土的顆粒分析試驗

1、土的顆粒分析試驗第一節(jié)篩析法一、試驗目的測左小于某粒徑的顆?；蛄＝M占砂上質(zhì)量的百分數(shù)，以便了解上的粒度成分，并作為砂 土分類及土工建筑選料的依據(jù)。二、根本原理篩析法是利用一套孔徑不同的標準篩來別離一泄量的砂丄中與篩孔徑相應的粒組，而后 稱量，計算各粒組的相對含呈:，確泄砂上的粒度成分。此法適用于別離粒徑大于0.075mm 的粒組。三、儀器設備1、標準篩一套(圖1-1);2、普通天平:稱量500g,最小分度值O.lg：3、磁缽及橡皮頭研棒：4、毛刷、白紙、尺等。圖1-1標準篩24圖1一2四分法圖解四. 操作步驟1、制備土樣(1) 風干土樣，將土樣攤成薄層，在空氣中放12天，使上中水分蒸發(fā)。假設土

2、樣已 干，那么可直接使用。(2) 假設試樣中有結塊時，可將試樣倒入磁缽中，用橡皮頭研棒研磨，使結塊成為單獨 顆粒為止。但須注意，研磨力度要適宜，不能把顆粒研碎。(3) 從準備好的土樣中取代表性試樣，數(shù)量如下：最大粒徑小于2mm者，取100300g：最大粒徑為2-10mm之間的，取3001000g：最大粒徑為1020mm之間的，取1000-2000g；最大粒徑為2040mm之間的，取20004000g：最大粒徑大于40mm者，取4000g以上。用四分法來選取試樣，方法如下：將上樣拌勻，倒在紙上成圓錐形（圖1-2. 1）,然后用 尺以圓錐頂點為中心，向一立方向旋轉(zhuǎn)（圖1 -2. 2）,使圓錐成為1

3、2cm厚的圓餅狀。繼而 用尺劃兩條相互垂直的直線，把上樣分成四等份，取泄一樣的兩份（圖1-2. 3、圖1-2. 4）,將 留下的兩份上樣拌勻：重復上述步驟，直到剩下的上樣約等于需要量為止。2、過篩及稱雖：（1）用普通天平稱取一定量的試樣，準確至O.lg：（2）檢查標準篩疊放順序是否正確伏孔徑在上，小孔徑在下），篩孔是否干凈，假設夾 有上粒，需刷凈。將已稱量的試樣倒入頂層篩盤中，蓋好蓋，用手或搖篩機搖振，持續(xù)時間 一般為1015min,然后按從上至下的順序取下篩盤，在白紙上用手輕叩篩盤，搖晃，直到 篩凈為止。將漏在白紙上的上粒倒入下一層篩盤內(nèi)，按此順序，直到最末一層篩盤篩凈為止。（3）稱量留在各

4、篩盤上的上粒質(zhì)量，準確至O.lg,并測雖試樣中最大顆粒的直徑。假設 大于2mm的顆粒超過50%,再用粗篩進展分析。五、成果整理1、某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比按下式計算，準確至小數(shù)后一位。X=xl00%心（1-1）式中，X為小于某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比,；加A為小于某粒徑的試樣 質(zhì)量,g： 切為所取試樣總質(zhì)量,g°各篩盤上上粒的質(zhì)量之和與篩前所稱試樣的質(zhì)量之差不得大于1%，否那么應重新試驗。 假設兩者差值小于1%,應分析試驗過程中誤差產(chǎn)生的原因，分配給某些粒組；最終，各粒 組百分含量之和應等于100%,將試驗數(shù)據(jù)填寫在記錄表中。2、査土類假設粒徑小于0.075mm

5、的含疑大于50%那么該上不是砂上，而是細粒上，將這一局部 用密度計法（見第二節(jié)）繼續(xù)分析。3、在單對數(shù)坐標上繪制顆粒大小分布曲線，求不均勻系數(shù)C"和曲率系數(shù)°C,說明該 土的均一性,并確定丄的名稱。4、填寫試驗報告。六、考前須知1、在篩析中，尤其是將試樣由一器皿倒入另一器皿時，要防止微小顆粒的飛揚。2、過篩后，要檢査篩孔中是否夾有顆粒，假設夾有顆粒，應將顆粒輕輕刷下，放入該 篩盤上的土樣中，一并稱量。七、思考題1、“粒組"與“粒度成分"兩術語有什么區(qū)別？2、試分析試驗過程中誤差產(chǎn)生的原因及誤差如何分配。第二節(jié)密度計法一、試驗目的測左小于某粒徑的顆粒占細粒

