顆粒大小分析

1、-作者xxxx-日期xxxx顆粒大小分析【精品文檔】附錄 土 工 試 驗實驗四 顆粒大小分析試驗 (一)概述 試驗目的是使用比重計法測定土的各種粒組占該土總質量的百分數(shù)，并據(jù)此繪制顆粒大小分配曲線。比重計法適用于分析粒徑小于0.075mm的土樣，若試樣中還有大于0.075mm的粒徑時，應聯(lián)合使用比重計法和篩析法。 (二)試驗原理 比重計法是將一定質量的試樣加入4濃度的六偏磷酸鈉10mL混合成1000mL懸液，并使懸液中的土粒均勻分布。此時懸液中不同大小的土粒下沉速度快慢不一。一方面可由斯篤克(Stokes，1845)定律計算懸液中不同大小土粒的直徑，另一方面用比重計測定其相應不同大小土粒質量的

2、百分數(shù)。 1斯篤克定律 根據(jù)斯篤克定律各種土粒在懸液中的下沉速度與其直徑大小、比重和液體的動力粘滯系數(shù)有關。在時間t內的下沉速度v為：或式中 v土顆粒下沉速度，cm/s；h純水的動力粘滯系數(shù)，10-6kPa·s d土顆粒粒徑，mm； g重力加速度，981cm/s2； ds土粒的比重； rw4時水的密度，g/cm3； dwt溫度T時水的比重； L某一時間t內土粒的沉降距離，cm； t土粒沉降的時間，s；k粒徑計算系數(shù)。 為了簡化計算，用圖附4.1的斯篤克列線圖，便可求得粒徑d值。此時，懸液中在L范圍內所有土粒的直徑都比算得的d值小，而大于d的土粒都下沉到比L大的深度處。 2懸液中土粒質

3、量的百分數(shù) 【精品文檔】附圖4.1 斯篤克列線圖 設V為懸液的體積，Ms為該懸液內所含土體顆粒總質量。故開始時懸液單位體積內的土粒質量為，土粒體積為。由于單位體積的懸液是土粒和水所組成，則水的體積應為，水的質量為，故試驗開始時土粒均勻分布的懸液密度為：式中 rl試驗開始時土粒均勻分布的懸液密度，g/cm3； rwt試驗開始時溫度為T的水的密度，g/cm3。 其他符號的意義同前。 現(xiàn)從量筒中液面下深度L處，取一微小體積的懸液進行研究。自開始下沉至t時間，懸液內大于粒徑d的土粒，都通過此微小體積而下沉，而小于粒徑d的數(shù)量保持不變。則該微小體積內，單位體積內小于粒徑d之土粒質量為。由附式12可導得t

4、時刻深度L處小于粒徑d的土粒質量的百分數(shù)為：式中 rt時刻深度L處小于粒徑d的土粒質量的百分數(shù)。 rltt時刻深度L處微小體積懸液密度，g/cm3； 3比重計讀數(shù)的校正 目前通常采用的比重計有甲、乙兩種。甲種比重計刻度表示1000mL懸液中所含干土質量的克數(shù)，乙種比重計刻度表示懸液比重。兩種比重計是在20時刻制的，且土粒比重都以2.65為基準。故在使用比重計時，由于使用條件的變化，需要進行如下的校正。 (1)刻度及彎液面校正 由于比重計在制造時刻度可能有誤差，使用前應校正。同時，比重計的刻度是以彎液面底為準，而在使用時，由于懸液混濁，其讀數(shù)以彎液面頂部為準，故應進行彎液面校正。 (2)分散劑校

5、正 比重計刻度是以純水為標準的，當懸液中加入分散劑時，則比重增大，故應加以校正。方法是注純水入量筒，加分散劑使量筒中溶液達1000mL，拌均，恒溫至20，測記比重計讀數(shù)，此讀數(shù)與20純水中比重計讀數(shù)之差，即為分散劑校正值。 (3)土粒沉降距離校正 比重計讀數(shù)除用以求得懸液中土粒的含量以外，還用以確定土粒的實際下沉距離(有效沉降距離)，借以計算粒徑d。當比重計放人懸液內，液面因而升高，此時液面至比重計浮泡中心的距離，并不代表土粒的實際沉降距離。因此，必須加以校正。(4) 溫度和土粒比重校正值分別查表確定。附表 比重校正系數(shù)土粒比重比重校正系數(shù)土粒比重比重校正系數(shù)甲種比重計乙種比重計甲種比重計乙種

