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材料试验员考试资料
第一章土工试验
第一节土工概述
土的形成一、
()物理风化1
()化学风化2
()生物风化3
二土的三相组成(固相、液相、气相)、
三土中的水、
(结晶水)1
(结合水)2
()自由水3
四土的常用物理性质指标、
(土的密度)1
()土颗粒比重2
()土的含水率3
()干密度4
()饱和密度5
()浮密度6
(孔隙比)7
(孔隙率)8
(饱和度)9
五土的物理状态指标、
()液限1
(塑限)2
()缩限3
()()液性指数4
()塑性指数()5
()相对密度()6
六土的力学性质指标、
(压缩系数)1
()压缩指数2
(固结系数)3
()抗剪强度指标4
()承载比5
(回弹模量)6
(无侧限抗压强度)7
七土的水理性指标、
(渗透系数)1
(毛细管水上升高度)2
(湿化崩解量)3
15/1.
第二节土工相关知识
一、密度、含水率和比重(土的基本物理性指标)
1.测定密度方法:
(1)环刀法
(2)蜡封法
(3)灌沙法
(4)灌水法
2.测定含水率方法:
(1)环刀法
(2)酒精燃烧法
(3)比重法
3.测定比重方法:
(1)比重瓶法
(2)浮力法
(3)浮称法
(4)虹吸筒法
二、粒度、粒组和粒度成分
1.粒度,土粒的大小称为粒度。
2.粒组,工程上将大小相近的土粒合并成组,称为粒组。
3.粒度成分,指土中各种不同粒组的相对含量。
它来描述各种不同粒径土粒的分别特征。
4.粒度成分的表示方法:
(1)表格法
(2)累计曲线法
(3)三角坐标法
三、土的分类
1.现行规范将土分为:
巨粒土、粗粒土、细粒土、特殊土。
2.特殊土有:
黄土、膨胀土、红黏土、盐渍土、冻土。
3.土的基本代号表:
土类、代号、特征巨粒土粗粒土细粒土有机土
M粉土B漂石G砾石C黏土块石成分代号有机质土O角砾F细粒土卵石S砂粗细粒土合称水块石
级配合液限级配良好W高液限H
级配不良高低代号P低液限L
4.粒组划分表:
2006020520.5
15/2.
0.250.0750.002巨粒组100—表观密度坚固性
粗粒组20>2.50<5
<12<8
细粒组==
卵石漂石粗
砾中细
砂粗中
黏粒粉粒细
土粒级配指标四、土的级配指标:
不均匀系数()和曲率系数()。
1.
=d60/d10=d30·d30/d10·d60
的粒径。
30%、60%d60——分别为通过率10%、d10、d30、
为均匀土,级配不好;<52.为级配良好的土。
>10
,为级配良好的土;否则,为级配不良的土。
31~>5,3.砂土在天然状态的密实度,可用相对密度()来表示:
五、
e/–=–,表示砂土处于最疏松状态。
,即e=1)0(e=,表示砂土处于最紧密状态。
12),即(1/3时土属于疏松状态;3)≤(2/3时土属于中密状态;1/3<≤2/3时土属于疏松状态。
>黏性土的界限含水率和天然稠度试验六、液限,土由液体状态向塑性状态过渡的界限含水率。
1.塑限,土由塑性体状态向脆性固体状态过渡的界限含水率。
2.
缩限,当达到某一含水率后,土体积不再收缩,这个界限含水率称为缩限。
3.
)液限是土可塑状态的上限含水率。
:
(1注意:
)塑限是土的可塑状态的下限含水率。
(2)含水率低于缩限,水分蒸发时土体积不再缩小。
(3Wp=WL—4.塑性指数:
Wp)
Wp)/(WL—液性指数:
=(W—5.Wp)W)/(WL—天然稠度:
WC=(WL—6.
七、土的击实击实试验分:
轻型击实和重型击实。
1.
