5密度试验.docx
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5密度试验
5密度试验
5.1一般规定
5.1.1土的密度是土的单位体积质量。
5.1.2本试验的目的是测定土的密度，用于计算土的干密度，孔隙比、孔隙度、饱和度等指标。
5.1.3本试验应根据土的类别采用下列方法：
1环刀法适用于粉土和黏性土。
2蜡封法:
适用于环刀难以切削并易碎裂的土。
3灌砂法、气囊法适用于现场测定最大粒径小于20mm的土的密度。
4灌水法适用于现场测定最大粒径小于60mm的土的密度。
5核子射线法：
适用于现场测定填料为细粒土、砂类土的压实密度。
5.2环刀法
5.2.1本试验应采用下列仪器设备：
1环刀：
内径61.8mm或79.8mm，高20mm。
2天平：
称量500g，分度值0.1g；称量200g，分度值0.01g。
3其他：
切土刀、钢丝锯、直尺、凡士林等。
5.2.2试验操作应按下列步骤进行：
本试验应按工程需要取原状土或扰动土制备击实试样，试样切削和称量按本规程第3.2.3条第2～3款规定进行。
称量试样时，可在天平放法码一端放一等质量环刀，，直接称出湿土质量，准确至0.1g。
（5.2.3－1）
5.2.3试验结果应按下列公式计算：
（5.2.3－2）
式中ρ——试样的湿密度（g/cm3），计算至0.01g/cm3；
ρd——试样的干密度（g/cm3）；
m0——湿试样质量（g）；
V——环刀容积（cm3）；
w——试样含水率（％）。
5.2.4本试验应进行平行测定，平行测定的差值不得大于0.03g/cm3，取算术平均值。
5.2.5记录格式应符合表5.2.5的要求。
表5.2.5环刀法密度试验记录
试样
编号
环刀号
湿土质量（g）
环刀
体积（cm3）
湿密度
（g/cm3）
含水率
（%）
干密度
（g/cm3）
平均干密度
（g/cm3）
（1）
（2）
（4）
（6）
复核年月日试验年月日
5.3蜡封法
5.3.1本试验应采用下列仪器设备：
1天平：
称量500g，分度值0.1g。
2其他：
切土刀、石蜡、烧杯、温度计、细线、针及熔蜡加热器等。
5.3.2试验操作应按下列步骤进行：
1切取约30cm3的代表性试样，削去表面浮松土及尖锐棱角，系于细线上称其质量，准确至0.1g；并取切削余土测定含水率。
2持线将试样缓缓浸入刚过熔点的蜡液中，待全部浸没后立即提出。
仔细检查试样四周的蜡膜上有无气泡存在。
若有气泡应用热针刺破，并涂平孔口。
待冷却后，称蜡封试样在空气中的质量，准确至0.1g。
3持线将蜡封试样吊在天平一端，浸没于烧杯中的水中（如图5.3.2），且勿与杯壁接触，称蜡封试样在水中的质量，准确至0.1g。
并测记水的温度，准确至1℃。
图5.3.2蜡封法密度测定示意
1-盛水杯；2-蜡封试样；3-细线；4-砝码。
4取出试样，擦干表面水分后再称一次质量，与第一次所称质量相比较，若质量增加，则证明试样中有水浸入，应另取试样重作试验。
5当用电子天平或电子秤测定时，先将盛水的烧杯放在称盘上，当显示稳定后，按清零键。
再将蜡封试样吊在固定支架上浸没于水中，勿与杯壁接触，称量，准确至0.1g。
该质量即为蜡封试样排开液体的质量。
5.3.3试验结果应按下列公式计算：
1
（5.3.3－1）
采用吊盘天平测定时
式中mn——蜡封试样质量（g）；
mnw——蜡封试样在水中的质量（g）；
ρwT——纯水在T℃时的密度（g/cm3），查表7.3.4－3；
ρn——蜡的密度（≈0.92g/cm3）。
