道路材料实训指导带答案doc.docx
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道路材料实训指导带答案doc
第一篇道路建筑材料实训
实训一土工试验
一、密度(容重)试验
(一)试验内容
1、用实验室制备好的,将扰动土经击实后的试件用环刀法测定其密度。
用取士器法进行密度测度演示。
2、试验要求
了解试验原理。
掌握测定方法和结果计算整理。
(二)试验目的、意义
土的单位体积的质量称为密度。
在天然含水量情况下的密度称为天然密度。
测定密
度的目的是为了了解土体内部结构的密实情况。
计算土的自重压力。
(三)仪器设备
1、环刀法
(1)环刀:
内径为61.8+0.15㎜,高度20+0.016㎜。
(2)天平:
称量500g,感量0.1g
(3)其它:
修土刀,凡士林等。
2、取土器法(演示)
(1)取土器:
包括环刀、环盖、定向筒和土锤系统(导杆、落锤、手柄)。
(2)其它:
镐、小铁锹、修土刀、手锤、直尺及测定含水量设备等。
(四)试样制备及准备工作
1、取扰动土样风干(烘干),过2㎜筛,按需要加水拌匀闷料一昼夜。
2、将扰动土按要求击实成试件备用,并测其含水量。
3、在野外,选择一合适地面,整平其地面,进行取土器法演示准备。
以上准备工作由实验室完成。
(五)操作步骤
1、环刀法
(1)取制备好的土样,放在玻璃片上,在天平上称取环刀质量m0。
(2)环刀取土:
在环刀内壁涂一薄层凡土标。
环刀刀口向下放在土样上,将环刀垂直下压并用削土刀沿环刀外侧成梯形状切削土样,边压边削。
直到土样高出环刀为止,将环刀两端余土削去修平(严禁在土面上反复刮)然后擦净环刀外壁,称环刀加土总质量m1并取余土测定含水量。
2、取土器法(粘性土)
(1)在试验地点,将面积30cm*30㎝的一块地面铲平,如系检查填土压实密度时,应将表面未压实土层清除干净,并将压实土层铲去一部分(其深度视需要而定),使环刀打下后能达到规定的取土层深度。
(2)利用齿钉将定向筒固定于铲好的地面上,顺次将环刀、环盖放入定向筒内。
(3)按土质干湿和紧密情况,可采用下列方法之一将环节压入或打入土中。
a、直接压入法:
将导杆座对准环刀盖上面凹槽,两手按住手柄。
以均匀压力将环刀垂直压入土中,至环盖顶面与定向筒上口齐平为止。
b、落锤打入法:
若土质坚硬不能直接压入时,可用落锤将环刀打入土中,至环盖顶面与定向筒上口齐平为止。
C、手锤打入法:
若用落锤打入有困难时,应换地方用手锤再行锤击。
(4)去掉击锤(或手锤)和定向筒,用镐将环刀及土样挖出。
(5)轻轻取下环盖,用修土刀削去环刀两端余土,并将其修平。
(6)擦净环刀外壁,称环刀和土的总质量,精确至1g。
(7)自环刀中取出具有代表性的试样测定其含水量。
(8)如为湿润的砂土,试验时可不需用击锤和定向筒,在铲平的地面上,细心挖出一个直经较环刀外径略大的砂土柱,环刀刃口向下,置于砂土柱上,用手平稳地将环刀垂直压下,直至砂土柱突出环刀上端约2cm时为止。
削平环刀上口余砂土,用直尺刮平。
在环刀上口盖一平滑的木板,一手按住木板,另一手用小铲将试样从环刀底部切断。
然后将装满试样的环刀反转过来,削去环刀刃口上的余砂土。
并用直尺刮平,擦净环刀外壁,称环刀和土的总质量并测其含水量。
(六)注意事项及说明
1、原状土样用环刀取样时,土样应按自然沉积方向放置。
原状土样和需要保持天然湿度的扰动土样在试验前应委善保管,并应采取防止水分蒸发的措施。
2、对含水量较高的土,在刮平环刀两面时要细心,最好一次到手,防止水份损失。
3、环刀由于经常使用,会产生不断磨损,应根据使用情况加以校正,以保证试验精度。
4、其它密度测定方法:
蜡封法:
当试样易破碎或难以切削时,可采用此用法。
水袋法:
含石质的非匀质土可采用此法。
此法不适用软土。
5、用上述方法测定试样密度,均须进行二次平行测定,其平行差直不得大于0.03g/cm3。
