土工和无机结合料稳定材料试验检测

公路土工和无机结合料稳定材料试验检测培训主要内容第一部分土工一、土的概述二、颗粒分析（颗粒级配）试验三、界限含水率试验四、击实(最佳含水率、最大干密度)试验五、土的承载比（CBR)试验第二部分无机结合料稳定材料一、无机结合料稳定材料击实试验二、无侧限抗压强度试验三、水泥（石灰）剂量第一部分：土工《公路土工试验规程》（JTGE40-2007)一、土的概述1、土的形成土是由地壳表面的岩石经过物理风化化学风化和生物风化作用之后的产物。岩石暴露在大气中，受到温度变化的影响，体积经常发生膨胀和收缩，不均匀的膨胀和收缩使之产生裂缝，同时长期经受风霜雨和雪的侵蚀以及动植物的破坏，逐渐由整块岩石崩解成大小不等和形状不同的碎块，这个过程叫物理风化。物理风化只改变岩石颗粒的大小和形状，不改变颗粒的成分。物理风化后形成的碎块与氧气二氧化碳和水接触，经过化学变化，变成更细的颗粒并且成分也发生改变，产生与原来岩石成分不同的矿物，这个过程叫做化学风化。在此基础上，加之生物活动的参与，从而产生有机质的积聚，经过这些风化作用所形成的矿物颗粒堆积在一起，其间贯穿着孔隙，孔隙间存在着水和空气。这种松散的固体颗粒（有时还会含有有机质）水和气体的集合体即是土。2、土的三相组成•土由固体土粒、液体水和气体三相组成。土固体颗粒水气体原生矿物次生矿物结构水自由水气态水固体水强结合水弱结合水毛细水重力水3、土的工程分类土巨粒土粗粒土细粒土特殊土漂石土卵石土砾类土砂类土粉类土粘类土有机质土黄土膨胀土红粘土盐渍土土分类总体系图（根据巨粒组、粗粒组和细粒组含量）3.1巨粒土分类巨粒土漂（卵）石巨粒含量＞75%漂（卵）石夹土50%＜巨粒含量≤75%漂（卵）石质土15%＜巨粒含量≤50%漂石粒＞卵石粒漂石粒≤卵石粒漂石粒＞卵石粒漂石粒≤卵石粒漂石粒＞卵石粒漂石粒≤卵石粒BCbBSICbSISIBSICb3.2砾类土分类砾类土砾F≤5%含细粒土砾5%＜F≤15%细粒土质砾15%＜F≤50%GWGPGF细粒土在塑性图A线以下细粒土在塑性图A线以上GMGC备注：F为细粒组质量（＜0.075mm)3.3砂类土分类砂类土砂F≤5%含细粒土砂5%＜F≤15%细粒土质砂15%＜F≤50%SWSPSF细粒土在塑性图A线以下细粒土在塑性图A线以上SMSC备注：F为细粒组质量（＜0.075mm)3.4、细粒土的分类细粒土粉质土黏质土有机质土高（低）液限粉土粗粒组含量≤25%含砾（砂）高低液限粉土粗粒组含量＞25%，≤50%高(低)液限黏土粗粒组含量≤25%含砾（砂）高（低）液限黏土粗粒组含量＞25%，≤50%A线或A线以上有机质高低液限黏土A线以下有机质高低液限粉土MHML砾粒≥砂粒砾粒＜砂粒CHCL砾粒≥砂粒砾粒＜砂粒CHOCLOMHOMLOMHGMLGMHSMLSCHGCLGCHSCLS3.5、土工试验项目1、物理性质试验：含水率、密度、比重、颗粒分析、相对密度。2、水理性质试验：界限含水率、稠度、膨胀、毛细上升速度。3、力学性质试验：渗透性、击实性、压缩性、黄土湿陷性、直接剪切、三轴剪切、无侧限剪切、土基承载比、回弹模量。4、化学性质试验：酸碱度、烧失量、有机质含量、可溶盐含量、阳离子交换量、矿物成份。二、土的颗粒分析1、概述•粒度：土粒的大小。•粒组：大小相近的土粒合并为组。•土的粒度成分（颗粒级配）：指土中各种不同粒组的相对含量（以干土质量的百分数表示），它可用来描述土的各种不同粒径土粒的分布特性。粒组的划分粒径(mm)2006020520.50.250.0750.002巨粒组粗粒组细粒组漂石(块石)卵石(小块石)砾(角砾)砂粉粒粘粒粗中细粗中细1.1粒度成分的分析方法：1）筛析法（适用于粒径大于0.075mm的土）•粗筛（圆孔筛）：孔径为60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm；•细筛：孔径为2mm、1.0mm、0.5mm、0.25mm、0.075mm2）沉降分析法：密度计法和移液管法（适用于粒径小于0.075mm的土）1.2粒度成分的表示方法1）表格法——以列表形式直接表达各粒组的相对含量2）累积曲线法——用一条曲线表示一种土的粒度成分，在一张图上能同时表示许多种土的级配成分。