土的颗粒分析试验

1、土的颗粒分析试验第一节筛析法一、试验目的测左小于某粒径的颗粒或粒组占砂上质量的百分数，以便了解上的粒度成分，并作为砂 土分类及土工建筑选料的依据。二、根本原理筛析法是利用一套孔径不同的标准筛来别离一泄量的砂丄中与筛孔径相应的粒组，而后 称量，计算各粒组的相对含呈:，确泄砂上的粒度成分。此法适用于別离粒径大于0.075mm 的粒组。三、仪器设备1、标准筛一套(图1-1);2、普通天平:称量500g,最小分度值O.lg：3、磁钵及橡皮头研棒：4、毛刷、白纸、尺等。图1-1标准筛24图1一2四分法图解四. 操作步骤1、制备土样(1) 风干土样，将土样摊成薄层，在空气中放12天，使上中水分蒸发。假设土

2、样已 干，那么可直接使用。(2) 假设试样中有结块时，可将试样倒入磁钵中，用橡皮头研棒研磨，使结块成为单独 颗粒为止。但须注意，研磨力度要适宜，不能把颗粒研碎。(3) 从准备好的土样中取代表性试样，数量如下：最大粒径小于2mm者，取100300g：最大粒径为2-10mm之间的，取3001000g：最大粒径为1020mm之间的，取1000-2000g；最大粒径为2040mm之间的，取20004000g：最大粒径大于40mm者，取4000g以上。用四分法来选取试样，方法如下：将上样拌匀，倒在纸上成圆锥形（图1-2. 1）,然后用 尺以圆锥顶点为中心，向一立方向旋转（图1 -2. 2）,使圆锥成为1

3、2cm厚的圆饼状。继而 用尺划两条相互垂直的直线，把上样分成四等份，取泄一样的两份（图1-2. 3、图1-2. 4）,将 留下的两份上样拌匀：重复上述步骤，直到剩下的上样约等于需要量为止。2、过筛及称虽：（1）用普通天平称取一定量的试样，准确至O.lg：（2）检查标准筛叠放顺序是否正确伏孔径在上，小孔径在下），筛孔是否干净，假设夹 有上粒，需刷净。将已称量的试样倒入顶层筛盘中，盖好盖，用手或摇筛机摇振，持续时间 一般为1015min,然后按从上至下的顺序取下筛盘，在白纸上用手轻叩筛盘，摇晃，直到 筛净为止。将漏在白纸上的上粒倒入下一层筛盘内，按此顺序，直到最末一层筛盘筛净为止。（3）称量留在各

4、筛盘上的上粒质量，准确至O.lg,并测虽试样中最大颗粒的直径。假设 大于2mm的颗粒超过50%,再用粗筛进展分析。五、成果整理1、某粒径的试样质量占试样总质量的百分比按下式计算，准确至小数后一位。X=xl00%心（1-1）式中，X为小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比,；加A为小于某粒径的试样 质量,g： 切为所取试样总质量,g°各筛盘上上粒的质量之和与筛前所称试样的质量之差不得大于1%，否那么应重新试验。 假设两者差值小于1%,应分析试验过程中误差产生的原因，分配给某些粒组；最终，各粒 组百分含量之和应等于100%,将试验数据填写在记录表中。2、査土类假设粒径小于0.075mm

5、的含疑大于50%那么该上不是砂上，而是细粒上，将这一局部 用密度计法（见第二节）继续分析。3、在单对数坐标上绘制颗粒大小分布曲线，求不均匀系数C"和曲率系数°C,说明该 土的均一性,并确定丄的名称。4、填写试验报告。六、考前须知1、在筛析中，尤其是将试样由一器皿倒入另一器皿时，要防止微小颗粒的飞扬。2、过筛后，要检査筛孔中是否夹有颗粒，假设夹有颗粒，应将颗粒轻轻刷下，放入该 筛盘上的土样中，一并称量。七、思考题1、“粒组"与“粒度成分"两术语有什么区别？2、试分析试验过程中误差产生的原因及误差如何分配。第二节密度计法一、试验目的测左小于某粒径的颗粒占细粒