击实试验的目的:
获得路基土击实的最大干密度和相应的最佳含水率。
.2.土的击实特征:
3只有当土的含水率说明在一定的击实功作用下,实曲线有个峰值,)击1(为某一定值时,土才能被击实至最大干密度。
含水率变动对干密度的影响比含水率偏湿时的当土的含水率偏干时,
(2)影响更为明显。
实曲线的右上侧为饱和曲线,击实曲线必然位于饱和曲线的左下击)(315/3.
侧。
(4)不同土类的击实特征不同。
含粗粒越多的土,其最大干密度越大,最佳含水率越小。
4.影响击实的因素:
(1)含水率对整个压实过程的影响。
(2)击实功对最大干密度和最佳含水率的影响。
(3)不同压实机械对压实的影响。
(4)土类和土粒级配的影响。
八、土的压缩性指标
1.土的压缩机理:
由于土是固体颗粒的集合体,具有碎散性,因而土的压缩性比钢材、混凝土等其他材料大,并具有下列两个特点:
(1)土体的压缩变形是由于孔隙的减小所引起的。
(2)饱和土的压缩需要一定时间才能完成。
2.有效应力原理:
饱和土体所受的总应力为有效应力与孔隙水压力之和。
公式:
3.试验室用压缩仪(固结仪)进行压缩试验是研究土的压缩性的基本方法。
4.压缩试验研究土体一维变形特征的测试方法。
5.进行压缩试验前,先要计算出土的天然孔隙比。
6.压缩试验:
将试样放在限制侧向变形的容器中,分级施加垂直压力,测记不同时间的压缩变形,直至各级压力下的变形量趋于某一稳定标准为止,然后将各级压力下最终变形与相应压强绘出曲线,从而求得压缩指标值。
7.压缩指标:
压缩系数、压缩指数、体积压缩系数、压缩模量。
8.土的压缩定律:
当压力变化不大时,孔隙比变化与压力变化成正比。
公式:
e1–e2=a(p2–p1)
(1)比例常数a是割线的斜率,称为土的压缩系数。
(2)压缩系数a不是常数,一般随压力p的增大而减小。
(3)关系曲线:
e
e1
e2
ppp21
10p1)㏒10p2–`㏒.压缩指数:
9=(e1–e2)/(=(1+e1)10.压缩模量:
.体积压缩系数:
11=a/(1+e1)1+e1))×((△.△12e=115/4.
九、土的强度指标
1.土的抗剪强度,指土体在力系作业下抵抗破坏的极限抗剪应力。
2.抗剪强度试验有多种,目前室内最常用的是直剪试验和三轴压缩试验。
3.直剪试验分为:
(1)慢剪
(2)固结快剪(3)快剪
4.三轴压缩试验分为:
(1)不固结不排水剪切
(2)固结不排水剪切
(3)固结排水剪切
5.抗剪强度指标:
土的黏聚力(C)和土的内摩擦角()。
6.土的抗剪强度公式:
7.无侧限抗压强度,指试件在无侧向压力的条件下,抵抗轴向压力的极限强度。
8.无侧限抗压强度试验(单轴试验),主要用于测定饱和软黏土的无侧限抗压强度及灵敏度。
十、土的膨胀与收缩
1.土的膨胀与收缩是由于土的含水率的变化所应引起的。
2.反映土的膨胀性质的指标:
膨胀力和膨胀率(自由膨胀率、无荷载膨胀率、有荷载膨胀率)
3.反映土的收缩性质的指标:
缩限和体积收缩(线塑率、体塑率、收缩系数)
