7 顆粒分析試驗(yàn)
7.1篩析法
7.1.1 本試驗(yàn)方法適用于粒徑小于、等于60mm，大于0.075mm的土。
7.1.2本試驗(yàn)所用的儀器設(shè)備應(yīng)符合下列規(guī)定∶
1分析篩∶
1）粗篩，孔徑為60、40、20、10、5、2mm。
2）細(xì)篩，孔徑為2.0、1.0、0.5、0.25、0.075mm。
2 天平∶稱量5000g，最小分度值1g;稱量1000g，最小分度值0.1g;稱量200g，最小分度值0.01g。
3振篩機(jī)，篩析過程中應(yīng)能上下震動(dòng)。
4 其他：烘箱、研缽、瓷盤、毛刷等。
7.1.3 篩析法的取樣數(shù)量，應(yīng)符合表7.1.3的規(guī)定∶
表7.1.3取樣數(shù)量
7.1.4 篩析法試驗(yàn)，應(yīng)按下列步驟進(jìn)行;
1 按本標(biāo)準(zhǔn)表7.1.3的規(guī)定稱取試樣質(zhì)量，應(yīng)準(zhǔn)確至0.1g，試樣數(shù)量超過500g時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確至1g。
2將試樣過2mm篩，稱篩上和篩下的試樣質(zhì)量。當(dāng)篩下的試樣質(zhì)量小于試樣總質(zhì)量的10%時(shí)，不作細(xì)篩分析;篩上的試樣質(zhì)量小于試樣總質(zhì)量的10%時(shí)，不作粗篩分析。
3取篩上的試樣倒入依次疊好的粗篩中，篩下的試樣倒入依次疊好的細(xì)篩中，進(jìn)行篩析。細(xì)篩宜置于振篩機(jī)上震篩，振篩時(shí)間宜為10～15min。再按由上而下的順序?qū)⒏骱Y取下，稱各級(jí)篩上及底盤內(nèi)試樣的質(zhì)量，應(yīng)準(zhǔn)確至0.1g
4 篩后各級(jí)篩上和篩底上試樣質(zhì)量的總和與篩前試樣總質(zhì)量的差值，不得大于試樣總質(zhì)量的1%。
注∶根據(jù)土的性質(zhì)和工程要求可適當(dāng)增減不同篩徑的分析篩。
7.1.5 含有細(xì)粒土顆粒的砂土的篩析法試驗(yàn)，應(yīng)按下列步驟進(jìn)行∶
1 按本標(biāo)準(zhǔn)表7.1.3的規(guī)定稱取代表性試樣，置于盛水容器中充分?jǐn)嚢�，使試樣的粗�?xì)顆粒完全分離。
2 將容器中的試樣懸液通過2mm篩，取篩上的試樣烘至恒量，稱烘干試樣質(zhì)量，應(yīng)準(zhǔn)確到0.1g，并按本標(biāo)準(zhǔn)第7.1.4條3、4 款的步驟進(jìn)行粗篩分析，取篩下的試樣懸液，用帶橡皮頭的研桿研磨，再過0.075mm篩，并將篩上試樣烘至恒量，稱烘干試樣質(zhì)量，應(yīng)準(zhǔn)確至0.1g，然后按本標(biāo)準(zhǔn)第7.1.4條3、4款的步驟進(jìn)行細(xì)篩分析。
3 當(dāng)粒徑小于0.075mm的試樣質(zhì)量大于試樣總質(zhì)量的10%時(shí)，應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)密度計(jì)法或移液管法測(cè)定小于0.075mm的顆粒組成。
7.1.5 小于某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比，應(yīng)按下式計(jì)算∶
（7.1.6）
式中X——小于某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比（%）;
mA——小于某粒徑的試樣質(zhì)量（g）;
mB——細(xì)篩分析時(shí)為所取的試樣質(zhì)量；粗篩分析時(shí)為試樣總質(zhì)量（g）;
dx——粒徑小于2mm的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比(%)。
7.1.7 以小于某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比為縱坐標(biāo)，顆粒粒徑為橫坐標(biāo)，在單對(duì)數(shù)坐標(biāo)上繪制顆粒大小分布曲線，見圖7.1.7。
7.1.8 必要時(shí)計(jì)算級(jí)配指標(biāo)不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)。
1 不均勻系數(shù)按下式計(jì)算∶
Cu=d60/d10 (7.1.8-1)
式中Cu——不均系數(shù);
d60——限制粒徑，顆粒大小分布曲線上的某粒徑，小于該粒徑的土含量占總質(zhì)量的60%;
d10——有效粒徑，顆粒大小分布曲線上的某粒徑，小于該粒徑的土含量占總質(zhì)量的10%。
2曲率系數(shù)按下式計(jì)算∶
(7.1.8-2)
式中 Cc——曲率系數(shù);
d30——顆粒大小分布曲線上的某粒徑，小于該粒徑的土含量占總質(zhì)量的30%。
7.1. 篩析法試驗(yàn)的記錄格式見附錄D表D—9。
卵石或
碎石 |
粗 |
中 |
細(xì) |
粗 |
中 |
細(xì) |
粉粒 |
鉆粒 |
|
礫 |
砂粒 |
試
樣
編
號(hào) |
粗粒土（＞0.075mm） |
土的分類 |
粗粒土
（＜0.075mm） |
|
>60 (%) |
礫(%) |
砂 （%） |
Cu=d60/d10 |
 |
0.075~0.005.
