1 目的和适用范围
本试验法适用于粒径小于5mm的土。
2 仪器设备
2.1 TD112-50/100型土壤比重瓶:容量50ml/100ml。
2.2 TD203电子天平:称量200g,感量0.001g。
2.3 TDYHSV系列恒温水浴:灵敏度±1℃。
2.4TD112-Z型试验支架
2.5TDYHSA系列电砂浴。
2.6真空抽气设备。
2.7 TDBW0-51温度计:刻度为0〜50℃,分度值为0.5℃。
2.8TD101系列烘箱、
2.9其他:蒸馏水、中性液体(如煤油)、孔径2mm及5mm筛、漏斗、滴管等。
2.8 比重瓶校正。
2.8.1 将比重瓶洗净、烘干,称比重瓶质量,准确至0.001g。
2.8.2将煮沸后冷却的纯水注入比重瓶。对长颈比重瓶注水至刻度处,对短颈比重瓶应注满纯水,塞紧瓶塞,多余水分自瓶塞毛细管中溢出。调节恒温水槽至5℃或10℃,然后将比重瓶放入恒温水槽内,直至瓶内水温稳定。取出比重瓶,擦干外壁,称瓶、水总质量,准确至0.001g。
2.8.3 以5℃级差,调节恒温水槽的水温,逐级测定不同温度下的比重瓶、水总质量,至达到本地区最高自然气温为止。每级温度均应进行两次平行测定,两次测定的差值不得大于0.002g,取两次测值的平均值。绘制温度与瓶、水总质量的关系曲线。
3 试验步骤
3.1 将比重瓶烘干,将15g烘干土装人100mL比重瓶内(若用50mL比重瓶,装烘干土约12g),称量。
3.2 为排除土中空气,将已装有干土的比重瓶,注蒸馏水至瓶的一半处,摇动比重瓶,土样浸泡20h以上,再将瓶在砂浴中煮沸,煮沸时间自悬液沸腾时算起,砂及低液限黏土应不少于30min,高液限黏土应不少于1h,使土粒分散。注意沸腾后调节砂浴温度,不使土液溢出瓶外。
3.3 如系长颈比重瓶,用滴管调整液面恰至刻度处(以弯月面下缘为准),擦干瓶外及瓶内壁刻度以上部分的水,称瓶、水、土总质量。如系短颈比重瓶,将纯水注满,使多余水分自瓶塞毛细管中溢出,将瓶外水分擦干后,称瓶、水、土总质量,称量后立即测出瓶内水的温度,准确至0.5℃。
3.4 根据测得的温度,从已绘制的温度与瓶、水总质量关系曲线中查得瓶水总质量。如比重瓶体积事先未经温度校正,则立即倾去悬液,洗净比重瓶,注人事先煮沸过且与试验时同温度的蒸馏水至同一体积刻度处,短颈比重瓶则注水至满,按本试验3.3步骤调整液面后,将瓶外水分擦干,称瓶、水总质量。
3.5如系砂土,煮沸时砂粒易跳出,允许用真空抽气法代替煮沸法排除土中空气,其余步骤与本试验3.3、3.4相同。
3.6对含有某一定量的可溶盐、不亲性胶体或有机质的土,必须用中性液体(如煤油)测定,并用真空抽气法排除土中气体。真空压力表读数宜为100kPa,抽气时间1〜2h(直至悬液内无气泡为止),其余步骤同本试验3.3、3.4。
3.7 本试验称量应准确至0.001g。
4 结果整理
4.1 用蒸馏水测定时,按下式计算比重:
(T0112-1)
式中:Cs——土的比重,计算至0.001;
Ms——干土质量(g);
M1——瓶、水总质量(g);
m2——瓶、水、土总质量(g);
Cwl——时蒸馏水的比重(水的比重可査物理手册),准确至0.001。
4.2 用中性液体测定时,按下式计算比重:
(T0112-2)
式中:Cs——土的比重,计算至0.001;
m'1——瓶、中性液体总质量(g);
M'2——瓶、土、中性液体总质量(g);
Gkt——t℃时中性液体比重(应实测),准确至0.001。
4.3本试验记录格式如表T0112-1。
表T0112-1比重试验记录(比重瓶法)
工程名称 试验方法 试验日期
试验者 计算着 校核者
试验编号 |
比重瓶号 |
温度(℃) |
液体比重(g) |
比重瓶质量(g) |
瓶、干土总质量(g) |
干土质量(g) |
瓶、液总质量质景(g) |
瓶、液、土总质量 |
与干土同体积的液体质量 |
比重 |
比重平均值 |
备注 |