求其算术平均值。
(七)结果整理与分析
1、试样湿密度应按下式计算(环刀法):
式中:
m1—环刀加土总质量;m0—环刀质量;V—环刀体积(cm3)
2、试样干密度按下式计算:
式中:
ω—试样含水量
(八)试验记录
表7-1密度试验(环刀法)
试样编号
土样类别
环刀号
湿土质量(g)
体积(cm3)
湿密度g/cm3
干土质量(g)
干密度g/cm3
平均干密度(g/cm3)
二、含水量试验
(一)试验内容及要求
1、试验内容
由实验室提供扰动土样,用室内烘干法测定其含水量,了解土样的含水量情况。
2、要求:
了解试验原理,掌握试验方法,并对试验数据进行分析整理。
(二)试验目的、意义
土的含水量是土在100~105℃的温度下烘干至恒重时所失去的水份质量和达到恒重后干土质量的比值,以百分数表示.其目的是测定土的含水量,了解土中含水量情况.
(三)仪器设备
1、烘箱:
可采用电热烘箱或温度能保持100~105℃的其它能源烘箱,也可用远红外线烘箱。
2、酒精:
纯度95%。
3、天平:
称量500g,感量0.1g。
4、其它:
干燥器、土盒、滴管、小勺,土样盘、调土刀等。
(四)试验步骤
1、烘干法
(1)取代表性扰动土样,充分拌匀备用,取两个土样盒称重列表备查m01、m02。
(2)选取土样15~30g放入土样盒内(注意盒盖与盒底对号),立即盖好盒盖,称湿土加盒重m1,精确0.1g。
(3)揭开盒盖并套在盒底下,一起放入烘箱,在温度100~105℃下烘至恒重(时间因土的性质及土重不同而异,一般土重15~30g时,砂土需1~2h时,粉土需6~8h,粘土约需10h)。
(4)将烘干后的试样连盒取出,盖好盒盖,放入干燥器内冷却至室温。
称出干土加盒重m2,精确至0.1g。
2、酒精燃烧法(演示)
(1)取代表性试样若干克(粘性土5~10g,砂性土20~30g),用小刀将试样分散,按烘干法称湿土重。
(2)揭开盒盖,用滴管将酒精注入试样,直至土盒中呈现自由液面为止,为使酒精充分浸透试样,可将盒底在桌上轻轻敲击。
(3)将盛有酒精的试样放在非易燃物上(如水泥台面),点燃土盒中的酒精,烧至火焰熄灭。
(4)等试样稍为冷却,重新滴入酒精,再次燃烧。
一共需燃烧2~3次。
(5)最后一次火焰熄灭后,立即盖好盒盖,待稍冷却后,称干土重。
(五)注意事项说明
1、含水量试验应采用能控制温度的烘干法作为标准方法,但此法常受没备和时间的限制,因此,在工地常用一些快速测定的方法,其中酒精燃烧法是最准确、简易的一种方法。
2、土样的有机质(泥灰、腐直质等)含量不应超过干土重5%(由于在高温下长时间焙烘,可使有机质分解或氧化,其质量因而变化,故有机质含量过多,所测得的含水量就不准确)。
如果土的有机质含量在5%之间的土,烘箱温度宜控制在65~70℃的恒温下烘干。
3、含水量试验应行两次平行测定,取其算术平均值,两次测定允许平行差值见表7-2
表7-2含水量测定允许平行差值
含水量(%)
允许平行差值(%)
10以上
0.5
20以上
1.0
40以上
2.0
(六)结果整理与分析
试样含水量,应按下式计算:
计算精确至0.1%
(七)试验报告
表7-3含水量试验(烘干法)
土样编号试验日期姓名
试样编号
土盒号码
土盒重m0(g)
土盒+湿土重m1(g)
土盒+干土重m2(g)
水分重m1-m2(g)
干土重m2-m0(g)
含水量(%)
平均含水量(%)
三.粘性土的液限、塑限试验
(一)液限试验
1.试验内容及要求
(1)试验内容
由实验室提供粒经小于0.5㎜,有机质含量小于5﹪的土,用圆锥式液限仪(锥重76g)测定土的液限,用搓条法测定土的塑限,计算土的塑性指数和液性指数.为粘性土的分类提供依据.用联合测定法做液塑限联合测定演示试验.76g锥自重落锥下沉15s后下沉10㎜时的含水量为液限.粒经小于0.5㎜的土用搓条法当土条搓到直径为3㎜时产生裂缝或是断裂,此时的含水量即为塑限.