6、比重計dsCs C¢sds Cs C¢s1. 0221.625·2.?6 (三)儀器設備 1)比重計甲種比重計：刻度單位以20時1000mL懸液中所含干土質量的克數(shù)表示，刻度為-550，最小分度為0.5。乙種比重計：刻度單位以20時懸液的比重表示； 2)量筒：容積1000mL，內徑60mm，高度350±10mm，刻度01000mL； 3)天平：稱量1000g，感量0.1g；稱量200g，感量0.01g； 4)攪拌器：底板直徑50mm，孔徑3mm； 5)其他：溫度計、秒表、三角燒瓶(容積500mL)，電熱器等。 (四)試驗步驟 (1)比重計法應采用天然含水

7、量的土樣。若土樣在分析前無法保持其天然含水量，則允許用風干或烘干土樣進行分析。 (2)稱取小于0.075mm的烘干試樣30g，稱量準確至0.0lg，裝入三角燒瓶中，注入約200mL蒸餾水，浸泡一晝夜(對于砂性較大，易于分散的土，可適當減少浸泡時間)。 (3)加入分散劑，將三角燒瓶稍加搖蕩后，放在電熱器上煮沸40min。 (4)待懸液冷卻后，將其注入1000mL的量筒內，并將燒瓶中剩留的懸液，分次用少量蒸餾水洗凈倒人量筒內。加濃度為4%的六偏磷酸鈉約l0mL于懸液中，在注入蒸餾水，使筒內懸液恰達1000mL。 (5)將盛有懸液的量筒，置于平穩(wěn)且便于測讀的平臺上。將攪拌器放人量筒內，沿整個懸液深度

8、上下攪拌約l.0min，往復各30次，使懸液徹底拌勻。附表 溫度校正值懸液溫度()甲種比重計溫度校正值乙種比重計溫度校正值懸液溫度()甲種比重計溫度校正值乙種比重計溫度校正值21 0(6)取出攪拌器，同時開動秒表。測記經(jīng)過1、5、15、30、60、120、240和1440min時的比重計讀數(shù)。根據(jù)試樣情況或實際需要，可增加比重計讀數(shù)或縮短最后一次讀數(shù)的時間。每次讀數(shù)均應在預定時間前1020s，將比重計小心地放人懸液中接近讀數(shù)的深度，以免比重計上下跳動。比重計浮泡應保持在量筒中心位置，不得偏近筒壁。 (7)比重計讀數(shù)均以彎液面上緣為準。甲種比重計應準確讀至1，估讀至0.1；乙種比重計應準確讀至0

9、.001，估讀至0.0001。(8)每次讀數(shù)完畢，立即取出比重計，將其放人盛有清水的量筒中。同時測定各相應的懸液溫度，準確至0.5。 (五)計算及記錄 1、小于某粒徑土粒含量占干土總質量的百分數(shù)按下式計算：甲種比重計式中 ms干土質量，g； Cs比重校正系數(shù)，rs土粒的密度，g/cm3； rw2020時水的密度，g/cm3； R甲種比重計讀數(shù)； Rt溫度校正值； Rd分散劑校正值。乙種比重計式中 V懸液體積，cm3； C¢s比重校正系數(shù)， R¢乙種比重計讀數(shù)； R¢t溫度校正值； R¢d分散劑校正值。2、土粒粒徑按式計算。 3、用小于某粒徑的土粒質量百分數(shù)r(%)為縱坐標，顆粒直徑d(mm)的對數(shù)值為橫坐標，繪制顆粒大小級配曲線。 4、記錄 本試驗記錄格式如下：顆粒大小分析試驗記錄(甲種比重計)小于0.075mm顆粒土質量百分數(shù) 干土質量 土樣編號 土粒密度