2采用用电子天平测定时
（5.3.3－2）
式中mnf——蜡封试样排开水的质量（g）。
3试样的干密度按本规程公式（5.2.3－2）计算。
5.3.4本试验应进行平行测定，平行测定的差值不得大于0.03g/cm3，取算术平均值。
5.3.5记录格式应符合表5.3.5的要求。
表5.3.5蜡封法密度试验记录蜡密度ρn=0.92g/cm3
试样编号
试样
质量
（g）
蜡封试样质量
（g）
蜡封试样在水中的质量
（g）
水温
（℃）
水的
密度（g/cm3）
蜡封试
样体积
（cm3）
蜡体积
（cm3）
试样
体积
（cm3）
湿密度
（g/cm3）
含水率
（%）
干密度
（g/cm3）
平均干
密度
（g/cm3）
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
（9）
（10）
（11）
（2）-（3）
（4）
（2）-
（1）
ρn
（5）-（6）
（1）
（7）
（8）
1+0.01（9）
复核年月日试验年月日
5.4灌砂法
5.4.1本试验应采用下列仪器设备：
1密度测定器：
由容砂瓶、灌砂漏斗和底盘组成，如图5.4.1所示。
容砂瓶的容积为4L；灌砂漏斗高135mm、直径165mm、颈部有孔径为13mm的圆柱形阀门；容砂瓶和灌砂漏斗之间用螺纹接头联接。
底盘承托灌砂漏斗和容砂瓶。
2天平：
称量10kg，分度值5g；称量500g，分度值0.1g。
3土样筛：
孔径0.25、0.50mm。
4其他：
小铁锹、小铁铲、盛土容器等。
图5.4.1密度测定器
1-容砂瓶；2-螺纹接头；3-阀门；
4-灌砂漏斗；5-底盘。
5.4.2标准砂密度的测定应按下列步骤进行：
1标准砂宜选用粒径为0.25～0.50mm，密度为1.47～1.61g/cm3的洁净干燥砂。
2将容砂瓶与灌砂漏斗经螺纹接头接紧，并作以标记，以后每次拆卸再衔接时都要接在这一位置。
称组装好的密度测定器的质量（mr1），准确至5g。
3将干燥的密度测定器竖立（灌砂漏斗口向上）在工作台上,打开阀门,往密度测定器内注水,直至水面高出阀门,关闭阀门，倒掉漏斗中多余的水，称注满水的密度测定器总质量（mr2），准确至5g，同时测定水温，准确至0.5℃。
再重复测定两次，三次测值之间的差值不得大于3ml，取三次测定值的平均值。
4将干燥的密度测定器竖立（灌砂漏斗口向上）在工作台上，关阀门，向漏斗中灌满标准砂。
打开阀门使漏斗中的砂漏入容砂瓶内，边漏边继续向漏斗中补充砂，当标准砂停止流动时迅速关闭阀门。
倒掉漏斗内多余的砂，称灌满标准砂的密度测定器总质量（mr3），准确至5g。
测定过程中应避免震动。
5、容砂瓶容积按下式计算：
Vr=（mr2-mr1）/ρwT（5.4.2-1）
式中Vr——容砂瓶容积（cm3）；
mr2——注满水的密度测定器的总质量（g）；
mr1——密度测定器的质量（g）。
（5.4.2－2）
6标准砂的密度按下式计算：
式中ρsr——标准砂的密度（g/cm3）；计算至0.01g/cm3。
mr3——灌满标准砂的密度测定器的总质量（g）。
5.4.3测定灌满灌砂漏斗所需标准砂的质量应按下列步骤进行：
1按本章第5.4.2条第4款方法将标准砂灌满容砂瓶，并称取灌满标准砂的密度测定器的总质量（mr3）。
2将灌满标准砂的密度测定器倒置（即灌砂漏斗口向下）在一洁净的平面上，打开阀们，直至砂停止流动。
3迅速关闭阀们，称取剩余标准砂和密度测定器的总质量，计算流失的标准砂的质量，该流失量即为灌满漏斗所需标准砂的质量（mr4）。
