2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />
為了解土的級(jí)配情況,供土的分類及概略判斷土的工程性質(zhì)之用。
2.2適用范圍
本試驗(yàn)方法適用于分析粒徑小于0.074mm的土。
2.3儀器設(shè)備
◆乙種比重計(jì):刻度單位以20℃時(shí)懸液的比重試表示,刻度為0.996~1.020,最小分度值為0.0002。
◆甲種比重計(jì):刻度單位以20℃時(shí)每1000ml懸液內(nèi)所含土質(zhì)量的克數(shù)試表示,刻度為-5~50,最小分度值為0.5。
◆量筒:容積為1000mL,內(nèi)徑為60,高度為35010mm ,刻度為0~1000mL。
◆篩:孔徑為2mm、0.5mm、0.25mm; 洗篩:孔徑為0.074mm。
◆天平:稱量100g , 感量0.1g;稱量100(200)g,感量0.01g。
◆洗篩漏斗:上口徑略大于洗篩直徑,下口直徑略小于量筒直徑。
◆攪拌器:底板直徑50mm,孔徑約3mm。
◆溫度計(jì):測(cè)量范圍0~50℃,精度0.5℃。
◆煮沸設(shè)備:電砂浴。
◆其它:離心機(jī)、烘箱、三角燒瓶(500mL)、燒杯(400mL)、蒸發(fā)皿、秒試表等。
2.4試樣
比重計(jì)分析土樣應(yīng)采用風(fēng)干土。土樣充分碾散,通過2mm篩(土樣風(fēng)干可在烘箱內(nèi)以不超過50℃溫度鼓風(fēng)干燥〕。
求出土樣的風(fēng)干含水量,并按下式計(jì)算試樣干質(zhì)量為30g時(shí)所需的風(fēng)干土質(zhì)量,準(zhǔn)確至0.01g。
2.5土樣分散處理
對(duì)于一般易分散的土,用25%氨水作為分散劑,其用量為:30g土樣中加氨水1mL。
對(duì)于用氨水不能分散的土樣,可根據(jù)土樣的PH值,采用不同的分散劑。
◆酸性土(PH〈6.5),30g土樣加0.5mol/L氫氧化鈉20mL。溶液配制方法:稱取20g
氫氧化鈉(化學(xué)純),加蒸餾水溶解后,定容至1000mL搖勻。
◆中性土(PH=6.5~7.5),30g土樣加0.25mol/L草酸鈉18mL。溶液配制方法:稱取33.5g草酸鈉(化學(xué)純),加蒸餾水溶解后,定容至1000mL搖勻。
◆堿性土(PH>7.5),30g土樣0.083mol/L六偏磷酸鈉15mL。溶液配制方法:稱取51g六偏磷酸鈉(化學(xué)純),加蒸餾水溶解后,定容至1000mL搖勻。
◆若土的PH大于8,用六偏磷酸鈉分散效果不好或不能分散時(shí),可用30g土樣加0.125mol/L焦磷酸鈉14mL。溶液配置方法:稱取55.8g焦磷酸鈉(化學(xué)純),加蒸餾水溶解后,定容至1000mL搖勻。
對(duì)于強(qiáng)分散劑(如焦磷酸鈉)仍不能分散的土,可用陽離子交換樹脂(粒徑大于2mm的)100g放入土樣中一起浸泡,不斷搖蕩2h,再過2mm篩,將陽離子交換樹脂分開,然后加入0.083mol/L六偏磷酸鈉15mL。
◆對(duì)于可能含有水溶鹽的土,采用以上方法均不能分散的土樣,須進(jìn)行水溶鹽檢驗(yàn)。其方法是;取均勻土樣約3g,放入燒杯中注入4~6mL蒸餾水,用帶橡皮頭的玻璃棒研散,再加25mL蒸餾水煮沸5~10min,經(jīng)漏斗注入30mL試管中,塞住管口放在試管架上靜置一晝夜。若發(fā)現(xiàn)管中懸液有凝聚現(xiàn)象(在沉淀物上部呈松散絮絨狀),則說明土樣中含有足以使懸液中土粒成團(tuán)下降的水溶鹽,要進(jìn)行洗鹽。 洗鹽(過濾法)的步驟如下:
◆將分散用的土樣放入調(diào)土皿中,注入少量蒸餾水拌和均勻。將濾紙微濕后緊貼于漏斗上,然后將調(diào)土皿中土漿迅速倒入漏斗中,并注入熱蒸餾水沖洗過濾。附于皿上的土粒要全部洗入漏斗。若發(fā)現(xiàn)濾液渾濁須重新過濾。
◆應(yīng)經(jīng)常使漏斗內(nèi)的液面保持高出土面約5mm 。每次加水后須用試表面皿蓋住。
◆為了檢查水溶鹽是否已洗干凈,可用兩個(gè)試管各取剛濾下的濾液3~5mL,一管中加入數(shù)滴10%鹽酸及5%氯化鋇;另一管加入數(shù)滴10%硝酸及5%硝酸鹽。若發(fā)現(xiàn)任一管中有白色沉淀時(shí),說明土中的水溶鹽仍未洗凈,應(yīng)繼續(xù)清洗直至檢查時(shí),試管中不再發(fā)現(xiàn)白色沉淀時(shí)為止。將漏斗上的土樣細(xì)心洗下風(fēng)干取樣。
