T0111—1993 灌砂法

时间: 2020-04-19 20:49 阅读: 次大中小

　　T0111—1993 灌砂法

　　1目的和适用范围

　　本试验法适用于现场测定细粒土、砂类土和砾类土的密度。试样的最大粒径一般不得超过15mm，测定密度层的厚度为150 ~ 200mm。

　　注:①在测定细粒土的密度时，可以采用S^lOOmm的小型灌砂筒。

　　②如最大粒径超过15mm，则应相应地增大灌砂筒和标定罐的尺寸，例如,粒径达40 ~ 60mra的粗粒土，灌砂筒和现场试洞的直径应为150 ~ 200mm。

　　2仪器设备

　　2，1灌砂筒:金属圆筒(可用白铁皮制作)的内径为100mm，总高360mm。灌砂筒主要分两部分:上部为储砂筒，筒深270mm(容积约2 120cm3)，筒底中心有一个直径10mm的圆孔;下部装一倒置的圆锥形漏斗，漏斗上端开口直径为10mm，并焊接在一块直径100mm的铁板上，铁板中心有一直径10mm的圆孔与漏斗上开口相接。在储砂筒筒底与漏斗顶端铁板之间设有开关。开关为一薄铁板，一端与筒底及漏斗铁板铰接在一起，另一端伸出

　　筒身外，开关铁板上也有一个直径10mm_的圆孔。将开关向左移动时，开关铁板上的圆孔恰好与筒底圆孔及漏斗上开口相对，即三个圆孔在平面上重叠在一起，砂就可通过圆孔自由落下。将开关向右移动时，开关将筒底圆孔堵塞，砂即停止下落。

　　灌砂筒的形式和主要尺寸如图T0111-1所示。

　　图T0111-1灌砂筒和标定罐(单位:_)

　　2.2金属标定罐:内径100mm,尚150mm和200mm的金属罐各一个，上端周围有一罐缘。

　　注:如由于某种原因，试坑不是150_或200mm时，标定罐的深度应该与拟挖试坑深度相同。

　　2.3基板:一个边长350mm、深40mm的金属方盘，盘中心有一直径100mm的圆孔。

　　2.4打洞及从洞中取料的合适工具,如凿子、铁锤、长把勺、长把小簸箕、毛刷等。

　　2.5玻璃板:边长约500mm的方形板。

　　2.6饭盒(存放挖出的试样)若干。

　　2.7台砰:称量10 ~ 15kg,感量5g。

　　2.8其他:铝盒、天平、烘箱等。

　　2.9量砂:粒径0.25 ~0.5mm、清洁干燥的均匀砂，约20 ~ 40kg。应先供干，并放置足够时间，使其与空气的湿度达到平衡。

　　3仪器标定

3.1

　　确定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量

　　.在储砂筒内装满砂，筒内砂的高度与筒顶的距离不超过15mm，称筒内砂的质量叫，准确至lg。每次标定及而后的试验都维持该质量不变。

　　3.1.2将开关打开，让砂流出，并使流出砂的体积与工地所挖试洞的体积相当(或等于标定罐的容积);然后关上开关，并称量筒内砂的质量m5,准确至lg。

　　3.1.3将灌砂筒放在玻璃板上，打开开关，让砂流出，直到筒内砂不再下流时，关上开关，并小心地取走罐砂筒。

　　3.1.4收集并称量留在玻璃板上的砂或称量筒内的砂，准确至lg。玻璃板上的砂就是填满灌砂筒下部圆锥体的砂。

　　3.1.5重复上述测量，至少三次;最后取其平均值m2,准确至lg。

　　3.2确定量砂的密度3.2.1用水确定标定罐的容积F。

　　将空罐放在台秤上，使罐的上口处于水平位置，读记罐质量m7,准确至lg。

　　向标定罐中灌水，注意不要将水弄到台秤上或罐的外壁;将一直尺放在罐顶，当罐中水面快要接近直尺时，用滴管往罐中加水,直到水面接触直尺;移去直尺，读记罐和水的总质量m8。

　　重复测量时，仅需用吸管从罐中取出少量水，并用滴管重新将水加满到接触直尺。

　　标定罐的体积V按下式计算：

　　V- (m7– m8)/pw (T0111-1)