4重复上述步骤三次，取其平均值。
5.4.4试验操作应按下列步骤进行：
1按土的最大粒径不大于20mm的要求选定试坑位置，将试坑位置的地面铲平，其面积略大于试坑直径150mm，按试坑直径划出坑口轮廓线，在轮廓线内下挖至要求深度200mm处，边挖边将挖出的土放入盛土容器内，称土的质量，准确至10g，然后取代表性土样测定含水率。
2向容砂瓶内灌满标准砂，关阀门，称灌满标准砂的密度测定器的总质量，准确至5g。
3将密度测定器倒置（灌砂漏斗口向下）于挖好的坑口上,打开阀门,使密度测定器内的标准砂流入坑内,当密度测定器内标准砂停止流动时关闭阀门。
4称密度测定器和剩余标准砂的质量mr5，准确至5g。
并计算灌满试坑所用标准砂的质量（msr=mr3－mr4－mr5）。
（5.4.5－1）
5.4.5试验结果应按下列公式计算：
（5.4.5-2）
式中msr——灌满试坑所用标准砂的质量（g）；
mp----取自试坑内土的质量（g）。
5.4.6记录格式应符合表5.4.6的要求。
表5.4.6灌砂法密度试验记录
试坑编号
测定
灌满标准砂的密度测定器总质量（g）
（1）
灌砂漏斗所需标准砂的质量（g）
（2）
密度测定器和剩余标准砂的质量（g）
（3）
灌满试坑所用标准砂的质量（g）
（4）
（4）＝
（1）-
（2）-（3）
标准砂密度（g/cm3）
（5）
试坑体积（cm3）
（6）
土和容器质量（g）
（7）
容器质量（g）
（8）
土的质量（g）
（9）
（9）＝（7）-（8）
土的密度（g/cm3）
（10）
土的含水率（％）
（11）
土的干密度（g/cm3）
（12）
复核年月日试验年月日
5.5灌水法
5.5.1本试验应采用下列仪器设备：
1储水筒：
直径应均匀，并附有刻度及出水管。
2台秤：
称量50kg，分度值10g。
3塑料薄膜袋：
由聚氯乙烯塑料薄膜制成。
4其它：
盛土容器、水准尺、钢卷尺、挖土工具等。
5.5.2试验操作应按下列步骤进行：
1在选定的试坑位置处铲平略大于试坑直径的地面，并根据土的最大粒径，按表5.5.2确定试坑尺寸。
2按确定的试坑直径划出坑口轮廓线，在轮廓线内下挖至要求深度。
边挖边将坑内的试样装入盛土容器内，称土的质量，准确至10g。
并取代表性土样测定含水率。
表5.5.2试坑尺寸
试样最大粒径
（mm）
试坑尺寸（mm）
直径
深度
5～20
150
200
40
200
250
60
250
300
3试坑挖好后，将略大于试坑容积的塑料薄膜袋沿坑底、坑壁紧密相贴，到地面后翻开袋口，袋口周围用重物压牢固定。
4记录储水筒内初始水位高度，打开储水筒的注水管，让水缓缓流入坑内塑料薄膜袋内。
当袋内水面上升到接近坑口地面时将水流调小，待水面与坑口地面齐平时立即关闭注水管，持续3～5min，记录储水筒内水位的高度。
如袋内出现水面下降时，应另取塑料薄膜袋重做试验。
（5.5.3－1）
5.5.3试验结果应按下列公式计算：
VP=（H1-H2）·Aw（5.5.3-2）
式中VP——试坑体积（cm3）；
H1——储水筒内初始水位高度（cm）；
H2—储水筒内注水终止时水位高度（cm）；
Aw——储水筒断面积（cm2）。
5.5.4记录格式应符合表5.5.4的要求。
表5.5.4灌水法密度试验记录
试样编号
试坑编号
储水筒
水位
（cm）
储水筒断面积（cm2）
试坑
体积
（cm3）
土的质量（g）
土的含水率（%）
土的湿
密度（g/cm3）
平均值
（g/cm3）
平均
干密度（g/cm3）
