路基路面试验检测技术.docx
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路基路面试验检测技术
路基路面实验指导书及实验报告
班级
学号
姓名赵檠嶙
西昌学院工程技术学院编
目录
实验一土质试样的制备1
实验二含水率实验（烘干法）3
实验三密度实验（环刀法）5
实验四比重实验（比重瓶法）7
实验五颗粒分析实验——筛析法（筛分法）9
实验六直接剪切实验（快剪法）11
实验七水泥细度试验（负压筛法）13
实验八水泥标准稠度用水量试验（试杆法）14
实验九水泥体积安定性试验（试饼法）15
试验十水泥胶砂强度试验（ISO法）16
实验一土质试样的制备
一、实验概述
试样的制备是获得正确的实验成果的前提，为保证实验成果的可靠性以及实验数据的可比性，应具备一个统一的试样制备方法和程序。
试样的制备可分为原状土的试样制备和扰动土的试样制备。
对于原状土的试样制备主要包括土样的开启、描述、切取等程序；而扰动土的制备程序则主要包括风干、碾散、过筛、分样和贮存等预备程序以及击实等制备程序，这些程序步骤的正确与否，都会直接影响到实验成果的可靠性，因此，试样的制备是土工实验工作的首要质量要素。
二、基本内容
1、本实验方法适用于颗粒粒径小于60mm的原状土和扰动土。
2、根据力学性质实验项目要求原状土样同一组试样间密度的允许差值为0.03g/cm3；扰动土样同一组试样的密度与要求的密度之差不得大于±0.01g/cm3，一组试样的含水率与要求的含水率之差不得大于±1%。
3、试样制备所需的主要仪器设备，应符合下列规定：
（1）细筛：
孔径0.5mm、2mm。
（2）洗筛：
孔径0.075mm。
（3）台秤和天平：
称量10kg，最小分度值5g，称量5000g，最小分度值称量最小分度值1g，称量1000g，最小分度值0.5g；称量500g，最小分度值0.1g；称量200g，最小分度值0.01g
（4）环刀：
不锈钢材料制成，内径61.8mm和79.8mm，高20mm；内径61.8mm，高40mm。
（5）击样器：
如图0-1所示。
（6）压样器：
如图0-2所示。
（7）抽气设备：
应附真空表和真空缸。
（8）其他：
包括切土刀、钢丝锯、碎土工具、烘箱、保湿缸、喷水设备等。
4、扰动土试样制备，应按下列步骤进行：
（1）将土样从土样筒或包装袋中取出，对土样的颜色、气味、夹杂物和土类及均匀程度进行描述，并将土样切成碎块，拌和均匀，取代表性土样测定含水率。
（2）对均质和含有机质的土样，宜采用天然含水率状态下代表性土样，供颗粒分析、界限含水率实验。
对非均质土应根据实验项目取足够数量的土样，置于通风处凉干至可碾散为止。
对砂土和进行比重实验的土样宜在105～110℃温度下烘干，对有机质含量超过5%的土、含石膏和硫酸盐的土，应在温度65～70℃下烘干。
（3）将风干或烘干的土样放在橡皮板上用木碾碾散，对不含砂和砾的土样，可用碎土器碾散（碎土器不得将土粒破碎）。
（4）对分散后的粗粒土和细粒土，应按本标准表B.0.1的要求过筛。
对含细粒土的砾质土，应先用水浸泡并充分搅拌，使粗细颗粒分离后按不同实验项目的要求进行过筛。
5、扰动土试样的制样，应按下列步骤进行：
（1）试样的数量视实验项目而定，应有备用试样1～2个。
（2）将碾散的风干土样通过孔径2mm或5mm的筛，取筛下足够实验用的土样，充分拌匀，测定风干含水率，装入保湿缸或塑料袋内备用。
（3）根据实验所需的土量与含水率，制备试样所需的加水量应按下式计算：
式中：
——制备试样所需要的加水量（g）；
——湿土或风干土质量（g）；
——湿土或风干土含水率（%）；