(2)试验要求
了解试验原理,掌握试验方法,并对试验数据进行分析整理。
要求了解液塑限联合测定方法和原理。
2.试验目的
由于含水量不同,土体分别处于流动状态,可塑状态、半固体状态,固体状态。
由流动状态到可塑状态时的界限含水量称为土的液限。
由可塑状态到半固体状态时的分界含水量称为土的塑限。
测定土的液限,塑限的目的是划分土类。
评价土的软硬程度的基本物理性指标,用以计算天然稠度塑性指数,供工程设计和施工之用。
3.仪器设备
(1)平衡锥式液限仪如图:
(2)天平(称量200g,感量0.01g)、烘箱、干燥器、筛(0.5㎜孔径)、研钵(附带橡皮头的研杵)、修土刀、凡士林、蒸馏水等。
4.试样制备及准备工作
(1)液限试验原则上应采用天然含水量的土样进行制备,若土样相当干燥,允许用风干土样进行制备。
如土中含有大于0.5㎜的颗粒或杂物较多时,将试样风干,用带橡皮头的研杵研碎或用木棒在橡皮板上压碎土块。
试样必须反复研碎,过筛,直至将研碎的土块全部通过0.5㎜的筛为止。
(2)取筛下土样200g左右放入调土碗内,加蒸馏水浸润,调拌,用玻璃片或湿布覆盖,静置过夜(如系天然土的含水量较高或接近于液限时,可不经静置)。
以上工作由实验室完成。
5.操作步骤
(1)用调土刀把试样调拌均匀,分数次密实地填入试样杯中。
装填时需注意试样内部及试样和试样杯接触不得留有空隙。
然后刮平土面,将试样杯放在底座上。
(2)将圆锥仪擦试干净,在锥尖部分抹一薄层凡士林,两手捏住圆锥仪的手柄,保持圆锥仪垂直,放在试样杯的中部,当锥尖与试样表面接触时,放开手指(同时开动秒表),使锥体自重下落,沉入土中。
(3)放锥后约经15S,锥体入土深度恰为10㎜时的试样含水量,即为其液限,若锥体入土深度小于或大于10㎜时,表示试样的含水量低于或高于液限。
此时应用小刀挖法沾有凡士林的土,将杯中全部试样移回调土碗中,根据试样干湿情况,分别采取加蒸馏水或用电吹风蒸发水的办法来调节含水量,重新调制,再按1至2步骤操作,直至锥体下沉深度恰为10㎜为止。
(4)用小刀挖去沾有凡士林的土,取沉锥附近的土约15g,放入土盒按烘干法测定含水量。
6.注意事项及说明
(1)试验前,应检查圆锥仪是否平衡,完好,锥尖有无磨损。
(2)放锥时要稳,不得用外力,锥体要在自重下经15S沉入土中10㎜。
7.结果整理与说明
(1)按下式计算液限
式中:
m0----湿土重(g),精确至0.01g;
md-----干土重(g),精确至0.01g。
(2)本试验须进行平行测定(系指重复1~3步骤,不得将同一次试验取用两次作平行测定),如平行差值符合表7-5规定,取其算术平均值,计算精至0.1%,如不符合表7-5规定,应重做。
表7-5液限试验允许平行差值表
液限
允许平行差值
≤50
2
≥50
3
8、试验报告
