂。1.水泥、粉煤灰、生石灰粉、消石灰和消石灰粉、稳定细粒土（1）取清洁干燥的铝盒，称其质量m1并精确至0.01g；取约50g试样（对生石灰粉、消石灰和消石灰粉取100g）经手工木锤粉碎后松放在铝盒中，应尽快盖上盒盖，尽量避免水分散失，称其质量m2并精确至0.01g。（2）对于水泥稳定材料，将烘箱温度调到110℃，对于其他材料（注a），将烘箱调到105℃。待烘箱达到设定的温度后，取下盒盖，并将盛有试样的铝盒放在盒盖上，然后一起放入烘箱中进行烘干，需要的烘干时间随试样种类和试样数量而改变。当冷却试样连续两次称量的差（每次间隔4h）不超过原试样质量的0.1％（注b）时即认为样品已烘干。(3)烘干后，从烘箱中取出盛有试样的铝盒，并将盒盖盖紧。(4)将盛有烘干试样的铝盒放入干燥器内冷却（注c）。然后称铝盒和烘干式样的质量m3,并精确至0.01g。

『

1.2.2

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操作步骤

注a:某些含有石膏的土在烘干时会损失其结晶水，用此方法测定其含水率有影响。每1%石膏对含水率的影响约为0.2%。如果土中有石膏，则试样应该在不超过80℃的温度下烘干，并可能要烘更长的时间。注b:对于大多数土，通常烘干16~24h即可。但是，某些土或试样数量过多或试样很潮湿，可能需要烘更长的时间。烘干的时间也与烘箱内试样的总质量、烘箱的尺寸及其通风系统的效率有关。注c:如铝盒的盖密闭，而且试样在称量前放置时间较短，可以不需要放在干燥器中冷却。

2.稳定中粒土(1)取清洁干燥的铝盒，称其质量m1并精确至0.1g。取500g试样(至少300g)经粉碎后松松地放在铝盒中，盖上盒盖，称其质量m2并精确至0.1g。(2)对于水泥稳定材料将烘箱温度调到110℃，对于其他材料，将烘箱调到105℃。待烘箱达到设定温度后，取下盒盖，并将盛有试样的铝盒放在盒盖上，然后一起放入烘箱中进行烘干，需要的烘干时间随土类和试样数量而改变。当冷却试样连续两次称量的差(每次间隔4h)不超过原试样质量的0.1%时，即认为样品已烘干。(3)烘干后，从烘箱中取出盛有试样的铝盒，并将盒盖盖紧，放置冷却。(4)称铝盒和烘干式样的质量m3，并精确至0.1g。

3.稳定粗粒土(1)取清洁干燥的铝盒，称其质量m1并精确至0.1g。取2000g试样经粉碎后松放在铝盒中，盖上盒盖，称其质量m2并精确至0.1。(2)对于水泥稳定材料将烘箱温度调到110℃,对于其他材料,将烘箱调到105℃。待烘箱达到设定温度后，取下盒盖，并将盛有试样的铝盒放在盒盖上，然后一起放入烘箱中进行烘干，需要烘干的时间随土类和试样数量而改变。当冷却试样连续两次称量的差(每次间隔4h)不超过原试样质量的0.1%时，即认为样品已烘干。(3)烘干后，从烘箱中取出盛有试样的铝盒，并将盒盖盖紧，放置冷却。(4)称铝盒和烘干试样的质量m3，并精确至0.1g。

含水率计算：式中：m1～铝盒的质量（g）；m2～铝盒和湿稳定材料的合计质量（g）；m3～铝盒和干稳定材料的合计质量（g）。

按前面的步骤进行两次平行试验，当两次测定含水率的差值在允许的范围内时，取其算术平均值作为该土样的含水率。两次测定的差值允许范围为：含水率≤7%，允许误差≤0.5%；7%<含水率≤40%，允许误差≤1%；含水率>40%，允许误差≤2%。本允许范围是对均质土而言，对原状土由于非均质，样筒上下水在重力作用下重新分布使含水率差值增大，可适当放宽平行试验差值允许范围。『