——制样要求的含水率（%）。
（4）称取过筛的风干土样平铺于搪瓷盘内，将水均匀喷洒于土样上，充分拌匀后装入盛土容器内盖紧，润湿一昼夜，砂土的润湿时间可酌减。
（5）测定润湿土样不同位置处的含水率，不应少于两点，含水率差值应符合第2条的规定。
（6）根据环刀容积及所需的干密度，制样所需的湿土量应按下式计算：
式中：
——试样的干密度（g/cm3）；
V——试样体积（环刀容积）（cm3）。
（7）扰动土制样可采用击样法和压样法。
①击样法：
将根据环刀容积和要求干密度所需质量的湿土倒入装有环刀的击样器内，击实到所需密度。
②压样法：
将根据环刀容积和要求干密度所需质量的湿土倒入装有环刀的压样器内，以静压力通过活塞将土样压紧到所需密度。
（8）取出带有试样的环刀，称环刀和试样总质量，对不需要饱和，且不立即进行实验的试样，应存放在保湿器内备用。
实验二含水率实验（烘干法）
一、实验目的
测定土的含水率，以了解土的含水情况，是计算土的孔隙比、液性指数、饱和度和其它物理力学性质不可缺少的一个基本指标。
二、实验原理
含水率反映土的状态，含水率的变化将使土的一系列物理力学性质指标随之而异。
这种影响表现在各个方面，如反映在土的稠度方面，使土成为坚硬的、可塑的或流动的；反映在土内水分的饱和程度方面，使土成为稍湿、很湿或饱和的；反映在土的力学性质方面，能使土的结构强度增加或减小，紧密或疏松，构成压缩性及稳定性的变化。
测定含水率的方法有烘干法、酒精燃烧法、炒干法、微波法等等。
三、仪器设备
1．烘箱：
采用温度能保持在105～110℃的烘箱。
2．天平：
称量500g，分度值0.01g。
3．其它：
干燥器、称量盒等。
四、操作步骤
1．湿土称量：
选取具有代表性的试样15～20g，放入盒内，立即盖好盒盖，称出盒与湿土的总质量。
2．烘干冷却：
打开盒盖，放入烘箱内，在温度105～110℃下烘干至恒重后，将试样取出，盖好盒盖放入干燥器内冷却，称出盒与干土质量。
烘干时间随土质不同而定，对粘质土不少于8h；砂类土不少于6h。
五、实验注意事项
1．刚刚烘干的土样要等冷却后才称重；
2．称重时精确至小数点后二位。
六、计算公式
按下式计算土的含水率：
式中：
ω—含水率，计算至0.1%;
mo—盒质量，g；
m1—盒加湿土质量，g；
m2—盒加干土质量，g；
m1－m2—土中水质量，g；
m1－mo—干土质量，g
含水率实验需进行二次平行实验，其平行差值：
含水率<10%不得大于0.5％，含水率10～40%不得大于1.0％，含水率>40%不得大于2.0％，取其算术平均值。
七、实验记录
表2-1含水率实验记录表（烘干法）
实验者校核者实验日期
土样
编号
盒号
盒质量m0
盒加湿土
质量m1
盒加干土质量m2
水质量
m1-m2
干土质量m2-m0
含水量（%）
（g）
（g）
（g）
（g）
（g）
单值
均值
实验三密度实验（环刀法）
一、实验目的
测定土的湿密度，以了解土的疏密和干湿状态，供换算土的其它物理性质指标和工程设计以及控制施工质量之用。
二、实验原理
土的湿密度
是指土的单位体积质量，是土的基本物理性质指标之一，其单位为g/cm3。
环刀法是采用一定体积环刀切取土样并称土质量的方法，环刀内土的质量与体积之比即为土的密度。
密度实验方法有环刀法、蜡封法、灌水法和灌砂法等。
对于细粒土，宜采用环刀法；对于易碎裂、难以切削的土，可用蜡封法；对于现场粗粒土，可用灌水法或灌砂法。
三、仪器设备
1．环刀：
内径6～8cm，高2～3cm。
2．天平：
称量500g，分度值0.01g。
3．其它：
切土刀、钢丝锯、凡士林等。
四、操作步骤
1．量测环刀：