见表7-6
表7-6液限试验表
试样编号
调土碗号
称量盒号
湿土重
g
①
干土重
g
②
液限
%
③=(①/②-1)×100
平均值
%
备注
土样编号_______试验日期______________姓名_________
(二)塑限试验
1.仪器设备
(1)毛玻璃板:
250mm×250mm×5mm或500mm×750mm×5mm
(2)其它:
烘箱﹑干燥器﹑秒表﹑调土碗﹑修土刀﹑蒸馏水﹑滴管瓶等。
2.试样制备
按液限试验制备试样。
或用做完液限试验的试样约50g,用自然风干或用电吹风吹干的办法使其含水量低于液限并接近塑限。
以上准备工作由实验室完成。
3.操作步骤
(1)取一小块试样在手中揉捏至不粘手,用手指将土挤捏成手指大小的橄榄形(若土的砂性较大,可将土在毛玻璃板上压扁,切成土条)。
然后用手掌在毛玻璃板上轻轻地搓滚,用力要均匀,不得无压搓滚,土条长度不可超过手掌宽度,土条不得有空心现象。
(2)若土条搓到直径为3mm时,产生纵向裂缝,并开始断裂,这时试样的含水量即为塑限;若土条搓至直径3mm时未产生裂缝或断裂,说明该试样的含水量高于塑限,应将土条重新揉捏﹑搓滚,直至达到上述标准为止。
若土条过早断裂,说明含水量低于塑限,则应在试样中加适量蒸馏水,重新揉捏,进行试验。
(3)取合格土条3~5条放入土盒,测定其含水量,即为该试样的塑限。
(4)本试验需做两次平行测定,当平行差值符合表2-1时,取其算术平均值。
计算精确度0.1%.平行差值不符合表2-1时,应重新试验。
4.注意事项
(1)对高塑性粘土,可边捏边搓,以免土条有空心或出现外干内温的现象。
当土条搓到3mm时,虽无裂缝或断裂,但毛玻璃板上已无湿痕,可以认为其含水量已达到塑限。
(2)对于粉土类土,由于散水快,也可取含水量大的土块搓滚,当土条达到3mm时,板上稍呈湿痕,土条虽未断裂,但用手指捏成碎片状而不成粉末时,也认为达到了塑限.
(3)在任何含水量情况下,土条搓到大于3mm就发生断裂现象时,说明该土没有塑性。
(4)下列经验可供参考:
先取试样一部分,用手反复捏揉成球(乒乓球大小),然后放在毛玻璃上压成厚4~5mm的土饼,如土饼四周出现幅射状短裂缝时,表示搓条的起始水分合适。
然后用小刀将土饼切成一条搓滚.一次不成,再切第二条。
若第一次搓成3mm直径未断裂,则第二条可切宽一些,反之,则切窄一些。
(5)可将液限﹑塑限试验的记录表格写在一张记录纸上,下部分应增加塑性指数﹑液性指数栏。
5.结果整理与分析
(1)按下式计算塑限:
(2)按下式计算塑限指数:
(3)按下式计算液性指数:
(4)根据Ip﹑IL定土名及土的状态。
6.试验报告见表7-7
表7-7塑限试验记录表
土样编号______________试验日期_________姓名__________
试样编号