. |
＜0.005 |
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圖7.1.7 顆粒大小分布曲線
7.2 密 度 計(jì) 法
7.2.1 本試驗(yàn)方法適用于粒徑小于0.075mm的試樣。
7.2.2 本試驗(yàn)所用的主要儀器設(shè)備，應(yīng)符合下列規(guī)定∶
1密度計(jì)∶
1）甲種密度計(jì)，刻度-5°～50°，最小分度值為0.5°。
2）乙種密度計(jì)（20℃/20℃），刻度為0.995～1.020，最小分度值為0.0002。
2 量筒∶內(nèi)徑約60mm，容積1000mL，高約420mm，刻度0～1000mL，準(zhǔn)確至10mL。
3洗篩∶孔徑0.075mm。
4洗篩漏斗∶上口直徑大于洗篩直徑，下口直徑略小于量筒內(nèi)徑。
5 天平∶稱量1000g，最小分度值0.1g；稱量200g，最小分度值0.01g.
6攪拌器∶輪徑50mm，孔徑3mm，桿長(zhǎng)約450mm，帶螺旋葉。
7 煮沸設(shè)備：附冷凝管裝置。
8 溫度計(jì)：刻度0～50℃，最小分度值0.5℃。
9其他∶秒表，錐形瓶（容積500mL）、研缽、木杵、電導(dǎo)率儀等。
7.2.3 本試驗(yàn)所用試劑，應(yīng)符合下列規(guī)定∶
1 4%六偏磷酸鈉溶液：溶解4g六偏磷酸鈉(NaPO3)6于100mL水中。
2 5%酸性硝酸銀溶液∶溶解5g硝酸銀（AgNO3）于100mL的10%硝酸（HNO3）溶液中。
3 5%酸性氯化鋇溶液∶溶解5g氯化鋇（BaCl2）于100mL的10%鹽酸（HCl）溶液中。
7.2.4密度計(jì)法試驗(yàn)，應(yīng)按下列步驟進(jìn)行∶
1試驗(yàn)的試樣，宜采用風(fēng)干試樣。當(dāng)試樣中易溶鹽含量大于0.5%時(shí)，應(yīng)洗鹽。易溶鹽含量的檢驗(yàn)方法可用電導(dǎo)法或目測(cè)法。
1）電導(dǎo)法∶按電導(dǎo)率儀使用說明書操作測(cè)定 T℃時(shí)，試樣溶液（土水比為1：5）的電導(dǎo)率，并按下式計(jì)算20℃時(shí)的電導(dǎo)率∶
(7.2.4-1)
式中K20——20℃時(shí)懸液的電導(dǎo)率（μS/cm）;
KT——T℃時(shí)懸液的電導(dǎo)率（/em）;
T——測(cè)定時(shí)懸液的溫度（℃）。
當(dāng)K大于1000μS/cm時(shí)洗鹽。
注∶若大于2000μS/cm應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第31.2節(jié)各步驟測(cè)定易溶鹽含量。
2）目測(cè)法：取風(fēng)干試樣3g于燒杯中，加適量純水調(diào)成糊狀研散，再加純水25mL，煮沸10min，冷卻后移入試管中，放置過夜，觀察試管，出現(xiàn)凝聚現(xiàn)象應(yīng)洗鹽。易溶鹽含量測(cè)定按本標(biāo)進(jìn)第31.2節(jié)各步驟進(jìn)行。
3）洗鹽方法：按式（7.2.4-3）計(jì)算，稱取干土質(zhì)量為30g的風(fēng)干試樣質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.01g，倒入500mL的錐形瓶中，加純水20mL，攪拌后用濾紙過濾或抽氣過濾，并用純水洗濾到濾液的電導(dǎo)率K20小于1000μS/cm（或?qū)?%酸性硝酸銀溶液和5%酸性氯化鋇溶液無白色沉淀反應(yīng)）為止，濾紙上的試樣按第4款步驟進(jìn)行操作。
2 稱取具有代表性風(fēng)干試樣200～300g，過2mm篩，求出篩上試樣占試樣總質(zhì)量的百分比。取篩下土測(cè)定試樣風(fēng)干含水率。
3試樣干質(zhì)量為30g的風(fēng)干試樣質(zhì)量按下式計(jì)算∶