不均匀系数Cu=d60/d10≥5曲率系数Cc=（d30）2/（d60d10）1～33）三角坐标法——用一点表示土的粒度成分，在一张图上能同时表示几种土的粒度成分。等边三角形2、试验步骤（一）筛析法（粒径d＞0.075mm的土）1）试验原理筛析法是将土样通过逐级减小孔径的一组标准筛子。对于通过某一筛孔的土粒，可以认为其粒径恒小于该筛的孔径，反之，遗留在筛上的颗粒，可以认为其粒径恒大于该筛的孔径。这样即可把土样的大小颗粒粒按筛孔径大小逐级加以分组和分析。2）方法概述（无粘聚性的土-干筛法）•将土样放在橡皮板上风干，用木碾将粘结的土团充分碾散拌匀，用四分法取代表性土样备用。•将四分法取出的代表性土样按表2.1的规定称取试样质量，应准确至0.1g，试样数量超过500g时，应准确至1g。表2.1取样数量颗粒尺寸(mm)210204060取样数量(g)100～300300～10001000～20002000～40004000以上•将试样过孔径为2mm的细筛，分别称出筛上和筛下土的质量。（若2mm筛下的土不超过试样总质量的10%，则可省略细筛分析。同样，2mm筛上的土如不超过试样总质量的10％，则可省略粗筛分析）。•取2mm筛上试样倒入依次叠好的粗筛（孔径为60mm、40mm、20mm、10mm、5mm）的最上层筛中；取2mm筛下的土样倒入依次叠好的细筛（孔径为2mm、0.5mm、0.25mm、0.075mm）的最上层筛中进行筛析，筛析时细筛可放在摇筛机上振摇，振摇时间一般为（10-15）min。•依次将留在各筛上的土称重。要求各细筛及底盘内土质量总和与原来所取2mm筛下试样质量之差不得大于1％，同样各粗筛及2mm筛下的土质量和与试样质量之差不得大于1%。•如果小于0.075mm颗粒含量超过总土质量的10%，有必要时，做密度计分析。3）计算及绘图在半对数坐标纸上，以小于某粒径的土质量百分数为纵坐标，以粒径为横坐标，绘制颗粒大小分配曲线。按下式计算小于某粒径颗粒质量百分数：X=(A/B)×100式中：X－小于某粒径颗粒的质量百分数，％；A－小于某粒径的颗粒质量，g；B－试样的总质量，g。当小于2mm的颗粒如用四分法缩分取样时，试样中小于某粒径的颗粒质量占总质量的百分数：X=(a/b)×p×100式中：a－通过2mm筛的试样中小于某粒径的颗粒质量，g；b－通过2mm筛的土样中所取试样的质量，g；p－粒径小于2mm的颗粒质量百分数。（二）沉降分析法1．试验原理•沉降分析法分密度计和移液管法两种，是根据土粒在液体中沉降的速度与粒径的关系由笃克斯定理确定。定理认为土粒越大，在静水中沉降速度越快。反之，土粒越小、沉降速度越慢。2.密度计种类及校正（1）密度计分甲、乙两种。甲种密度计：刻度单位以20℃时每1000ml悬液内所含土质量的克数表示，刻度为-5～50，最小分度值为0.5；乙种密度计：刻度单位以20℃时悬液的比重表示，刻度为0.995～1.020，最小分度值为0.0002.（2）密度计的几种校正：密度计刻度及弯月面校正、温度校正、土粒比重校正（2.65）、分散剂校正。试验示例筛前总土质量＝1200g孔径（mm）留筛质量(mm)累计留筛质量(g)小于该孔径的土质量(g)小于该孔径土质量百分比(%)601200.0100.040001200.0100.02047.347.31152.796.11071.8119.11080.990.15132.7251.8948.279.02186.9438.7761.363.41380.4819.1380.931.70.5106.8925.9274.122.80.25132.01057.9142.111.80.07558.21116.183.97.0筛余74.6合计1190.7粒组划分/mm颗粒组成/%巨粒组漂石（200）/卵石（200~60）/粗粒组砾（角砾）粗（60~20）3.9中（20~5）17.1细（5~2）15.6砂粗（2~0.5）40.6中（0.5~0.25）11.0细（0.25~0.075）4.8细粒组粉粒（0.075~0.002）7.0黏粒（0.002）不均匀系数Cu/曲率系数Cc/土的命名：含细粒土砂，记SF.