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(1) |
(2) |
(3) |
(4) |
(5) |
(6) |
(7) |
(8) |
(9) |
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⑷-⑶ |
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(5)+(6)-(7) |
(5)/(8)×(2) |
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1 |
15.2 |
0.999 |
34.886 |
49.831 |
14.945 |
134.714 |
144.225 |
5.434 |
2.746 |
2.75 |
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2 |
15.2 |
0.999 |
34.287 |
49.227 |
14.940 |
134.696 |
144.191 |
5.445 |
2.741 |
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4.4精密度和允许差。
本试验必须进行二次平行测定,取其算术平均值,以两位小数表示,其平行差值不得大于0.02。
5报告
5.1土的鉴别分类和代号。
5.2土的比重GS值。
条文说明
1土粒比重是土的基本物理性指标之一,是计算孔隙比和评价土类的主要指标。
关于比重的定义,以往国内《土工试验规程》和常见教科书上一般将比重定义为:土粒在温度100〜105℃,烘至恒重时的重量与同体积4℃时蒸馏水重量的比值。近年来,国外某些书刊中给出这样的定义:给定体积材料的质量(或密度)与等体积水的质量(或密度)的比值。
各类科技词典中,多取物理学的定义来解释比重这个词,即物理的重量与其体积的比值。《现代科学技术词典》将材料的比重定义为:材料的密度和其一标准材料密度之比。这一定义更具有科学性和一般性。实际上,国外书刊上已直接用材料比重来定义土的比重了。鉴于以上情况,并考虑到我国法定计量单位中有关“比重”概念给土工试验一些基本公式和计算造成不便的现实,我们仍沿袭使用“比重”这个无量纲名词,作为土工试验中的专用名词来对待。但它有明确的定义:土粒比重是土粒在温度105〜110℃下烘至恒量时的质量与同体积时纯水质量的比值,这样既照顾了习惯用法,又有明确的科学定义,符合法定计量的有关规定。
本试验适用于粒径小于5mm的土。
颗粒小于5mm的土用比重瓶法测定。根据土的分散程度、矿物成分、水溶盐和有机质的含量又分别规定用纯水和中性液体测定。排气方法也根据介质的不同分别采用煮沸法和真空抽气法。
2目前各单位多用100mL的比重瓶,也有采用50mL的。比较试验表明,瓶的大小对比重结果影响不大,但因100mL的比重瓶可以多取些试样,使试样的代表性和试验的精度提高,所以本规程建议采用100mL的比重瓶,但也允许采用50mL的比重瓶。
比重瓶校正一般有两种方法:称量校正法和计算校正法。前一种方法精度比较高,后一种方法引入了某些假设,但一般认为对比重影响不大。本试验以称量校正法为准。
3关于试样状态,规定用烘干土,但考虑到烘焙对土中胶粒有机质的影响尚无一致意见,所以这次规定一般应用烘干试样,也可用风干或天然湿度试样。一般规定有机质含量小于5%时,可以用纯水测定。
从资料上看,易溶盐含量小于0.5%时,用纯水和中性液体测得的比重几乎无差异。含盐量大于0.5%时,比重值可差1%以上,因此规定含盐量大于0.5%时,用中性液体测定。
排气方法,规程中仍选用煮沸法为主。如需用中性液体时,则采用真空抽气法。
粗、细粒土混合料比重的测定,本规程规定分别测定粗、细粒土的比重,然后取加权平均值。