6、土質(zhì)量的百分數(shù)，以便了解土粒組成情況：并作為粉土和粘性上的分類和建筑選料之用。二、根本原理密度計法是依據(jù)斯托克斯(Stokes)左律進展測泄的。當土粒在液體中靠自重下沉時，較 大的顆粒下沉較快，而較小的顆粒下沉那么較慢。一般認為，對于粒徑為0.20.002mm的 顆粒，在液體中靠自重下沉時，作等速運動，這符合斯托克斯立律。密度計法是靜水沉降分 析法的一種，只適用于粒徑小于0.075mm的土樣。密度計法，是將一左量的上樣(粒徑0.075mm)放在量筒中，然后加純水，經(jīng)過攪拌， 使上的大小顆粒在水中均勻分布，制成一泄量的均勻濃度的上懸液(lOOOmL)o靜止懸液， 讓上粒沉降，在上粒下沉過程中，用

7、密度il測岀在懸液中對應于不同時間的不同懸液密度， 根據(jù)密度計讀數(shù)和土粒的下沉時間，就可計算岀粒徑小于某一粒徑d(mm)的顆粒占上樣的 百分數(shù)。用密度計進展顆粒分析須作以下三個假定：1、斯托克斯左律能適用于用上樣顆粒組成的懸液。2、試驗開場時，丄的大小顆粒均勻地分布在懸液中。3、所采用量筒的直徑較比重計直徑大得多。三、儀器設備1、密度計目前通常采用的密度計有甲、乙兩種，這兩種密度計的制造原理及使用方法根本一樣, 但密度計的讀數(shù)所表示的含義那么是不同的，甲種密度計讀數(shù)所表示的是一立量懸液中的干 土質(zhì)量；乙種密度計讀數(shù)所表示的是懸液比重。(1) 甲種密度計，刻度單位以在2(T'C時每lOO

8、OmL懸液內(nèi)所含上質(zhì)雖的克數(shù)來表示，刻 度為-550,最小分度值為0.5。(2) 乙種密度計，刻度單位以在2(TC時懸液的比重來表示，刻度為0.9951.020,最小 分度值為0.0002«2、量筒:容積lOOOmL；3、漏斗式洗篩：孔徑0.075mm：4、攪拌器：輪徑50mm,孔徑3mm；5、煮沸設備：電熱器、錐形饒瓶：6、分散劑：4%六偏磷酸鈉或其他分散劑：7、其他：溫度計、研缽、秒表、燒杯、瓷皿、天平等。四、操作步驟1、密度計的校正密度計在制造過程中，英浮泡體積及刻度往往不易準確，況且，密度計的刻度是以 20弋的純水為標準的。由于受實驗室多種因素的影響，密度計在使用前應對刻度、

9、彎液面、 土粒沉降距離、溫度、分散劑等的影響進展校正。(1) 土粒沉降距離校正 測定密度計浮泡體積在250mL量筒內(nèi)倒入約130mL純水，并保持水溫為20°C,以彎液而上緣為準，測記水 而在量筒上的讀數(shù)并劃一標記，然后將密度汁緩慢放入量簡中，使水面達密度汁的最低刻度 處(以彎液面上緣為準)時，測記水而在量筒上的讀數(shù)并再劃一標記，水而在量筒上的兩個讀數(shù)之差即為密度計的浮泡體積，讀數(shù)準確至ImLo 測定密度計浮泡體積中心在測定密度計浮泡體積之后，將密度il垂直向上緩慢提起，并使水而恰好落在兩標記的 中間，此時，水而與浮泡的相切處(彎液而上緣為準)，即為密度訃浮泡的中心，將密度il固 定在

10、三角架上，用直尺量出浮泡中心至密度計最低刻度的垂直距離。 測定OOOmL量筒的內(nèi)徑(準確至lmm,并計算出量筒的截面積。 疑出密度計最低刻度至玻璃桿上各刻度的距離，每5格量距1次。 按下式計算土粒有效沉降距離厶=/_字=厶+(厶_啟)2 A2A (1-2)式中，厶為上粒有效沉降距離，cm：厶'為水而至密度計浮泡中心的距離，cm： 4為最 低刻度至玻璃桿上各刻度的距離，cm： Lo為密度汁浮泡中心至最低刻度的距離，cm： %為 密度計浮泡體積,cm3： A為lOOOmL量筒的截面積,cm。 用所量出的最低刻度至玻璃桿上各刻度的不同距離厶值代入式(1-2),可計算出各 相應的上粒有效沉降距