取出环刀，称出环刀的质量，并涂一薄层凡士林。
2．切取土样：
将环刀的刀口向下放在土样上，然后用切土刀将土样削成略大于环刀直径的土柱，将环刀垂直下压，边压边削使土样上端伸出环刀为止，然后将环刀两端的余土削平。
3．土样称量：
擦净环刀外壁，称出环刀和土的质量。
五、实验注意事项
1．称取环刀前，把土样削平并擦净环刀外壁；
2．如果使用电子天平称重则必须预热，称重时精确至小数点后二位。
六、计算公式
按下列计算土的湿密度：
式中：
ρ—密度，计算至0.01g/cm
；
m—湿土质量，g；
m1—环刀加湿土质量，g；
m2—环刀质量，g；
V—环刀体积，cm
。
密度实验需进行二次平行测定，其平行差值不得大于0.03g/cm
，取其算术平均值。
七、实验记录
表3-1密度实验记录表（环刀法）
实验者校核者实验日期
土样编号
环刀号
环刀加湿土质量
环刀质量
湿土质量
环刀体积
密度
m1
m2
m（g）
V（cm3）
单值
平均值
实验四比重实验（比重瓶法）
一、实验目的
测定土的比重，为计算土的孔隙比、饱和度以及土的其它物理力学实验（如颗粒分析的密度计法实验、固结实验等）提供必需的数据。
二、实验原理
根据土粒粒径不同，土的比重实验可分别采用比重瓶法、浮称法或虹吸筒法，对于粒径小于5mm的土，采用比重瓶法进行。
比重瓶法就是由称好质量的干土放入盛满水的比重瓶的前后质量差异，来计算土粒的体积，从而进一步计算出土粒比重。
三、仪器设备
1．比重瓶：
容重100ml或50ml；
2．天平：
称量200g，分度值0.001g；
3．其它：
烘箱、蒸馏水、温度计、筛、漏斗、滴管等。
四、操作步骤
1．取样称量：
取通过5mm筛的烘干土样约15g（如用50ml的比重瓶，可取干土约12g）用玻璃漏斗装入洗净烘干的比重瓶内，称瓶与土的质量。
2．煮沸排气：
将蒸馏水注入比重瓶内，约至瓶的一半高处，摇动比重瓶，并将比重瓶放在砂浴上煮沸，使土粒分散排气。
煮沸时间自悬液沸腾时算起，砂及砂质粉土不少于30分钟；粘土及粉质粘土应不少于1小时。
煮沸时不要使土液从瓶内溢出。
3．注水称量：
将蒸馏水注入比重瓶内至近满，待瓶内悬液温度稳定后及瓶内土悬液澄清时，盖紧瓶塞，使多余的水分从瓶塞的毛细管中溢出，擦干瓶外的水分，称出瓶、水、土总质量。
称量后立即测定瓶内水的温度。
4．查取瓶、水质量：
根据测得的温度，从已绘制的温度与瓶、水质量关系曲线（由实验室提供）查取瓶、水质量。
五、实验注意事项
1．称重前比重瓶的水位要加满至瓶塞的毛细管；
2．称重时精确至小数点后三位。
六、计算公式
按下列计算土粒的比重：
式中：
Gs——土粒比重，计算精确至0.001；
ms——干土质量，g；
m1——瓶、水质量，可查瓶、水质量关系曲线（由实验室提供）；
m2——瓶、水、土质量，g；
Gwt——t℃时蒸馏水的比重，准确至0.001，查下表（不同温度时水的比重）。
比重实验需进行二次平行测定，其平行差不得大于0.02，取其算术平均值。
表4-1不同温度时水的比重（近似值）
水温（℃）
4.0~12.5
12.5~19.0
19.0~23.5
23.5~27.5
27.5~30.5
30.5~33.0
水的比重
1.000
0.999
0.998
0.997
0.996
0.995
七、实验记录
表4-2比重实验记录表（比重瓶法）
工程名称实验者
土样说明计算者
实验日期校核者
土
样
编
号
比
重
瓶
号
温度
液体的
比重
瓶质量
瓶、土质量
土质量
瓶、液体质量
瓶、液体、土质量
与干土同体积的液体质量
比重
平均比重
℃
Gwt
g
g
ms（g）
m1（g）
m2（g）