调土碗号
称量盒号
湿土重
g
①
干土重
g
②
塑限
%
③=(①/②-1)×100
平均值
%
备注
(三)液塑限联合测定法
1.基本原理
如果在平衡锥仪上加一能精确测量锥入土深度的显示装置,并利用电磁吸力代替手工提放锥,可减少人为因素影响,然后仿照液限试验方法可以测出同一种土的试样在不同含水量时的锥体沉入深度,同时用搓条法测定塑限,通过大量试验已积累许多资料,发现含水量与锥入深度在双对数坐标上纸上具有良好的直线关系,而且用搓条法得到的塑限,基本上落在这条直线的相当于圆锥沉入深度2mm的附近。
这就是联合测定法的理论基础。
2.仪器设备
(1)数显式液塑限联合测定仪图,锥质量76g,锥角30°;
(2)天平:
称量200g,感量0.01g;
(3)其它:
筛(孔径0.5mm)﹑调土器﹑称土盒﹑研钵﹑干燥器﹑烘箱﹑凡士林等。
3.操作步骤
(1)取有代表性的天然含水量或风干土样进行试验。
如土中含大于0.5mm的颗粒或夹杂物较多时,可采用风干样,用带橡皮头的研杵或用木棒在橡皮板压碎土块。
试样必须反复研碑﹑过筛,直至将可研碑的土块全部通过0.5mm的筛为止。
(2)用筛下土样200g左右,分成三份分别放入三个盛土器中,用吸管加不同数量的纯水,制成不同稠度的试样。
试样的含水量宜分别控制在液限﹑塑限和它们的中间状态附近,用调土刀调匀,盖上湿布,放置18h以上。
(3)将制备好的土样充分搅拌均匀,分层装入土样试杯,用力压实,使空气逸出,试杯装满后,刮平表面。
(4)将试样杯放在联合测定仪的升降座上,在圆锥仪上抹一薄层凡士林。
这时缓缓地向顺时针方向调节升降旋钮,当试样杯中的土样刚接触锥尖时,接触指示灯立刻发亮,此时应停止旋动,然后按“测量”键。
(5)测量:
按下“测量”键,锥体落下,此时时间音响发出嘟!
嘟…的声音。
当测量时间一到,叫声停止,此时显示屏上显示出5秒钟的入土深度值。
去掉锥尖入土处的凡士林,取10g以上土样两个,分别装入土盒,称重,测其含水量W1﹑W2.
(6)第二次测量时,需将锥体再次向上托至限位处,向逆时针方向调节升降旋钮至能改变锥尖与土的接触位置,再次测量,重复上述步骤,对其它两个含水量土样进行试验,测其锥入深度和含水量。
4.结果整理与分析
(1)以三个含水量为横坐标,与相应的圆锥下沉深度为纵坐标,在双对数坐标纸上绘制关系曲线,三点连成一条直线。
如果三点不在一条直线上,通过高含水量的点,与其余两点分别连成两条直线,在下沉深度为2mm处查得相应的两个含水量,当两个含水量的差值小于2%时,以两点含水量的平均值与高含水量的点连一直线。
当两个含水量的差值大于等于2%时,应重做试验.
(2)在图上查得纵座标入土深度17mm所对应的横坐标的含水量w,即为该土样17mm的液限.查得入土深度为2mm后对应的含水量为塑限,取至整数.