11、離L值，并繪制密度計讀數(shù)與土粒有效沉降距離的關系曲線，從而 根據(jù)密度計的讀數(shù)就可得出土粒有效沉降距離。(2) 刻度及彎液面校正圖H3彎液面校正試驗時密度計的讀數(shù)應以彎液面的上緣為準，而密度計制造時其刻度是以彎 液面的下緣為準(圖1-3).因此應對密度計刻度及彎液而進展校正。將密度計放 入20°C純水中，此時密度計上彎液而的上、下緣的讀數(shù)之差即為彎液而的校正值。 因彎液而上緣刻度永遠大于下緣刻度，故此值永遠為正。某些密度計出廠時已注 明以彎液而上緣為準，即校正值為零。(3) 溫度校正密度計刻度是在2(TC時刻制的，但試驗時的懸液溫度不一定恰好等于20°C, 而水的密度變化及密

12、度訃浮泡體枳的膨脹，會影響到密度計的準確讀數(shù)，因此需要加以溫度 校正。密度計讀數(shù)的溫度校正值可從表1-1查得。(4) 分散劑校正為了使懸液充分分散，常加一泄量的分散劑，懸液的密度那么比原來的增大，因此應考 慮分散劑對密度計讀數(shù)的影響。具體方法是：將量筒內(nèi)lOOOmL的純水恒溫至20°C,先測 岀密度計在2(TC純水中的讀數(shù)，然后再加試驗時采用的分散劑，用攪拌器在量簡內(nèi)沿整個 深度上下攪拌均勻，并將密度計放入溶液中測記密度計讀數(shù)，兩者之差，即為分散劑校正 值。(5) 土粒比重校正密度計刻度系假泄懸液內(nèi)上粒的比重為2. 65制作的，假設試驗時上粒的比重不是2. 65, 那么必須加以校正，

13、甲、乙兩種密度計的比重校正值可由表1-2查得。表1T溫度校正值懸液甲種密度計乙種密度計懸液甲種密度計乙種密度計懸液甲種密度計乙種密度計溫度溫度J.戰(zhàn)溫度溫度溫度丄LC)校正值校正值(C)校正值校正值LC)校正值校正值10.0-2.0-0.001217.0-0.8-0.000524.01.30.000810.5-1.9-0.001217.5-0.7-0.000424.51.50.000911.0-1.9-0.001218.0-0.5-0.000325.01.70.001011.5-1.8-0.00111&5-0.4-0.000325.51.90.001112.0-1.8-0.001119

14、.0-0.3-0.000226.020.001312.5-1.7-0.001019.50-0.000126.52.20.001413.01.6-0.001020.00027.02.50.001513.5-1.5-0.000920.500.000127.52.60.001614.0-1.4-0.000951.0030.00022&02.90.001814.5-1.3-0.000821.50.50.00032&53.30.001915.0-1.2-0.000822.00.60.000429.03.30.002115.5-0.0007? 50.80.000529.53.50.0022

15、16.0-1.0-0.000623.00.90.000630.03.70.002316.5-0.9-0.000623.51.10.0007表1-2上粒比重校正值上粒比重2.502.522.542.562.582.602.622.642.66校正值甲種密度訃1.0381.0321.0271.0221.0171.0121.0071.0020.998乙種密度訃1.6661.6581.6491.6411.6321.6251.6171.6091.603土粒比重2.682.702.722.742.762.782.802.822.84校正值甲種密度計0.9930.9890.9850.9810.9770.97

16、30.9690.9650.961乙種密度汁1.5951.5881.5811.5751.5681.5621.5561.5491.5432、處理土樣及制備懸液(1) 取代表性試樣200300g，風干并測立試樣的風干含水率，放入研缽中，用帶橡皮 頭的研棒研散。(2) 稱風干試樣30g,倒入500mL錐形瓶，注入純水200ml,浸泡過夜。(3) 將盛土液的錐形瓶稍加搖晁后放在煮沸設備上進展煮沸，煮沸時間宜為40mina(4) 將冷卻后的懸液全部沖入燒杯中，用帶橡皮頭研棒研磨；靜止約lmin,將上部懸 液倒在0.075mm洗篩上，經(jīng)漏斗注入1000mL的大疑簡內(nèi)，遺留杯底沉淀物用橡皮頭研棒 研散，再加適