4.自由膨胀率,为松散的烘干土粒在水中和空气中分别自由堆积的体积之差与在空气之自由堆积的体积之比。
以百分数表示,用以判定无结构力的松散土粒在水中的膨胀特征,适用于膨胀土。
5.有荷载膨胀率,在有荷载有侧限条件下的膨胀率。
适用于测定原状土货击实黏质土在特定荷载的膨胀率,或荷载与膨胀的关系曲线。
6.无荷载膨胀率,在有荷载有侧限条件下,浸水后在高度方向上的单向膨胀与原高度的比值。
以百分数表示,适用于测定原状土或击实土样的无荷载膨胀率。
供评价黏质土膨胀势能时参考。
7.膨胀力,土体在吸水时所产生的内应力。
测定原状土和击实土样在体积不变时由于膨胀所产生的最大内应力,采用加荷平衡法。
十一、土的水理性
1.土的毛细管水上升高度,是水在孔隙中因毛细管作用而上升的最大高度。
2.毛细管现象是土粒与水分子的相互吸引力以及水的表面张力而产生的。
3.土的渗透性,由于土颗粒骨架之间存在连通的孔隙结构,构成了水的运移通道,土中自由水在重力作用下,通过土颗粒骨架的孔隙运动,而使土体所具有的一种水力学特性。
4.土的渗透性指标:
渗透系数。
影响渗透系数的因素:
(1)土粒的大小和级配
(2)土的孔隙比(3)水的动力黏滞系数(4)土中封闭气体含量(5)土的结构构造(6)结合水膜厚度。
十二、土样的采集、运输和保管
十三、土样和试件制备
15/5.
第三节土工试验
一、烘干法
1.烘干法,适用于黏质土、粉质土、砂类土、砂砾土、有机质土以及冻土。
2.烘干法是测定含水率的标准方法。
3.有机质含量超过5%的土以及含石膏的土,规定在60~70℃的恒温下烘干,烘干时间12~15小时。
4.土在105~110℃温度下,能将土中的部分结合水和自由水蒸发掉。
5.本试验需进行二次平行试验。
二、酒精燃烧法
1.酒精燃烧法,适用于快速简易地测定细粒土(有机质土除外)的含水率。
2.酒精纯度:
95%
3.酒精燃烧:
3次
4.用酒精燃烧法测量砂的含水率,所得结果与烘干法相等。
三、环刀法
1.环刀法,适用于测定不含砾石颗粒的细粒土的密度。
2.试样:
原状土或所需状态的扰动土样。
3.规定:
所有土的密度试验平行误差不得大于0.03。
4.环刀法取样,一般采用土柱压入法,工地推荐黏土用直接压入法。
5.环刀尺寸直径:
6~8
高:
2~5.4
壁厚:
1.5~2
6.本试验需进行二次平行试验。
四、蜡封法
1.蜡封法,适用于易破碎的土或形状不规则的坚硬土。
2.试样:
体积不得小于30。
3.试样浸入水分质量不得超过0.03g,否则重做。
五、灌砂法
1.灌砂法,适用于现场测定细粒土、砂类土、砾类土的密度。
2.试样:
粒径不超过15。
3.量砂:
粒径0.25~0.5清洁干燥的均匀砂。
4.试验之前,先标定:
灌砂筒下部圆锥体内砂的质量和量砂的单位质量。
5.标定罐的深度应与试洞的深度一致。
6.现场检测时,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。
六、灌水法
15/6.