g
Gs
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
查表5-1
4-3
5+6-7
5/8*2
实验五颗粒分析实验——筛析法（筛分法）
一、实验目的
测定干土各粒组占该土总质量的百分数，以便了解土粒的组成情况。
供砂类土的分类、判断土的工程性质及建材选料之用。
二、实验原理
土的颗粒组成在一定程度上反映了土的性质，工程上常依据颗粒组成对土进行分类，粗粒土主要是依据颗粒组成进行分类的，细粒土由于矿物成分、颗粒形状及胶体含量等因素，则不能单以颗粒组成进行分类，而要借助于塑性图或塑性指数进行分类。
颗粒分析实验可分为筛析法和密度计法，对于粒径大于0.075mm的土粒可用筛析法测定，而对于粒径小于0.075mm的土粒则用密度计法来测定。
筛析法是将土样通过各种不同孔径的筛子，并按筛子孔径的大小将颗粒加以分组，然后再称量并计算出各个粒组占总量的百分数。
三、仪器设备
1．标准筛：
孔径10、5、2、1.0、0.5、0.25、0.075mm；
2．天平：
称量1000g，分度值0.1g；
3．台称：
称量5kg，分度值1g；
4．其它：
毛刷、木碾等。
四、操作步骤
1．备土：
从大于粒径0.075mm的风干松散的无粘性土中，用四分对角法取出代表性的试样。
（四分对角法：
将样品按照测定要求磨细，过一定孔径的筛子，然后混合，平铺成锥形，分成四等分，取相对的两份混合，然后再平分，直到达到自己的要求）
2．取土：
取干砂300-500g称量准确至0.2g。
3．摇筛：
将称好的试样倒入依次叠好的筛，然后按照顺时针或逆时针进行筛析。
振摇
时间一般为10～15分钟。
4．称量：
逐级称取留在各筛上的质量。
五、实验注意事项
1．将土样倒入依次叠好的筛子中进行筛析。
2．筛析法采用振筛机，在筛析过程中应能上下振动，水平转动。
3．称重后干砂总重精确至
2g。
4实验误差小于1%。
六、计算及制图
1．按下列计算小于某颗粒直径的土质量百分数：
式中：
X—小于某颗粒直径的土质量百分数，％；
mA—小于某颗粒直径的土质量，g；
mB—所取试样的总质量（500g）。
2．用小于某粒径的土质量百分数为纵坐标，颗粒直径（mm）的对数值为横坐标，绘制颗粒大小级配曲线。
七、实验记录
表5-1颗粒分析实验记录表（筛析法）
土样编号干土质量实验者
土样说明实验日期校核者
孔径
留筛土质量
累积留筛
土质量
小于该孔径的
土质量
小于该孔径的
土质量百分数
（mm）
（g）
（g）
（g）
（%）
底盘总计
实验六直接剪切实验（快剪法）
一、实验目的
直接剪切实验是测定土的抗剪强度的一种常用方法。
通常采用四个试样为一组，分别在不同的垂直压力σ下，施加水平剪应力进行剪切，求得破坏时的剪应力τ，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数内摩擦角φ和凝聚力C。
直剪实验分为快剪（Q）、固结快剪（CQ）和慢剪（S）三种实验方法。
在教学中可采用快剪法。
二、实验原理
快剪实验是在试样上施加垂直压力后立即快速施加水平剪切力，以0.8~1.2mm/min的速率剪切，一般使试样在3～5min内剪破。
快剪法适用于测定粘性土天然强度。
图6-1应变控制式直剪仪结构示意图
1－垂直变形百分表；2－垂直加压框架；3－推动座；4－剪切盒；
5－试样；6－测力计；7－台板；8－杠杆；9－砝码
三、仪器设备
1．应变控制式直接剪切仪：
如图9-1，有剪力盒、垂直加压框架、测力计及推动机构等。
2．其它：
量表、砝码等。
四、实验步骤
1．切取试样：