17、量純水攪拌，倒岀上部懸液過篩入量筒內(nèi)。如此反復，直至懸液澄淸后將燒杯 中全部試樣過篩，沖洗干凈；將篩上砂粒移入蒸發(fā)皿內(nèi)，烘干后，按試驗一步驟2過篩稱量, 并計算各粒組百分含量。(5) 在大量筒中參加4%濃度的六偏磷酸鈉10mL,再注入純水至lOOOmLo3、按時測泄懸液的密度及溫度(1) 將攪拌器放入量筒中，沿懸液深度上下攪拌lmin,使上粒完全均布到整個懸液中。 注意攪拌時勿使懸液濺岀量筒外。(2) 取岀攪拌器，同時立即開動秒表，將密度計放入懸液中，測記0.5、1、2、5、15、 30、60、120和1440min時的密度計讀數(shù)，并測定英相應的懸液溫度。根據(jù)試驗情況或?qū)嶋H 需要，可增加密度計

18、讀數(shù)次數(shù)，或縮短最后一次讀數(shù)時間。(3) 每次讀數(shù)時均應在預沱時間前1020s將密度計徐徐放入懸液中部，不得貼近筒 壁，并使密度計豎直，還應在近似于懸液密度的刻度處放手，以免攪動懸液。(4) 密度計讀數(shù)以彎液而上緣為準。甲種密度計應準確至0.5,估讀至0.1；乙種密度計應準確至0.0002,估讀至0.0001 o每次讀數(shù)完畢，立即取出密度計，放入盛有淸水的量筒中。 (5)測定懸液溫度，應準確至0.5°Co五、成果整理1、試樣顆粒粒徑按斯托克斯公式(1-3)11-算：=I 1800x1(/ L* (G$ - Gm )pw, g t式中，d為土顆粒粒徑,mm； q為水的動力粘滯系數(shù)CkP

19、a-sXlO'6) : G為上粒比重; 為/°C時水的比重；Qwi為*'C時純水的密度，g/cm)；厶為土粒下沉距離，cm； t為土 粒下沉時間，s： g為重力加速度(cnVs2): A為粒徑計算系數(shù)，與懸液溫度和上粒比重有關, 可由表1-3查得。表1-3粒徑計算系數(shù)A值表溫度土粒比重Gsr（：C）2.452.502.552.602.652.702.752.802.8550.13850.13600.13990.13180.12980.12790.12610.12430.122660.13650.13420.13200.12990.12800.12610.12430.1

20、2250.120870.13440.13210.13000.12800.1260012410.12240.12060.118980.13240.13020.12810.126002410.12230.12050.11880.118290.13050.12830.12620.12420.12240.12050.11870.11710.1164100.12880.12670.12470.12270.12080.118901730.11560.1141110.12700.12490.12290.12090.11900.11730.11560.11400124120.12530.12320.12120

21、.11930.117501570.114001240.1109130.12350.12140.11950.11750.11580.11410.11240.11090.1094140.12210.120001800.11620.11490.11270.11110.10950.1080150.12050.11840.11650.11480.113001130.10960.10810.1067160.1189016901500.11320.11150.10980.10830.10670.1053170173015401350.11180.11000.10850.10690.10470.1039180

22、15901400.11210.11030.10860.10710.10550.10400.10261901450.11250.11080.10900.10730.10580.10310.10880.10142001300.111100930.10750.1059010430.10290.10140.1000210.11180.10990.10810.106400430.10330.10180.10030.09902201030.108500670.10500.10350.10190.10040.09900.0977230.10910.10720.10550.10380.102300070.09

23、930.09790.0966240.107800610.10440.10280.10120.09970.09820.09600.0956250.10650.10470.10310.10140.09990.09840.09700.09570.0943260.10540.10350.10190.10030.09880.09730.09590.09450.09332700410.1024010070.09920.09770.09620.09480.09350.0923280.10320.10140.09980.09820.09670.09530.09390.09260.0913290.1019010020.09860.09710.09560.09410.09280.09140.0903300.10080