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浅析比重瓶法实测土粒比重

2017-01-11袁金芳宁夏交通科学研究所

大陆桥视野 2016年22期
关键词:实测值蒸馏水比重

袁金芳/宁夏交通科学研究所

浅析比重瓶法实测土粒比重

袁金芳/宁夏交通科学研究所

土的比重一般是通过比重瓶法测得,但其试验过程既繁琐又费时,在实际工作中往往是直接用经验比重来代替。针对这一情况,工程技术人员做了大量的对比分析,结果表明用两种方法所得出的数值,对于路面土差异较大,而对于湖底、海底沉积的软土则基本接近。所以,在进行公路建设中,应当考虑到实际的土壤成分情况,并依照工程设计要求,对土样进行检测,来确保土壤成分的合理化建设。

土的比重 ;比重瓶法;实测值;经验值

一、问题汇总

土的比重是土的基本物理性指标之一,也是计算孔隙比和评价土类的主要指标,它是在温度105~110℃下烘至恒重时的重量与土粒同体积4℃时蒸馏水重量的比值。对于颗粒小于5mm的土,采用比重瓶法进行测定。由于比重瓶法测土粒比重试验较繁琐,时间较长,试验过程精度要求比较高。故本文结合工程实践,以及用比重瓶法测定土粒比重试验中应注意的问题,对土粒比重与土的塑性指数进行对比分析。

二、比重瓶法试验过程中应注意的问题

在试验开始前要对仪器设备进行校准,对天平,温度计等的校准较为简单,按相应的检定规程进行即可。由于在不同的温度下,比重瓶及蒸馏水的比重也不相同,故比重瓶应经常进行校准,一般每年至少校准一次,并经常抽查。在校准中应注意瓶的质量、瓶加水的总质量的称量要准确至0.001g,并且同一过程要测定两次,两次测定的差值不得大于0.002g,取两次测值的平均值。并根据不同温度下(用恒温水槽按5℃级差调节)瓶、水总质量,至达到本地区最高自然气温为止。绘制瓶、水总质量与温度的关系曲线备用。

在上述仪器设备等校准后,即可按以下步骤进行正式试验:

第一,将比重瓶烘干,在100mL比重瓶内装入15g烘干土(若用50mL的比重瓶,则装入12g干土)。土一定要烘干,如果烘干后,磨细时间较长,则需要将土磨细后进行烘干。比重试验中,称量要精确到0.001g,可以事先称好比重瓶的质量,装入15g的土,用(瓶+土的质量-瓶的质量)就可以得到干土的质量。

第二,为排除土中的空气,在已装有干土的比重瓶内注入蒸馏水至瓶的一半处,在注入纯水过程中应注意不可直接用吸球对着瓶子注水,水应沿着瓶壁慢慢注入,防止瓶中干土扬起灰土后致使瓶中干土质量不准。摇动比重瓶,土样浸泡20小时以上,再将瓶放在砂浴上煮沸。同时应注意保证足够的煮沸时间和在煮沸过程中土液不得溢出瓶外。煮沸时间自悬液沸腾时算起,砂及低液限黏土应不少于30分钟,高液限黏土应不少于1小时,使土粒分散。在煮沸过程中,要经常观察,注意沸腾后调节砂浴温度,不使土液溢出瓶外。

对于测定含有一定量的可溶盐、不亲水性胶体或有机质的土必须用中性液体(常用煤油)代替蒸馏水,并用真空抽气法代替煮沸法来排除土中气体。采用真空抽气法时,必须保证真空度要达到1个负大气压,抽气时间一到两小时,直至悬液内无气泡溢出为止。

第三,在煮沸后瓶中注入同样煮沸且沸腾时间不少于20分钟的蒸馏水至满瓶,注意不要有土液溢出,冷却,称重。冷却过程中,要待到瓶中土体完全下沉,并且瓶中的水与土有较明显的分界线,也就是说,瓶中蒸馏水的颜色应清澈透明。再称(瓶+水+土总质量)时,用比重瓶塞塞好瓶子,使多余水分自瓶塞的毛细管中溢出。再将瓶外水分擦干的过程中,注意先将瓶子擦干,最后将毛细管上的水擦干,毛细管上的水要在旁边擦,否则会将毛细管中的水吸出,从而影响试验的准确性。称量后立即测出瓶内水的温度,准确至0.5℃。

第四,根据测得的温度,从已绘制的温度与瓶、水总量的关系中查得瓶、水总质量。

第五,根据土工试验规程计算土粒比重。本试验必须进行两次平行测定,其平行差值不得大于0.02,取其算术平均值作为土粒的比重值。

三、土粒比重值与塑性指数的相关性

根据比重瓶的测土结构形式来看,不同的烘干土,在试验前提前4~5d进行准备。而在准备期间,还需要结合土粒的比重溶质,以及土粒比重的实际塑性指数,进行相关性分析,根据塑性的指数标准,以及实际经验数据的使用确定性因素,实现对整体比值上的控制。而对于其中分析得出的参考数据,也需要结合相应的显示结果,完成对土的比重值的有效检测。在进行不同土壤比重方面的探究中,结合以往检测的数据结果来进行比较,就如下表1所示。

表格1 某地路面土实测值分析

下表2是某地沉积土的实测值与经验值比较表。

表格2 沉积土实测值分析

从这些数据来看,不同地区土的比重存在较大差异。在工程实践中,不同土粒比重,需要结合相应的基础差异,适应不同环境下的土壤。实践证明,地面土使用对整体公路建设会造成极大影响。为了保证结构的安全性,需要结合相应的比重试验值完成对经验值的调整。

综上,在公路建设中,应当考虑土壤实际成分,并依据实际工程设计要求,对土样进行检测,并依照特殊的土壤结构,实现对水坝土样,以及可溶性盐在胶体有机质土壤含量方面的应用,同时结合土粒比重的实际影响,以确保土壤成分的合理化建设。

[1]《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)

[2]谢笑笑,胡涛.浅析比重瓶法实测土粒比重[J].浙江水利科技,2007,(5):41-42.

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