按工程需要用环刀切取一组试样，至少四个，并测定试样的密度及含水率。
如试样需要饱和，可对试样进行抽气饱和。
2．安装试样：
对准上下盒，插入固定销钉。
在下盒内放入一透水石，上覆隔水蜡纸一张。
将装有试样的环刀平口向下，对准剪切盒，试样上放隔水蜡纸一张，再放上透水石，将试样徐徐推入剪切盒内，移去环刀。
3．施加垂直压力：
转动手轮，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触，调整测力计中的量表读数为零。
顺次加上盖板、钢珠压力框架。
每组四个试样，分别在四种不同的垂直压力下进行剪切。
在教学上，可取四个垂直压力分别为100、200、300、400kPa。
4．进行剪切：
施加垂直压力后，立即拔出固定销钉，开动秒表，以每分钟4～6转的均匀速率旋转手轮（在教学中可采用每分钟6转）。
使试样在3～5分钟内剪破。
如测力计中的量表指针不再前进，或有显著后退，表示试样已经被剪破。
但一般宜剪至剪切变形达4mm。
若量表指针再继续增加，则剪切变形应达6mm为止。
手轮每转一圈，同时测记测力计量表读数，直到试样剪破为止。
5．拆卸试样：
剪切结束后，吸去剪切盒中的积水，倒转手轮，尽快移去垂直压力、框架、上盖板，取出试样。
图6-2τ～σ关系曲线
五、实验注意事项
1．先安装试样，再装量表。
安装试样时要用透水石把土样从环刀推进剪切盒里，实验前量表中的大指针调至零。
2．加荷时，不要摇晃砝码；剪切时要拔出销钉。
六、计算及制图
1．按下式计算各级垂直压力下所测的抗剪强度：
式中：
τf—土的抗剪强度，kPa；
C—测力计率定系数，N/0.01mm；
R—测力计量表读数，0.01mm。
2．绘制τf～σ曲线
以垂直压力σ为横坐标，以抗剪强度τf为纵坐标，纵横坐标必须同一比例，根据图中各点绘制τf～σ关系曲线，该直线的倾角为土的内摩擦角φ，该直线在纵轴上的截距为土的凝聚力C，如图9-2。
七、实验记录
表6-1直接剪切实验记录表
土样编号仪器编号实验者
土样说明测力计率定系数校核者
实验方法手轮转数实验日期
仪器
编号
垂直压力
σ
测力计读数
R
抗剪强度
τf
（kPa）
（0.01mm）
（kPa）
100
200
300
400
实验七水泥细度试验（负压筛法）
一、试验目的
水泥细度是水泥的一个重要的技术指标，水泥的许多性质都与细度有关，并且细度影响水泥的产量与能耗。
二、仪器设备
负压筛:
负压筛由圆形筛框和筛网组成。
筛框直径为142mm，高为25mm，筛孔为0.080mm。
负压筛析仪:
由筛座、负压筛、负压源及收尘器组成。
其中筛座由转速为（30±2）r/min的喷气嘴、负压表、控制板、微电机及壳体等组成。
负压为4000～6000Pa，喷气嘴的上口平面与筛网之间距离为2～8mm。
三、试验步骤
1、筛析前，把负压筛放在筛座上，盖上筛盖，接通电源，调节负压为4000~6000Pa范围内。
2、称取试样25g，放进负压筛中，盖上盖，放在筛座上，开动筛析仪连续筛析2min，轻轻地敲打盖上附着的试样使其落下，停机后，用天平称量筛余物。
四、结果计算
水泥试样筛余百分数按下式计算（准确至
）:
式中：
—水泥试样的筛余百分数，
；
—水泥筛余物的质量，
；
—水泥试样的质量，
。
五、实验记录
水泥细度实验记录表
实验次数
试样质量
mc1（g）
筛余物质量
mc2（g）
筛余率
a（％）
国家
标准
结论
备注
1
<10%
计算精度：
0.1%
2
平均筛余率
实验八水泥标准稠度用水量试验（试杆法）
一、试验目的
水泥的凝结时间和体积安定性都与用水量有很大关系。