5.试验报告表
表7-8土的液塑限联合试验
1
2
3
4
锥入深度(mm)
H1
⑴
H2
⑵
1/2(h2+h2)
⑶
含
水
量
铝盒编号
⑴
盒+湿土重
克
⑵
盒+干土重
克
⑶
盒重
克
⑷
水分重
克
⑸=⑵-⑶
干土重
克
⑹=⑶-⑷
含水量
%
⑦=⑤/⑥
平均含水量
%
⑧
四、击实试验
(一)实验内容、目的
土的人工压实可以提高土的抗剪强度,降低其压缩性与透水性,从而大大改善其工程性质。
但土的压实效果与压实方法或压实功能以及含水量有关。
压实功能愈大,土愈易压实。
如压实方法一定,则土的密实又与含水量有密切的关系。
土的密实程度常以土的干密度表示,在一定的压实方法与压实功能下能使土达到最大干密度的含水量称为最佳含水量。
本实验的目的是将实验室提供的土料在不同的含水量下采用规定的标准方法进行击实,从而测定最大干密度及其相应的最佳含水量,借以了解土的压实性能。
(二)实验方法
标准击实法是用质量为2.5kg的锤自305mm高处自由落下为标准的一次击实功能,再按土性质不同分别规定标准的击数。
根据击实的仪器不同又分为“轻”型击实仪和“重”型击实仪。
按照击实土的层数,又有三层法和单层法。
本试验采用“轻”型击实仪和三层击实法。
(三)实验要求
由实验室提供通过5㎜筛的风干土样一种,要求测定该土的最大干密度和最佳含水量。
(四)实验仪器设备
1、击实仪:
一台
2、推土器:
一台
3、台称:
称量10㎏
4、盛土盘、量筒、喷水壶、小刀等
5、测量含水量相关的仪器
(五)试验步骤
1、试样制备:
由实验室提供通过5㎜筛的有代表性风干的3㎏试样。
2、将试样摊铺在盛土盘上,用橡皮锤研散试样中的块粒。
估算使含水量每增加约2%所需的水量,用喷水壶喷洒在试样内并拌和均匀,拌均匀后用湿布盖上,静置12小时至一昼夜。
3、将击实筒扣上环套,取已湿润的试样600~800g倒入筒内作为第一层土,并整平其表面。
4、根据土的种类,按照下列规定击数进行击实:
砂土——20击,粉质粘土——25击,黏土——40击
击实过程中利用2.5㎏锤应自305㎜高处自由垂直落下。
5、复上一步骤击实第二和第三层土,应使第三层击实后的土面略高于击实筒顶面,即伸入环套内少许。
6、取下环套,将突出击实筒顶面的土用小刀齐口修平,连底板称湿土和击实筒质量。
扣除底板和击实筒质量,即得湿土质量和击实后的湿密度。
7、卸除底板,用推土器推出试样,取中心部分试样测定含水量。
8、将试样倒回盛土盘,研散后重复上述步骤加水、拌匀、击实、称质量、测定含水量。
一直进行到试样明显稀软无法压实为止。
(六)成果整理
1、计算不同含水量下击实后试样的密度(ρd):
ρd=ρ/(1+ω)
式中:
ρ——击实后试样湿密度;
ω——击实后试样含水量。
2、绘制干密度与含水量关系曲线;
3、在曲线上取峰点的坐标即为最大干密度和最佳含水量。
(七)有关注意事项
1、击实试验一般不少于五个测点,为了使各测点在最佳含水量的两测分布比较均匀,通常根据经验,可塑塑限或0.8液限作为估计的最佳含水量,即可以计算出每次击实应该增加的水量。
(上述参考数据将由实验室提供)
2、该有很好的分工合作,抓紧时间
(八)试验报告
表7-11击实实验记录表
工程名称:
实验者:
工程编号:
计算者:
实验日期:
校核者:
试验仪器:
土样类别:
每层击数:
估计最佳含水量风干含水率:
土粒比重:
试验次数
1
2
3
4
5
干
密
度
加水量
g
筒加土量
g
(1)
筒重
g
(2)
湿土重
g
(3)
(1)-
(2)
筒体积
㎝3
(4)
密度
g/cm3
(5)
(3)/(4)
干密度
g/cm3
(6)
(7)
含
水
量
盒号
盒加湿土质量
g
(1)
盒加干土质量
g
(2)
盒质量
g
(3)
水质量
g
(4)
(1)-
(2)
干土质量
g
(5)
(2)-(3)
含水率
%
(6)
(4)/(5)
平均含水率
%
备注:
其中(7)=(5)/(1+0.01ω)
根据以上试验数据绘制干密度与含水量关系曲线图:
(九)实验结论
最佳含水量=%最大干密度=g/cm3
五、室内承载比(CBR)实验
CBR又称加州承载比,由美国加利福尼亚洲公路局首先提出来的,是评定土基及路面层材料强度的一种方法。
由于该法简便,实验数据稳定,因而被许多国家采用。
对于粒径在25mm以内(最大粒径不得超过38mm)的各种土质路面基层、底基层材料,在实验室内用规定的试筒制成标准试件,在路面材料强度仪上进行承载比实验,即可测定才材料S
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