當(dāng)易溶鹽含量小于1%時(shí)，
m0=30（1+0.01w0） (7.2.4-2)
當(dāng)易溶鹽含量大于、等于1%時(shí)，
(7.2.43)
式中 W——易溶鹽含量（%）。
4 將風(fēng)干試樣或洗鹽后在濾紙上的試樣，倒入500mL錐形瓶，注入純水200mL，浸泡過夜，然后置于煮沸設(shè)備上煮沸，煮沸時(shí)間宜為40min。
5 將冷卻后的懸液移入燒杯中，靜置1min，通過洗篩漏斗將上部懸液過0.075mm篩，遺留杯底沉淀物用帶橡皮頭研杵研散，再加適量水?dāng)嚢�，靜置lmin，再將上部懸液過0.075mm篩，如此重復(fù)傾洗（每次傾洗，最后所得懸液不得超過1000mL）直至杯底砂粒洗凈，將篩上和杯中砂粒合并洗入蒸發(fā)皿中，傾去清水，烘干，稱量并按本標(biāo)準(zhǔn)第7.1.4條3、4款的步驟進(jìn)行細(xì)篩分析，并計(jì)算各級(jí)顆粒占試樣總質(zhì)量的百分比。
B 將過篩懸液倒入量筒加入4%六偏磷酸鈉10mL，再注入純水至1000mL。
注∶對(duì)加入六偏磷酸鈉后仍產(chǎn)生凝聚的試樣應(yīng)選用其他分散劑。
7將攪拌器放入量筒中，沿懸液深度上下攪拌lmin，取出攪拌器，立即開動(dòng)秒表，將密度計(jì)放入懸液中，測(cè)記0.5、1、2、5、15、30、60、120和1440min時(shí)的密度計(jì)讀數(shù)。每次讀數(shù)均應(yīng)在預(yù)定時(shí)間前10～20s，將密度計(jì)放入懸液中。且接近讀數(shù)的深度，保持密度計(jì)浮泡處在量筒中心，不得貼近量筒內(nèi)壁。
8密度計(jì)讀數(shù)均以彎液面上緣為準(zhǔn)。甲種密度計(jì)應(yīng)準(zhǔn)確至0.5，乙種密度計(jì)應(yīng)準(zhǔn)確至0.0002。每次讀數(shù)后，應(yīng)取出密度計(jì)放入盛有純水的量筒中，并應(yīng)測(cè)定相應(yīng)的懸液溫度，準(zhǔn)確至0.5℃，放入或取出密度計(jì)時(shí)，應(yīng)小心輕放，不得擾動(dòng)懸液。
7.2.5 小于某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比應(yīng)按下式計(jì)算∶
1 甲種密度計(jì)∶
(7.2.5-1)
式中 X——小于某粒徑的試樣質(zhì)量百分比（%）;
md——試樣干質(zhì)量（g）;
CG——土粒比重校正值，查表7.2.5-1;
mT——懸液溫度校正值，查表7.2.5-2;
n——彎月面校正值;
CD——分散劑校正值;
R——甲種密度計(jì)讀數(shù)。
2 乙種密度計(jì)∶
(7.2.5-2)
式中 
——土粒比重校退值，查表7.2.5-1;
——懸液溫度校正值，查表7.2.5-2;
n′——彎月面校正值;
——分散劑校正值;
R′——乙種密度計(jì)讀數(shù);
Vx——懸液體積（=1000mL）;
ρw20——20℃時(shí)純水的密度（=0.998232g/m3）。
表7.2.5-1 土粒比重校正表
表7.2.5-2 溫度校正值表
|
懸液溫度℃ |
甲種密度計(jì)溫度校正值mT |
乙種密度計(jì)溫度校正值 |
懸液
溫度℃ |
甲種密度計(jì)溫度校正值mT |
乙種密度計(jì)溫度校正值 |
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
12.5
13.0
13.5
14.0
14.5
15.0
15.5
16.0
16.5
17.0
17.5
18.0
18.5
19.0
19.5
20.0 |
-2.0
-1.9
-1.9
-1.8
-1.8
-1.7
-1.6
-1.5
-1.4
-1.3
-1.2
-1.1
-1.0
-0.9
-0.8