1.灌水法,适用于现场测定粗粒土和巨粒土的密度。
2.试样:
粒径不超过200。
七、比重瓶法
1.比重,土粒在温度105~110℃下烘干至恒重时的质量与同体积4℃时纯水的质量的比值。
2.土粒比重表达式:
=/4
3.比重瓶法,适用于测量粒径小于5的土的比重。
4.规定:
所有土的比重试验平行误差不得大于0.02。
5.试验之前,先要进行比重瓶校正。
6.比重瓶校正:
求得瓶加水重在不同温度下的关系曲线。
7.对含有某一定量的可溶盐、不亲性胶体或有机质的土,必须用中性液体测定。
八、浮力法
1.浮力法,适用于土的粒径大于或等于5的土,且其中大于或等于20的土质量小于总土质量的10%。
2.主要仪器设备:
浮力仪(含电子天平)。
3.试样:
称取500~1000g浸水一昼夜。
九、浮称法
1.浮称法,适用于土粒径大于或等于5的土,且其中大于或等于20的土质量小于总土质量的10%。
2.主要仪器设备:
静水力学天平。
3.试样:
称取500~1000g浸水一昼夜。
十、虹吸筒法
1.虹吸筒法,适用于土粒径大于或等于5的土,且其中大于或等于20的土质量大于或等于总土质量的10%。
2.主要仪器设备:
虹吸筒。
3.试样:
称去1000~7000g洗净并浸水一昼夜。
4.天然土为粗、细颗粒混合而成,这样对全粒径土样需要采用联合测定的方法。
即:
分别采用比重瓶法和浮力法(浮称法、虹吸筒法)测定比重,再求加权平均数:
十一、筛析法
1.本试验法适用于分析粒径大于0.075的土颗粒组成,对粒径大于60的土样,本试验方法不适用。
2.土工标准筛是圆孔筛。
3.土工标准筛:
粗筛:
60、40、20、10、5、2()
15/7.
细筛:
2、1、0.5、0.25、0.075()
4.试样:
风干、松散的土样。
5.无黏聚性的土:
(1)先过2的筛。
(2)筛后各级筛上和筛底土总质量与筛前试样质量之差,不应大于1%。
(3)若2筛下的土不超过试样总质量的10%,可省略细筛分析。
(4)若2筛上的土不超过试样总质量的10%,可省略粗筛分析。
6.含黏土土粒的砂砾土:
(1)先将黏结的土团碾散、拌匀、烘干,然后再称量。
(2)若小于0.075颗粒质量超过总土质量的10%,有必要时,将这部分土烘干、取样,另做密度计分析或移液管分析。
十二、密度计法
1.密度计法,适用于分析粒径小于0.075的土。
2.主要仪器设备:
密度计(甲种密度计和乙种密度计)。
3.试样:
采用风干土样土样过2筛
(土样风干可在烘箱内不超过50℃温度鼓风干燥)
4.试剂:
(1)25%氨水
(2)0.5
(3)0.252C2O4
(4)0.083(3)6
(5)0.1254P2O7·10H2O
(6)10%盐酸、5%氯化钡、10%硝酸、5%硝酸银、6%双氧水
5.密度计校正:
(1)密度计刻度及弯月面校正。
(2)温度校正,密度计是20℃时刻制的,当悬液温度不等于20℃时,应进行校正。
(3)土粒比重校正,密度计刻度应以土粒比重2.65为准,当试样的土粒比重不等于2.65时,应进行土粒比重校正。
(4)分散剂校正,密度计刻度系以纯水为准,当悬液中加入分散剂时,比重增大,应进行校正。
6.土样分散处理(土样为30g)
(1)一般易分散的土:
25%氨水1
(2)酸性土(<6.5):
0.520
(3)中性土(6.5~7.5):
0.252C2O418
(4)碱性土(>7.5):
0.083(3)615
(5)>8的土:
0.1254P2O7·10H2O14
(6)仍不能分散的土:
阳离子交换树脂(粒径大于2)100g
7.洗盐(过滤法)
(1)将分散用的试样放入调土皿内,注入少量蒸馏水,拌和均匀。
将滤纸微湿后紧贴于漏斗上,然后将调土皿中土浆倒入漏斗中,并注入热水冲洗过滤。
附15/8.