1.2.3

▎

试验成果整理

『

1.2.4

▎实验说明及注意事项1、水泥与水拌和就要发生水化作用，在较高的温度下水化作用发生的较快。如先将混合料放入烘箱中，再启动烘箱升温，则在升温过程中水泥与水的水化作用发生得较快。而烘干法又不能除去已与水泥发生水化作用的部分，这样得出的含水率往往偏小。所以应提前将烘箱升温到110℃，使放入水泥的混合料一开始就能在110℃的环境下进行烘干。另外，烘干后冷却时用指示硅胶作干燥剂，而不是氯化钙，是因为许多黏土烘干后能从氯化钙中吸收水分。2、由于稳定中粒土和稳定粗粒土中大部分是砂粒以上的颗粒，为提高测的含水率的准确度，所取样品数量较大，分别为500g和2000g，在没有大铝盒时，也可以将这些样品分成2盒进行烘干，实验结果应满足平行试验的误差要求，然后去其平均值。3、对于有机质土尽量采取烘干法，并酌情降低烘箱温度。某些含有石膏的土在烘干时会损失其结晶水，用此方法测定含水率有影响。每1%石膏对含水率的影响为0.2%。如果土中有石膏，则试样应该在不超过80℃的温度下烘干，并可能要烘更长的时间。4、对于大多数土，通常烘干16-24h即可。但是，某些土或试样数量过多及试样很潮湿，可能需要烘更长的时间。烘干的时间也与烘箱内试样的总质量、烘箱的尺寸及其通风系统的效率有关。

铝盒；天平：称量200ｇ，感量0.01ｇ；酒精：纯度高于95％；其它：滴管，火柴，调土刀等。『1.3▎酒精燃烧法『

1.3.1

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仪器设备

本法是快速测定法中较准确的一种，现场测试中用的较多。测定时在土样中加入酒精，利用酒精能在土上燃烧，使土中水分蒸发，将土样烘干。一般应烧三次。

a.取代表性试样(粘性土5～10ｇ，砂性土20～30ｇ)，放入铝盒内，盖好盒盖，称量ｍ1，准确至0.01ｇ，称量结果减去铝盒质量ｍ0，得到湿土质量ｍ＝ｍ1

－ｍ0

；b.用滴管将酒精注入放有试样的铝盒中，至酒精超过试样面为止。轻轻敲击铝盒，使酒精与土样充分混合均匀；c.点燃盒中酒精，烧至火焰熄灭；d.让试样冷却数分钟，按b至c的步骤再重复燃烧两次。当第三次火焰熄灭后，立即盖好盒盖，称铝盒加土质量ｍ2

，准确至0.01ｇ。计算干土质量ms＝ｍ2

－ｍ0

；e.与烘干法记录格式一样记录。每个试样平行测定两次。计算公式及允许平行差与烘干法相同。『

1.3.2

▎试验操作步骤

微波炉；磁碟盒；天平：称量200ｇ，感量0.01ｇ。『1.4▎微波加热法『

1.4.1

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仪器设备

微波加热器可用商业产品家用微波炉，一批土样一般几分钟就可烘干。经试验对比多数土的测试结果与标准烘干法相对误差小于1.5％。但对一些含金属矿物质的土不适用，因为一些金属物质本身在微波作用下发热，其温度会超过100℃，从而损坏微波炉。

首先建立微波加热法和烘箱烘干法的对应关系表，见图2；采用微波炉快速烘干15分钟的方法测定试样用微波加热法得到的含水量；根据微波加热法和烘箱烘干法的对应关系表确定试样的含水量。

『

1.4.2

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试验思路

a.取100g左右湿土样放入烧杯，称量烧杯加湿土质量；b.将装有湿土样的烧杯放入微波炉，在中火条件下烘干，烘干时间为15分钟；c.待烧杯冷却后，称量烧杯加干土质量；d.用下式计算快速法土样的含水量：e.查微波加热法和烘箱烘干法的对应关系表，修正后得到试样的含水量。

『

1.4.3

▎微波加热法步骤

1．红外线照射法

红外线照射法系将土样置于红外线灯光之下烘干，试验证明，用此法所得结果较烘干含水量略大1％左右。红外干燥箱体积小，有商业产品。2．炒干法

用锅将试样炒干，适用于砂土及含砾较多的土。3．实容积法

此法是利用土壤水分速测仪，通过测定土中固相、液相的体积，按土的经验比重值换算出土的含水量，适用于粘性土。对于少量的试样测试快，而对批量试样则操作过于繁杂。4．碳化钙气压法

将一定量的湿土样和碳化钙置于体积一定的密封容器中，吸水剂与土中的水发生化学反应产生乙炔气体，通过测气体压强可换算出相应的含水量。美国1967年就将此法列入公路规程，我国现行《公路土工试验规程》也列入了此法。此法的缺点是要求一种性能稳定的电石粉，而这种要求对试验需求量小，商业社会的今天不易达到。（在公路土工试验规程2007中已取消碳化钙气压法测含水量的方法）『1.5▎含水量的其他测试方法

何谓土的含水量？含水量测定的方法有哪几种？土的含水量是指w：是指土中水的质量与固体颗粒质量之比，通常以百分数表示。含水量是表示土湿度的指标