•由曲线可确定两个土粒的级配指标:不均匀系数Cu=d60/d10曲率系数CC=d302/（d10*d60）d60、d30、d10－有效粒径，即土中小于该粒径的颗粒质量为60％、30%、10%的粒径，mm；土样筛分曲线01020304050607080901000.010.1110100土粒直径mm小于某粒径的土质量百分数％三、界限含水率试验（一）概述•界限含水率定义：粘性土的状态随着土中含水率的变化而变化，各种粘性土有一个处于塑性状态的含水率范围，界限含水率就是这个范围的度量值；•说明：对实际工程来说，具有实用意义的是液限、塑限和缩限。液限是可塑状态的上限，塑限是可塑状态的下限。含水率低于缩限，水分蒸发时体积不再缩小。液限WL（%）：土从液体状态向塑性体状态过渡的界限含水率。塑限WP（%）：土由塑性体状态向脆性固体状态过渡的界限含水率。缩限WS（%）：达到某一含水率后，土体积不再收缩的界限含水率。塑性指数IP=WL-WP：液限与塑限之差值。（一般在习惯上用不带百分数符号的数值表示。塑性指数越大，表示土越具有高塑性）•液性指标IL=(W-WP)/（WL-WP）（%）：表示天然含水率与界限含水率关系的指标。当IL=1.0，即W=WL,土处于液限；当IL=0，即W=WP,土处于塑限。故按IL可区分土的各种状态：IL0为坚硬状态0IL0.25为硬塑状态0.25IL0.75为可塑状态0.75IL1为软塑状态IL1.0为流塑状态天然稠度：土的液限与天然含水率之差和塑性指数之比。界限含水率试验方法：1、液限塑限联合测定法2、液限碟式仪法（碟式液限仪）3、滚搓塑限试验法4、缩限试验（二）液限塑限联合测定法实验目的：为了确定粘性土由流动状态，可塑状态和半固体状态、固体状态相互转化时的分界含水率。•它是土工试验中的基本指标之一。为划分土类，计算天然稠度，塑性指数IP，液性指标IL，供工程设计和施工之用。适用范围：本试验适用于粒径不大于0.5mm、有机质含量不大于5%的土；仪器设备：LP-100型液塑限联合测定仪:锥质量为100g，锥角为30°，读数显示形式宜采用光电式、游标式、百分表式。电子天平（称量200g,感量0.01g）、烘箱试验步骤：1）取有代表性的天然含水率或风干土样进行试验。如土中含有大于0.5mm的土粒或杂物时，应将风干土样用带橡皮头的研杵研碎或用木棒在橡皮板上压碎，过0.5mm的筛。取代表性土样200g，分别放入三个盛土皿中，加不同数量的蒸馏水，使土样的含水率分别控制在液限（a点）、略大于塑限（c点）和二者的中间状态（b点）附近。用调土刀调匀，密封放置18h以上。2）利用简易辨别法或颗粒分析法确定土的类别，砂类土还是细粒土。（锥入深度和结果整理需要）3）将制备好的土样充分搅拌均匀，分层装入盛土杯中，试杯装满后，刮成与杯边齐平。4）给圆锥仪锥尖涂少许凡士林，将装好土样的试杯放在联合测定仪上，使锥尖与土样表面刚好接触，然后按动落锥开关，测记经过5s锥的入土深度h。改变锥尖与土接触位置重复本操作。（锥尖两次锥入位置距离不小于1cm)5）去掉锥尖入土处的凡士林，测盛土杯中土的含水率w。重复以上步骤对已准备好的其它两个含水率的土样进行测试。结果整理：以含水率w为横坐标，锥入深度h为纵坐标在双对数坐标纸上绘制关系曲线，如图所示。三点应在一直线上。砂类土细粒土abc•当三点不在一直线上时，通过高含水率的a点和其余两点b、c连成二条直线，由液限在hp-wl图上查的hp,以此hp再在h-w的ab及ac两直线上求出相应的两个含水率，当两个含水