于皿上的土粒要全部洗入漏斗。
若发现滤液浑浊,须重新过滤。
(2)应经常使漏斗内的液面保持高出土面约5。
每次加水后,须用表面皿盖住。
(3)为了检查水溶盐是否已洗干净,可用两个试管各取刚滤下的滤液3~5,一管中加入数滴10%盐酸及5%氯化钡,另一管加入数滴10%硝酸及5%硝酸银。
若发现任一管中有沉淀时,说明土中的水溶盐仍未洗净,应继续清洗,直到检查时试管中不再发现白色沉淀时为止。
将漏斗上的土样细心洗下,风干称量。
十三、移液管法
1.移液管法,适用于粒径小于0.075,且比重大的土。
2.计算粒径小于0.05、0.01、0.005和其他所需粒径下沉一定深度所需的静置时间:
t=
3.移液管侵入悬液深度:
10。
十四、砂的相对密度试验
1.砂的密实程度对公路路基及地基的稳定性有重要的意义。
2.砂土的密实度不能仅用它的空隙比大小来衡量。
3.砂土天然状态的密实度,可用相对密度来表示:
4.本试验适用于粒径小于5的土,且粒径2~5的试样质量部大于试样总质量的15%。
5.=
十五、液塑限联合测定法
1.本试验方法适用于粒径不大于0.5、有机质含量不大于试样总质量5%的土。
2.主要仪器设备:
—100型液塑限联合测定仪
锥体100g锥角30°
—76型液塑限联合测定仪
锥体76g锥角30°
3.锥入深度所对应的界限含水率:
2
17
76
—15/9.
横坐标:
液限.塑性图4纵坐标:
塑性指数
为曲线关系,可用下式表示:
土体含水率和锥入深度h6.
十六、土的击实本试验适用于细粒土。
1.
主要仪器设备:
标准击实仪。
2.
20的土试筒:
(10×12.7)适用于粒径不大于3.小40的土大试筒:
(15.2×17)适用于粒径不大于35个试样:
小试筒每个试样试验准备4.大试筒每个试样6
击实试验方法种类:
5.
试样尺寸锤质锤底每层试验落高层数量类别直径容积高内径击数()方法()())()()(
27997330152.51012.7轻型Ⅰ—
593Ⅰ—Ⅰ法215.25122.5217730
274512.74.5Ⅱ—重型19975510
9834.545Ⅱ—Ⅱ法21215.221775
十七、固结试验目的:
测定土的单位沉降量、压缩系数、压缩指数、压缩模量、固结系数、1.回弹指数、原状土的先期固结压力。
.范围:
适用于饱和黏质土。
只进行压缩试验时,允许用非饱和土。
2稳定时间,沉降的稳定时间主要取决于试样的透水性和流变性,稳定不同.324h。
的时间会得到不同的压缩曲线。
《规范》规定稳定时间为如需测定沉降速率、固结系数,固结稳定标准,最后一小时变形量不超过.4。
0.01
,最后一级荷载应大于1.如需确定原则土的先期固结压力,荷载率宜小于5。
1000
十八、土的直剪试验)快剪(3((直剪试验分为:
1)慢剪2)固结快剪.1适用范围:
2.慢剪适用于测定黏质土的抗剪强度指标。
1()15/10.
(2)固结快剪适用于渗透系数小于的黏质土。
(3)快剪适用于渗透系数小于的黏质土。
3.主要仪器设备:
(1)应变控制式直接剪切仪
(2)应力控制式直接剪切仪
4.直剪概述:
(1)慢剪,先固结再慢剪,剪切速率0.02。
(2)固结快剪,先固结再快剪,剪切速率0.8。
(3)快剪,不固结,直接快剪,剪切速率0.8。
十九、无侧限抗压强度试验(单轴实验)
1.无侧限抗压强度,是指试件在无侧向压力的条件下,抵抗轴向压力的极限抗压强度。
2.目的与范围:
测定饱和软黏土的无侧限抗压强度及灵敏度。
3.主要仪器设备:
应变控制式允许膨胀压缩仪
4.试样:
(1)直径和高度与重塑筒尺寸相同。
高100,直径40。
(2)试件高度与直径之比应大于2,按软土的软硬程度采用2.0~2.5。
5.轴向应变速度:
1%~3%
时间:
8~20
6.读数要求<3%每0.5%应读记百分表一次
>=3%每1%应读记百分表一次
7.当百分表达到峰值或读数达到稳定,再剪3%~5%应变即止。
当百分表读数无稳定值,则轴向应变达20%即止。
8.计算公式:
二十、加州承载比试验(试验)
15/11.
