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T0111—1993 灌砂法
时间：2016-12-09来源：泰鼎恒业浏览次数：
T0111—1993灌砂法
1目的和适用范围本试验法适用于现场测定细粒土、砂类土和砾类土的密度。试样的最大粒径一般不得超过15mm，测定密度层的厚度为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。
②如最大粒径超过15mm，则应相应地增大灌砂筒和标定罐的尺寸，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。
2仪器设备
2.1 灌砂筒:金属圆筒(可用白铁皮制作）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(容积约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瑞铁板之间设有开关。开关为一薄铁板,一端与筒底及漏斗铁板铰接在一起，另一端伸出筒身外，开关铁板上也有一个直径l0mm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。将幵关向右移动时，开关将筒底圆孔堵塞，砂即停止下落。
灌砂筒的形式和主要尺寸如图T 0111-1所示。
图T0111-1灌砂筒和标定罐(单位:mm)
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，盘中心有一直径100mm的圆孔。
2.4 打洞及从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。
2.5 玻璃板:边长约500mm的方形板。
2.6 饭盒(存放挖出的试样)若干。
2.7 台秤:称量10〜15kg，感量5g。
2.8 其他:铝盒、天平、烘箱等。
2.9量砂:粒径0.25〜0.5mm、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。
3 仪器标定
3.1 确定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量
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^，准确至lg。每次标定及而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lg。
3.1.3 将灌砂筒放在玻璃板上，打开开关，让砂流出，直到筒内砂不再下流时，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筒内的砂，准确至lg。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lg。
3.2 确定量砂的密度
3.2.1用水确定标定罐的容积v。
⑴ 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lg。
⑵ 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。
⑶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。
⑷ 标定罐的体积v按下式计算：
V=(m8-m7)/pw (T0111-1)
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);
Pw——水的密度(g/cm3)。
3.2.2在储砂筒中装人质量为的砂，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lg。
3.2.3 重复上述测量，至少三次，最后取其平均值m3,准确至lg。
3.2.4 按下式计算填满标定罐所需砂的质量
Ma=M1-M2-M3 (T0111-2)
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——灌砂人标定罐后，筒内剩余砂的质量(g)。
3.2.5 按下式计算量砂的密度ps：
式中:ps——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)。
4 试验步骤
4.1 在试验地点，选一块约40cm×40cm的平坦表面，并将其清扫干净;将基板放在此平坦表面上;如此表面的粗糙度较大，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;取下罐砂筒，并称筒内砂的质量m6，准确至lg。
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;将基板放在清扫干净的表面上，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，并随时将凿松的材料取出，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或一致。凿洞毕，称此塑料袋中全部试样质量，准确至lg。减去已知塑料袋质量后，即为试样的总质量mt。
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w。样品数量:对于细粒土，不少于l00g;对于粗粒土,不少于500g。
4.4将基板安放在试洞上，将灌砂筒安放在基板中间(储砂筒内放满砂至恒量m1），使灌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lg。