　　式中：V__标定罐的容积(cm3 ),计算至0. 01;

　　M7 标定罐质量(g);

　　M8——标定罐和水的总质量(g);

　　PW_水的密度(g/cm3 )。

　　3.2.2在储砂筒中装人质量为叫的砂，并将罐砂筒放在标定罐上，打开开关，让砂流出，直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关;取下罐砂筒，称筒内剩余的砂质量，准确

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　　至lg。

　　3.2.3重复上述测量，至少三次，最后取其平均值m3,准确至lg。

　　3.2.4按下式计算填满标定罐所需砂的质量ma

　　ma= m1-m2-m3 (T0111-2)

　　式中：ma-—砂的质量(g)，计算至1;

　　ml——灌砂人标定罐前，筒内砂的质量(g);

　　m2——灌砂筒下部圆锥体内砂的平均质量(g);

　　m3——灌砂入标定罐后，筒内剩余砂的质量(g)。

　　3.2.5按下式计算量砂的密度

　　(T0111-3)

　　式中:^——砂的密度(g/cm3),计算至0.01;

　　V—-标定罐的体积(cm3); ma——砂的质量(g)。

　　4试验步骤

　　4.1在试验地点，选一块约40cmx40cm的平坦表面，并将其清扫干净;将基板放在此平坦表面上;如此表面的粗糙度较大,则将盛有量砂的灌砂筒放在基板中间的圆孔上;打开灌砂筒开关，让砂流人基板的中孔内，直到储砂筒内的砂不再下流时关闭开关;取下罐砂筒，并称筒内砂的质量m6，准确至lg。

　　4.2取走基板，将留在试验地点的量砂收回，重新将表面清扫干净;将基板放在清扫干净的表面上，沿基板中孔凿洞，洞的直径100_。在凿洞过程中，应注意不使凿出的试样丢失，并随时将凿松的材料取出，放在已知质量的塑料袋内，密封。试洞的深度应与标定罐高度接近或一致。凿洞毕，称此塑料袋中全部试样质量,准确至lg。减去已知塑料袋质量后，即为试样的总质量mt。

　　4.3从挖出的全部试样中取有代表性的样品，放人铝盒中，测定其含水率w。样品数量:对于细粒土，不少于100g;对于粗粒土，不少于500g。

　　4.4将基板安放在试洞上，将灌砂筒安放在基板中间(储砂筒内放满砂至恒量叫)，使灌砂筒的下口对准基板的中孔及试洞。打开灌砂筒开关，让砂流入试洞内。关闭开关。小心取走灌砂筒，称量筒内剩余砂的质量m4，准确至lg。

　　4.5如清扫干净的平坦的表面上，粗糖度不大，则不需放基板，将罐砂筒直接放在已挖好的试洞上。打开筒的开关，让砂流入试洞内。在此期间，应注意勿碰动灌砂筒。直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关。仔细取走灌砂筒，称量筒内剩余砂的质量m4,准确至lg。

　　4.6取出试洞内的量砂，以备下次试验时再用。若量砂的湿度已发生变化或量砂中混有杂质，则应重新烘干，过筛，并放置一段时间，使其与空气的湿度达到平衡后再用。

　　4.7如试洞中有较大孔隙，量砂可能进入孔隙时，则应按试洞外形，松弛地放人一层柔软的纱布。然后再进行灌砂工作。

　　5结果整理

　　5.1按下式计算填满试洞所需砂的质量：

　　灌砂时试洞上放有基板的情况

　　mb=m1-m4-(m5-m6)

　　灌砂时试洞上不放基板的情况

　　mb=m1-m'4-m2

　　式中：mb—砂的质量(g);

　　m1——灌砂人试洞前筒内砂的质量(g);

　　m2——灌砂筒下部圆锥体内砂的平均质量(g); m4、m'4——灌砂人试洞后，筒内剩余砂的质量(g);

　　(m5-m6)——灌砂筒下部圆锥体内及基板和粗糙表面间砂的总质量(g)