6、土质量的百分数，以便了解土粒组成情况：并作为粉土和粘性上的分类和建筑选料之用。二、根本原理密度计法是依据斯托克斯(Stokes)左律进展测泄的。当土粒在液体中靠自重下沉时，较 大的颗粒下沉较快，而较小的颗粒下沉那么较慢。一般认为，对于粒径为0.20.002mm的 颗粒，在液体中靠自重下沉时，作等速运动，这符合斯托克斯立律。密度计法是静水沉降分 析法的一种，只适用于粒径小于0.075mm的土样。密度计法，是将一左量的上样(粒径0.075mm)放在量筒中，然后加纯水，经过搅拌， 使上的大小颗粒在水中均匀分布，制成一泄量的均匀浓度的上悬液(lOOOmL)o静止悬液， 让上粒沉降，在上粒下沉过程中，用

7、密度il测岀在悬液中对应于不同时间的不同悬液密度， 根据密度计读数和土粒的下沉时间，就可计算岀粒径小于某一粒径d(mm)的颗粒占上样的 百分数。用密度计进展颗粒分析须作以下三个假定：1、斯托克斯左律能适用于用上样颗粒组成的悬液。2、试验开场时，丄的大小颗粒均匀地分布在悬液中。3、所采用量筒的直径较比重计直径大得多。三、仪器设备1、密度计目前通常采用的密度计有甲、乙两种，这两种密度计的制造原理及使用方法根本一样, 但密度计的读数所表示的含义那么是不同的，甲种密度计读数所表示的是一立量悬液中的干 土质量；乙种密度计读数所表示的是悬液比重。(1) 甲种密度计，刻度单位以在2(T'C时每lOO

8、OmL悬液内所含上质虽的克数来表示，刻 度为-550,最小分度值为0.5。(2) 乙种密度计，刻度单位以在2(TC时悬液的比重来表示，刻度为0.9951.020,最小 分度值为0.0002«2、量筒:容积lOOOmL；3、漏斗式洗筛：孔径0.075mm：4、搅拌器：轮径50mm,孔径3mm；5、煮沸设备：电热器、锥形饶瓶：6、分散剂：4%六偏磷酸钠或其他分散剂：7、其他：温度计、研钵、秒表、烧杯、瓷皿、天平等。四、操作步骤1、密度计的校正密度计在制造过程中，英浮泡体积及刻度往往不易准确，况且，密度计的刻度是以 20弋的纯水为标准的。由于受实验室多种因素的影响，密度计在使用前应对刻度、

9、弯液面、 土粒沉降距离、温度、分散剂等的影响进展校正。(1) 土粒沉降距离校正 测定密度计浮泡体积在250mL量筒内倒入约130mL纯水，并保持水温为20°C,以弯液而上缘为准，测记水 而在量筒上的读数并划一标记，然后将密度汁缓慢放入量简中，使水面达密度汁的最低刻度 处(以弯液面上缘为准)时，测记水而在量筒上的读数并再划一标记，水而在量筒上的两个读数之差即为密度计的浮泡体积，读数准确至ImLo 测定密度计浮泡体积中心在测定密度计浮泡体积之后，将密度il垂直向上缓慢提起，并使水而恰好落在两标记的 中间，此时，水而与浮泡的相切处(弯液而上缘为准)，即为密度讣浮泡的中心，将密度il固 定在

10、三角架上，用直尺量出浮泡中心至密度计最低刻度的垂直距离。 测定OOOmL量筒的内径(准确至lmm,并计算出量筒的截面积。 疑出密度计最低刻度至玻璃杆上各刻度的距离，每5格量距1次。 按下式计算土粒有效沉降距离厶=/_字=厶+(厶_啟)2 A2A (1-2)式中，厶为上粒有效沉降距离，cm：厶'为水而至密度计浮泡中心的距离，cm： 4为最 低刻度至玻璃杆上各刻度的距离，cm： Lo为密度汁浮泡中心至最低刻度的距离，cm： %为 密度计浮泡体积,cm3： A为lOOOmL量筒的截面积,cm。 用所量出的最低刻度至玻璃杆上各刻度的不同距离厶值代入式(1-2),可计算出各 相应的上粒有效沉降距

11、离L值，并绘制密度计读数与土粒有效沉降距离的关系曲线，从而 根据密度计的读数就可得出土粒有效沉降距离。(2) 刻度及弯液面校正图H3弯液面校正试验时密度计的读数应以弯液面的上缘为准，而密度计制造时其刻度是以弯 液面的下缘为准(图1-3).因此应对密度计刻度及弯液而进展校正。将密度计放 入20°C纯水中，此时密度计上弯液而的上、下缘的读数之差即为弯液而的校正值。 因弯液而上缘刻度永远大于下缘刻度，故此值永远为正。某些密度计出厂时已注 明以弯液而上缘为准，即校正值为零。(3) 温度校正密度计刻度是在2(TC时刻制的，但试验时的悬液温度不一定恰好等于20°C, 而水的密度变化及密