第二章集料
第一节集料相关知识
集料的概念一、.集料室在混合料中起骨架和填充作用的粒料。
1
.粗、细集料划分2
()沥青混合料:
2.36。
1
()水泥混凝土:
4.75。
2
.标准筛3
()对颗粒性材料进行筛分试验用的,符合标准形状和尺寸规格要求的系列样品1筛。
()9.5、4.75、、31.5、26.5、19、1613.2、、、标准筛筛孔尺寸:
75、6353、37.52()0.075、0.15、0.62.36、1.18、、0.3
.100%都要求通过的最小标准筛筛孔尺寸。
集料的最大粒径,指集料4
.不指集料可能全部通过或允许有少量集料的公称最大粒径,(筛余不超过10%)5通过的最小标准筛筛孔尺寸。
二粗集料的密度、
.)毛体积密4)表干密度()表观密度()真实密度((粗集料的各种密度:
123115/12.
度(5)堆积密度
.毛体积,材料表面轮廓线范围内的全部体积,包括材料实体、开口及闭口孔隙2的体积。
.毛体积密度>堆表干密度粗集料的各种密度的大小关系:
真实密度>表观密度>>3积密度
.网篮法粗集料密度及吸水率试验,试验方法:
4
.表示方法:
5
相对密密度符号度
表观a
表干f
毛体积b
粗集料的吸水性和耐候性三、
吸水性,集料吸水能力的大小。
指标:
吸水率和饱水率.148h24h、20吸水率,石料在室温(℃±2℃)和大气压条件下,自由吸水2.
试样最大吸水质量占烘干集料试样质量的百分数。
℃)和煮沸法或真空抽气法饱和试件的条件℃±2.饱水率,石料在室温(203下,石料试样最大吸水量占烘干集料试样质量的百分数。
耐候性,评价集料抵抗自然破坏因素的性能。
指标:
坚固性和抗冻性。
4.坚固性,指集料经饱和硫酸钠溶液多次浸泡与烘干循环,承受硫酸钠结晶.5压力而不发生显著破坏或强度降低的性能。
抗冻性,评价岩石在饱和状态下经受规定次数的冻融循环后抵抗破坏的能.6力。
次寒冷地区:
15严寒地区:
25次颗粒形状四、
:
集料颗粒形状(四种)1.圆状浑
(1)多棱角状
(2)针状(3)
片状4)(针、片状颗粒对集料应用所造成的影响。
2.
集料,特别是粗集料的颗粒形状对水泥混凝土和沥青混合料的性能有显著的影响。
通常,粗集料颗粒有浑圆状、多棱角状、针状和片状四种类型的形状。
其中,接近球体的浑圆状和接近立方体的多棱角状较好,而呈细长和扁平的针状和片状颗粒对水泥混凝土和沥青混合料的和易性、强度和稳定性有不良影响。
因此,在集料中应限制针、片状颗粒的含量。
针、片状颗粒定义.3在水泥混凝土中:
(1)
倍的颗粒。
针状颗粒,集料中颗粒长度大于所属粒级平均粒径的2.4①0.4倍的颗粒。
②片状颗粒,集料中颗粒厚度大于所属粒级平均粒径的在沥青混合料中:
2()15/13.
针、片状颗粒,指用游标卡尺测定的粗集料的最大长度方向与最小厚度方向的尺寸之比大于3倍的颗粒
4.针、片状颗粒含量试验
(1)水泥混凝土:
规准仪
(2)沥青混合料:
游标卡尺
五、粗集料的力学性质
1.粗集料的力学性质主要
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