4.5 如清扫干净的平坦的表面上，粗糙度不大，则不需放基板，将罐砂筒直接放在已挖好的试洞上。打开筒的开关，让砂流人试洞内。在此期间，应注意勿碰动灌砂筒。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m4,准确至lg。
4.6 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混有杂质，则应重新烘干，过筛，并放置一段时间，使其与空气的湿度达到平衡后再用。
4.7 如试洞中有较大孔隙,量砂可能进人孔隙时，则应按试洞外形，松弛地放人一层柔软的纱布。然后再进行灌砂工作。
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的情况
Mb=m1-m4-（m5-m6） （T 0111-4）
灌砂时试洞上不放基板的情况
Mb=m1-m´4-m2 (T 0111-5）
式中：mb——砂的质量(g);
M1——灌砂人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——灌砂人试洞后，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粮表面间砂的总质量(g)D
5.2按下式计算试验地点土的湿密度:
式中：p——土的湿密度(g/cm3)，计算至0.01;
Mx——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);
Ps——量砂的密度(g/cm3)。
5.3按下式计算土的干密度：
| 式中:pd——土的干密度(g/0n3)，计算至0.01; |
W——土的含水率(％)。
5.4 本试验的记录格式如表T 0111-1。
表T 0111-1密度试验记录(灌砂法)
工程名称 土样说明砾类土 试验日期_
试验者 计算者 校核者_
砂的密度1.28g/cm3
| 取样桩号 | 取样位置 | 试洞中湿土样质量 | 灌满试洞剩余砂质量 | 试洞内砂质量 | 湿密度 | 含水率测定 |
干 密 度 |
度 | |||||||
| 盒号 | 盒+湿土质量 | 盒+干土质量 | 盒质量 | 干土质量 | 水质量 | 含水率 | |||||||||
|
Mt （g) |
M4、m´4（g) |
Mb (g） |
P（g/cm3） | （g) | (g) | （g） | （g） | （g） | （g） | Pd（g/cm3) | |||||
| 4 031 | 2 233.6 | 2.31 | B5 | 1 211 | 1 108.4 | 195.4 | 913 | 102.6 | 11.2 | 2.08 | |||||
| 2 900 | 1 613.9 | 2.30 | 3A | 1 125 | 1 040 | 195.5 | 844.1 | 85 | 10.1 | 2.09 | |||||
本试验须进行二次平行测定，取其算术平均值,其平行差值不得大于0.03g/cm3。
6报告
6.1 土的鉴别分类和状态描述。
6.2 土的含水率w(%)。
6.3 土的湿密度p(g/cm3)。
6.4 土的干密度pd(g/cm3)。
条文说明
1 灌砂法一般在野外应用。灌砂法是利用均匀颗粒的砂，由一定高度下落到一规定容积的筒或洞内，按其单位重不变的原理来测量试洞的容积。该试验使用的主要设备是灌砂法密度试验仪，包括漏斗、漏斗架、防风筒和套环。鉴于公路部门不常使用这种仪器，而使用最多的是灌砂筒和标定罐，因此，用灌砂筒来测定土的密度。
2〜5 这种新的灌砂筒是根据英国标准BS137和BS1924设计制作的。其特点是，将过去所用的灌砂法密度测定仪的几个分开部件（如漏斗、漏斗架、防风筒、套环和量砂容器）合成一个整体。使用时，储砂筒内量砂处于钟闭条件下，完全不受风的影响，因此，其测量精度高，准确性好。例如，用粒径0.25〜0.50mm的量砂，在直径150mm、高170mm的标定罐（容积3038cm3)内标定量砂的密度，共标定10次；另外，确定填满灌砂筒下部圆锥体需要的量砂质量,也测定10次。这两种试验的结果如表T 0111-2所示。
表T0111-2灌砂筒的试验精度
| 试验项目 | 变化范围 | 平均值 | 标准差 |
变异系数 (%) |
| 填满圆锥体的砂(kg) | 0.611-0.617 | 0.615 | 0.0020 | 0.3 |
| 填满标定罐的砂(kg) | 3.879-3.889 | 3.884 | 0.0032 | 0.08 |
| 量砂密度(g/cm3) | 1.277-1.280 | 1.278 | 0.001 | 0.08 |
用灌砂法测量试洞的容积时，其准确度和精度受下列几个因素的影响：
⑴标定罐的深度对砂的密度有影响。标定罐的深度减2.5cm,砂的密度约降低1%。因此，标定罐的深度应与试洞的深度一致。
⑵储砂筒中砂面的高度对砂的密度有影响。储砂筒中砂面的高度降低5cm，砂的密度约降低1%。因此，现场测量时，储砂筒中的砂面高度应与标定砂的密度时储砂筒中的砂面高度一致。
⑶砂的颗粒组成对试验的重现性有影响。使用的砂应清洁干燥，否则，砂的密度会有明显变化。
用不同粒径的砂标定漏斗的体积和砂的密度时的重现性列在表T 0111-3中。从表中所列资料可以看出，使用粒径0.3〜0.6mm砂的重现性最好。标定的精度达到0.001kg。
| 砂的粒径(mm) | 与平均值的最大偏差 | |
| 在锥形漏斗中（％) | 在标定罐中（％) | |
| 0.6-1.2 | 0.4 | 0.3 |
| 0.3-0.6 | 0.2 | 0.1 |
| 0.15-0.3 | 0.6 | 0.2 |
| 小于0.15 | 0.7 | 0.2 |