2.6比重計(jì)校正
◆比重計(jì)刻度校正和土粒沉降距離校正。
◆溫度校正:比重計(jì)的刻度是以20℃ 時(shí)刻制的,當(dāng)試驗(yàn)時(shí)懸液的溫度不等于20℃時(shí);由于水的密度變化和比重汁浮泡體積脹縮的影響,故須加以校正,校正值查表1。
◆散劑校正:比重計(jì)刻度系以純水為準(zhǔn),當(dāng)懸液中加入除氨水以外的分散劑時(shí),比重增大,所以比重計(jì)讀數(shù)須加以校正。校正方法:注純水入量筒,然后加分散劑使量筒溶液達(dá)1000mL。用攪拌器在量筒內(nèi)沿整個(gè)深度上下攪拌均勻,恒溫至20℃。然后將比重計(jì)放入溶液中,測(cè)記比重計(jì)讀數(shù) 。此時(shí)比重計(jì)讀數(shù)與20℃時(shí)純水中讀數(shù)之差,即為分散劑校正值。
◆土粒比重校正:比重計(jì)刻度應(yīng)以土粒比重2.65為準(zhǔn),當(dāng)土樣的土粒比重不等于2.65時(shí),應(yīng)進(jìn)行土粒比重校正。校正值見表2。
2.7試驗(yàn)步驟
◆將已稱好的風(fēng)干土樣倒入三角燒瓶中,并注入蒸餾水200mL,浸泡一夜,按規(guī)定加入適量的分散劑。
◆將三角燒瓶稍加搖蕩后,放在電砂浴上煮沸40min ( 若用氨水分散時(shí),要用冷凝管裝置;若用陽離子交換樹脂時(shí),則不須煮沸)。
◆將煮沸冷卻后的懸液倒入燒杯中,靜置1min,把上部懸液通過0.074mm篩,注入1000mL量筒中,把杯中沉土用帶橡皮頭的玻璃棒細(xì)心研磨。加水入杯中攪拌后靜置1min,再將上部懸液通過0.074mm篩,倒入量筒反復(fù)進(jìn)行,直至靜置1min后上部懸液澄清為止。最后將全部土粒倒入篩中,用水沖洗至僅存大于0.074mm凈砂為止。注意量筒內(nèi)的懸液總量不要超過100mL。
◆將留在篩上的砂粒洗入皿中,風(fēng)干稱量并計(jì)算各粒組顆粒質(zhì)量占總土質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。
◆向量筒中注入蒸餾水,使懸液恰為1000mL(如用氨水做分散劑時(shí),應(yīng)再加入25%的氨水0.5mL,其數(shù)量包括在1000mL內(nèi))。
◆用攪拌器在量筒內(nèi)沿整個(gè)懸液深度上下攪拌1min,往返各約30次,使懸液均勻分布。
◆取出攪拌器,同時(shí)開動(dòng)秒試表,測(cè)記0.5、1、5、15、30、60、120、240及1440min的比重計(jì)讀數(shù)。每次讀數(shù)前10~20s將比重汁小心放入量筒內(nèi)到接近估計(jì)讀數(shù)的深度。讀數(shù)以后,取出比重計(jì)(0.5及1min讀數(shù)除外),小心放入盛有清水的量筒中,每次讀數(shù)后均須測(cè)記懸液溫度,準(zhǔn)確至0.5℃。
◆如一次作一批土樣,可先做完每個(gè)量筒的0.5min及1min讀數(shù),再按以上步驟將每個(gè)土樣懸液重新依次攪拌一次。然后分別測(cè)記各規(guī)定時(shí)間的讀數(shù)同時(shí)在每次讀數(shù)后測(cè)記懸液溫度。
◆比重計(jì)讀數(shù)均以彎液面上緣為準(zhǔn)。甲種比重計(jì)讀數(shù)應(yīng)至1,估讀至0.1;乙種比重計(jì)應(yīng)準(zhǔn)確至0.001,估讀至0.0001。
2.8結(jié)果整理
◆小于某粒徑的土樣質(zhì)量占土樣總質(zhì)量的百分比按下式計(jì)算
甲種比重計(jì)
乙種比重計(jì)
◆土粒直徑計(jì)算公式
◆以小于某粒徑的顆粒百分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo),以粒徑(mm)為橫坐標(biāo),在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上,繪制粒徑分配曲線,求出各粒組的顆粒質(zhì)量百分?jǐn)?shù),以整數(shù)試表示。如系與篩分法聯(lián)合分析,應(yīng)將兩段曲線繪成一條平滑曲線。
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