　　5.2按下式计算试验地点土的湿密度：

　　式中：P——土的湿密度(g/cm3)，计算至0.01; mt——试洞中取出的全部土样的质量(g); mb——填满试洞所需砂的质量(g);

　　ps——量砂的密度(g/cm3 )。

　　5.3按下式计算土的干密度：

　　式中：pd-土的干密度(g/cm3)，计算至0.01;

　　p 土的湿密度(g/cm3);

　　w 土的含水率(%)。

　　5.4本试验的记录格式如表T0111-1。

　　表T0111-1密度试验记录(灌砂法)

　　工程名称土样说明砾类土试验日期

　　试验者计算者校核者

　　砂的密度1.28g/cm3

取样
桩号

取样
位置

试洞
中湿
土样
质量

灌满试
洞后剩
余砂
质量

试洞
内砂
质量

湿密度

含水率测定

干
密
度

盒
号

盒+ 湿土质量

盒+ 干土质量

盒
质
量

干土
质量

水
质
量

含
水
率

mt
(g)

m₄、m'₄(g)

爪b
(g)

9
(&W)

(g)

(%)

Pd
g/cm³

4 031

2 .6

2.31

1 211

1 108.4

195.4

913

102.6

11.2

2.08

2 900

1 613.9

2.30

1 125

1 040

195.5

844.1

10.1

2.09

　　5.5精密度和允许差。

　　本试验须进行二次平行测定，取其算术平均值,其平行差值不得大于0.03g/cm3。

　　6报告

　　土的鉴别分类和状态描述。

　　土的含水率w(%)。

　　土的湿密度p/g/cm3)。

　　土的干密度p/g/cm3)。

　　条文说明

　　1灌砂法一般在野外应用。灌砂法是利用均匀颗粒的砂，由一定高度下落到一规定容积的筒或洞内，按其单位重不变的原理来测量试洞的容积。该试验使用的主要设备是灌砂法密度试验仪，包括漏斗、漏斗架、防风筒和套环。鉴于公路部门不常使用这种仪器，而使用最多的是灌砂筒和标定罐，因此，用灌砂筒来测定土的密度。

　　2〜5这种新的灌砂筒是根据英国标准BS137和BS1924设计制作的。其特点是,将过去所用的灌砂法密度测定仪的几个分开部件(如漏斗、漏斗架、防风筒、套环和量砂容器)合成一个整体。使用时，储砂筒内量砂处于釗^闭条件下，完全不受风的影响，因此，其测量精度高，准确性好。例如，用粒後

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　　0.25~0.50mm的量砂,在直径150mm、高170mm的标定罐(容积3 038cm3)内标定量砂的密度，共标定10次;另外，确定填满灌砂筒下部圆锥体需要的量砂质量，也测定10次。这两种试验的结果如表T 0111-2 所示。

　　表T0111-2灌砂筒的试验精度

试验项目	变化范围	平均值	标准差	变异系数(%)
填满圆锥体的砂(kg)	0.611-0.617	0.615	0.002 0	0.3
填满标定罐的砂(kg)	3.879-3.889	3.884	0.003 2	0.08
量砂密度(g/cm³)	1.277-1.280	1.278	0.001	0.08

　　从表列资料可以看出，所得量砂密度的精度很高，变异系数仅0.08%。

　　用灌砂法测量试洞的容积时，其准确度和精度受下列几个因素的影响：

　　(1)标定罐的深度对砂的密度有影响。标定罐的深度减2.5cm，砂的密度约降低1%。因此，标定

　　罐的深度应与试洞的深度一致。

　　储砂筒中砂面的高度对砂的密度有影响。储砂筒中砂面的高度降低5cm,砂的密度约降低1 %。因此，现场测量时,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。

　　砂的颗粒组成对试验的重现性有影响。使用的砂应清洁干燥，否则，砂的密度会有明显变化。用不同粒径的砂标定漏斗的体积和砂的密度时的重现性列在表T0111-3中。从表中所列资料可

　　以看出，使用粒径0.3 ~0.6mm砂的重现性最好。标定的精度达到0.001kg。

　　表T0111-3用不同粒径的砂标定时的重现性

砂的粒径(mm)	与平均值的最大偏差
砂的粒径(mm)	在锥形漏斗中（％)	在标定罐中（％)
0.6~ 1.2	0.4	0.3
0.3〜0.6	0.2	0.1
0.15 〜0.3	0.6	0.2
小于0.15	0.7	0.2

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