12、度讣浮泡体枳的膨胀，会影响到密度计的准确读数，因此需要加以温度 校正。密度计读数的温度校正值可从表1-1查得。(4) 分散剂校正为了使悬液充分分散，常加一泄量的分散剂，悬液的密度那么比原来的增大，因此应考 虑分散剂对密度计读数的影响。具体方法是：将量筒内lOOOmL的纯水恒温至20°C,先测 岀密度计在2(TC纯水中的读数，然后再加试验时采用的分散剂，用搅拌器在量简内沿整个 深度上下搅拌均匀，并将密度计放入溶液中测记密度计读数，两者之差，即为分散剂校正 值。(5) 土粒比重校正密度计刻度系假泄悬液内上粒的比重为2. 65制作的，假设试验时上粒的比重不是2. 65, 那么必须加以校正，

13、甲、乙两种密度计的比重校正值可由表1-2查得。表1T温度校正值悬液甲种密度计乙种密度计悬液甲种密度计乙种密度计悬液甲种密度计乙种密度计温度温度J.战温度温度温度丄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校正值甲种密度讣1.0381.0321.0271.0221.0171.0121.0071.0020.998乙种密度讣1.6661.6581.6491.6411.6321.6251.6171.6091.603土粒比重2.682.702.722.742.762.782.802.822.84校正值甲种密度计0.9930.9890.9850.9810.9770.97

16、30.9690.9650.961乙种密度汁1.5951.5881.5811.5751.5681.5621.5561.5491.5432、处理土样及制备悬液(1) 取代表性试样200300g，风干并测立试样的风干含水率，放入研钵中，用带橡皮 头的研棒研散。(2) 称风干试样30g,倒入500mL锥形瓶，注入纯水200ml,浸泡过夜。(3) 将盛土液的锥形瓶稍加摇晁后放在煮沸设备上进展煮沸，煮沸时间宜为40mina(4) 将冷却后的悬液全部冲入烧杯中，用带橡皮头研棒研磨；静止约lmin,将上部悬 液倒在0.075mm洗筛上，经漏斗注入1000mL的大疑简内，遗留杯底沉淀物用橡皮头研棒 研散，再加适

17、量纯水搅拌，倒岀上部悬液过筛入量筒内。如此反复，直至悬液澄淸后将烧杯 中全部试样过筛，冲洗干净；将筛上砂粒移入蒸发皿内，烘干后，按试验一步骤2过筛称量, 并计算各粒组百分含量。(5) 在大量筒中参加4%浓度的六偏磷酸钠10mL,再注入纯水至lOOOmLo3、按时测泄悬液的密度及温度(1) 将搅拌器放入量筒中，沿悬液深度上下搅拌lmin,使上粒完全均布到整个悬液中。 注意搅拌时勿使悬液溅岀量筒外。(2) 取岀搅拌器，同时立即开动秒表，将密度计放入悬液中，测记0.5、1、2、5、15、 30、60、120和1440min时的密度计读数，并测定英相应的悬液温度。根据试验情况或实际 需要，可增加密度计

18、读数次数，或缩短最后一次读数时间。(3) 每次读数时均应在预沱时间前1020s将密度计徐徐放入悬液中部，不得贴近筒 壁，并使密度计竖直，还应在近似于悬液密度的刻度处放手，以免搅动悬液。(4) 密度计读数以弯液而上缘为准。甲种密度计应准确至0.5,估读至0.1；乙种密度计应准确至0.0002,估读至0.0001 o每次读数完毕，立即取出密度计，放入盛有淸水的量筒中。 (5)测定悬液温度，应准确至0.5°Co五、成果整理1、试样颗粒粒径按斯托克斯公式(1-3)11-算：=I 1800x1(/ L* (G$ - Gm )pw, g t式中，d为土颗粒粒径,mm； q为水的动力粘滞系数CkP

19、a-sXlO'6) : G为上粒比重; 为/°C时水的比重；Qwi为*'C时纯水的密度，g/cm)；厶为土粒下沉距离，cm； t为土 粒下沉时间，s： g为重力加速度(cnVs2): A为粒径计算系数，与悬液温度和上粒比重有关, 可由表1-3查得。表1-3粒径计算系数A值表温度土粒比重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