为消除试验条件带来的差异，测定凝结时间和体积安定性时，必须采用具有标准稠度的净浆。
本试验的目的就是测定水泥净浆达到标准稠度时的用水量，为测定水泥的凝结时间和体积安定性做好准备。
二、仪器设备
标准法维卡仪:
标准试杆有效长度为（50±1）mm，有效直径φ为（10±0.5）mm的圆柱形耐腐蚀金属制成。
试模由耐腐蚀并有足够硬度的金属制成。
试模深（40±0.2）mm，顶内径φ为（65±0.5）mm、底内径φ为（75±0.5）mm的截顶圆锥体。
每只试模配一个厚度≥2.5mm的平板玻璃片。
水泥净浆搅拌机:
由搅拌锅和搅拌叶片组成。
量水器（最小刻度0.1ml，精度1%）；天平（能准确称量至1g）
三、试验步骤
1、试验前须检查：
仪器金属棒应能自由活动，试锥降至顶面位置时，指针应对准标尺零点，搅拌机运转正常。
2、水泥净浆的拌制：
用湿布将水泥净浆搅拌机的搅拌锅及叶片擦过后，将拌和水倒入搅拌锅内,然后在5～10s内将称好的500g水泥试样倒入搅拌锅内。
拌和时先将锅放到搅拌机的锅座上，升至搅拌位置再开动机器，慢速搅拌120s，停拌15s，接着快速搅拌120s停机,注意不要中途取锅。
3、拌和结束后，立即将拌制好的水泥净浆装入已放在玻璃片上的试模中，用小刀插捣，轻轻振捣数次，刮去多余的净浆；抹平后，将试模放到维卡仪上，并将中心定在试杆下，降低试杆至与水泥浆接触，拧紧螺丝1～2s后，突然放松，使试杆自由地沉入水泥浆中。
在试杆停止沉入或释放试杆30s时记录试杆与底板的距离，升起试杆后，将试杆擦净，整个过程在1.5min内完成。
四、试验结果
试杆沉入净浆与底板距（6±1）mm的水泥净浆为标准稠度净浆。
其拌和用水量为该水泥标准稠度用水量P，按水泥质量的百分比计。
五、试验记录
水泥稠度用水量实验记录表
实验次数
试样质量
mC（g）
用水量
mw（ml）
圆锥沉入深度S（mm）
标准稠度用水量
P＝mw/mc*100/100
备注
1
计算精度：
0.1%
2
3
实验九水泥体积安定性试验（试饼法）
一、试验目的
检验水泥浆体在硬化时体积变化的均匀性，以决定水泥的品质。
试验方法为沸煮法，用以检验游离氧化钙造成的体积安定性不良。
二、仪器设备
沸煮箱,水泥净浆搅拌机,标准养护箱,天平,量水器
三、试验步骤
1、测定前的准备工作:
采用饼法时一个样品需准备两块100mm×100mm的玻璃板，凡与水泥净浆接触的玻璃板表面中心要涂上一薄层油；
2、水泥标准稠度净浆的制备:
称取500g（精确至1g）水泥，以标准稠度用水量，用水泥净浆搅拌机搅拌，方法同前面一样；
3、试饼的成型方法:
将制好的净浆取出一部分后分成两等份，使之成球形，放在准备好的玻璃片上，将其做成直径70～80mm、中心厚约10mm,边缘渐薄、表面光滑的试饼（标记教学班、组号），接着将试饼放入养护箱内养护（24±2）h；
4、沸煮:
调整好沸煮箱内的水位，保证在整个沸煮过程中都漫过试件，中途不能加水，同时又能在（30±5）min升至沸腾；
5、试件的检验:
脱去玻璃板取下试件，先检查试饼是否完整（如已开裂翘曲要检查原因，确证无外因时，试饼已属不合格产品不必沸煮），在试饼无缺陷的情况下，将试饼放在沸煮箱的水中篦板上，然后在（30±5）min内加热至沸腾，并恒沸3h±5min。
沸煮结束，放掉箱中热水，打开箱盖，待箱体冷却至室温，取出试件进行判定。
四、试验结果
目测未发现裂缝，用直尺检查也没有弯曲的试饼为安定性合格，反之为不合格。
当两个试饼判定有矛盾时，该水泥的安定性为不合格。
试验十水泥胶砂强度试验（ISO法）
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