初始终了
（1）
（2）
（3）
（4）=[
（2）-
（1）]×（3）
（5）
（6）
（8）
复核年月日试验年月日.7
5.6气囊法
5.6.1本试验应采用下列仪器设备：
1气囊式容积测定仪：
仪器主要由气囊、缸筒、活塞、空心活塞杆、球囊、水位管、数显测尺、护坑环组成,如图5.6.1所示。
仪器各部件应符合下列要求：
1）气囊应有弹性，壁厚不大于0.3mm，直径和容积不小于试坑直径和体积。
2）缸筒容积不小于5L。
3）水位管长度不小于650mm。
4）50%的氯化锌水溶液，密度不小于1.5g/cm3。
5）数显测尺最小分度值0.01mm。
2台秤：
称量10kg，分度值5g。
3挖土工具：
凿子、锤子、勺子、半圆土铲、毛刷等。
4其他；盛土容器、钢卷尺等。
图5.6.1气囊式容积测定仪
1—水位标线；2—排气阀；3—封盖及手柄；
4—活塞杆；5-水位管；6—导向盘；7—缸筒；
8—球囊；9—水溶液；10—活塞；11—隔栅；
12—压盘；13—护坑环；14—踏板；15—气囊；
16—压缩空气；17—数显测尺
5.6.2试验操作应按下列步骤进行：
1清扫场地，护坑环置于试坑位置。
2仪器置于护坑环上，并用压块固定。
3打开排气阀，将测尺游标推至缸筒顶面，活塞提到缸筒顶端。
4关上排气阀，慢慢向下推动活塞，直到水位管中溶液水柱升至水位标线。
读取数显测尺初始数显数值（L1）并做记录。
5提起活塞，使水柱退回零位，松开固定压块，移走仪器。
6试坑开挖和试样称量按本章第5.5.2条第1～2款的规定进行。
7仪器重新置于护坑环上并固定，将测尺游标重新推至缸筒顶面，慢慢地向下推动活塞，直到溶液水柱升至水位标线，读取数显测尺终止数显数值（L2）并做记录。
8当坑壁与大气温差较大时，气囊在坑内停留时间不宜超过3min。
5.6.3试验结果应按下列公式计算：
（5.6.3-1）
（5.6.3-2）
式中Ag——容积仪常数（cm3/mm）；
L1——数显测尺初始读数（mm）；
L2——数显测尺终止读数（mm）。
5.6.4记录格式应符合表5.5.4的要求。
表5.6.4气囊法密度试验记录
容积仪常数Ag=cm3/mm
试坑编号
试样编号
数显测尺读数（mm）
试坑
体积（cm3）
试样
质量
（g）
试样湿
密度
（g/cm3）
含水
率（%）
试样干
密度
（g/cm3）
平均
干密度
（g/cm3）
初
始
终止
读数
差
（1）
（2）
（3）=
（2）-
（1）
（4）=
Ag·（3）
（5）
（6）=
（5）/（4）
（7）
复核年月日试验年月日
5.7核子射线法
5.7.1本试验采用的仪器设备应符合本规程第4.5.1条的要求。
5.7.2试验操作应按本规程第4.5.2条规定进行。
5.7.3试验结果应按下式计算：
ρd=ρ－
（5.7.3）
ρd------干密度（g/cm3），计算至0.01g/cm3；
ρ---湿密度（g/cm3）；
---含水量（g/cm3）。
5.7.4试验允许差应符合下列规定：
本试验在同一测点，仪器在初始位置进行第一次读数，然后将仪器绕测孔旋转180°进行第二次读数，当密度的平行差值不大于0.03g/cm3时，试验结果取两次读数的平均值。
如果两次测定的平行差值超过允许差值，则应将仪器再绕测孔旋转到90°和270°的位置进行两次读数，取其四次读数的算术平均值。
5.7.5记录格式应符合本规程表4.5.5的要求。
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