-0.7
-0.5
-0.4
-0.3
-0.1
0.0 |
-0.0012
-0.0012
-0.0012
-0.0011
-0.0011
-0.0010
-0.0010
-0.0009
-0.0009
-0.0008
-0.0008
-0.0007
-0.0006
-0.0006
-0.0005
-0.0004
-0.0003
-0.0003
-0.0002
-0.0001
0.0000 |
20.5
21.0
21.5
22.0
22.5
23.0
23.5
24.0
24.5
25.0
25.5
26.0
26.5
27.0
27.5
28.0
28.5
29.0
29.5
30.0 |
+0.1
+0.3
+0.5
+0.6
+0.8
+0.9
+1.1
+1.3
+1.5
+1.7
+1.9
+2.1
+2.2
+2.5
+2.6
+2.9
+3.1
+3.3
+3.5
+3.7 |
+0.0001
+0.0002
+0.0003
+0.0004
+0.0005
+0.0006
+0.0007
+0.0008
+.0009
+0.0010
+0.0011
+0.0013
+0.0014
+0.0015
+0.0016
+0.0018
+0.0019
+0.0021
+0.0022
+0.0023 |
7.2.6 試樣顆粒粒徑應(yīng)按下式計(jì)算∶
(7.2.6)
式中d——試樣顆粒粒徑（mm））;
η——水的動(dòng)力粘滯系數(shù)（kPa·s×10-5），查表13.1.3;
GWT——T℃時(shí)水的比重;
ρWT——4℃時(shí)純水的密度（g/cm3）;
L——某一時(shí)間內(nèi)的土粒沉降距離（cm）;
t——沉降時(shí)間（s）；
g——重力加速度（cm/s2）。
7.2.7顆粒大小分布曲線，應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第7.1.7條的步驟繪制，當(dāng)密度計(jì)法和篩析法聯(lián)合分析時(shí)，應(yīng)將試樣總質(zhì)量折算后繪制顆粒分布曲線;并應(yīng)將兩段曲線連成一條平滑的曲線見本標(biāo)準(zhǔn)圖7.1.7。
7.2.8 密度計(jì)法試驗(yàn)的記錄格式見附錄D表D-10。
7.3 移液管法
7.3.1 本試驗(yàn)方法適用于粒徑小于0.075mm的試樣。
7.3.2 本試驗(yàn)所用的主要儀器設(shè)備應(yīng)符合下列要求∶
1 移液管（圖7.3.2）：容積25mL;
2燒杯∶容積50mL;
3天平∶稱量200g，最小分度值0.001g。
4 其他與密度計(jì)法相同。
7.3.3移液管法試驗(yàn)，應(yīng)按下列步驟進(jìn)行∶
1 取代表性試樣，粘土10～15g;砂土20g，準(zhǔn)確至0.001g，并按本標(biāo)準(zhǔn)第7.2.4條1～5款的步驟制備懸液。
2將裝置懸液的量筒置于恒溫水槽中，測(cè)記懸液溫度，準(zhǔn)確至0.5℃，試驗(yàn)過程中懸液溫度變化范圍為±0.5℃。并按本標(biāo)準(zhǔn)式（7.2.6）計(jì)算粒徑小于0.05、0.01、0.005、0.002mm和其他所需粒徑下沉一定深度所需的靜置時(shí)間（或查表7.3.3）。
3 用攪拌器沿懸液深度上、下攪拌 1min，取出攪拌器，開動(dòng)秒表，將移液管的二通閥置于關(guān)閉位置、三通閥置于移液管和吸球相通的位置，根據(jù)各粒徑所需的靜置時(shí)間，提前10s將移液管放入懸液中，浸入深度為10cm，用吸球吸取懸液。吸取量應(yīng)不少于25mL。
4 旋轉(zhuǎn)三通閥，使吸球與放液口相通，將多余的懸液從放液口流出，收集后倒入原懸液中。
5將移液管下口放入燒杯內(nèi)，旋三通閥，使吸球與移液管相通，用吸球?qū)乙簲D入燒杯中，從下口倒入少量純水，旋轉(zhuǎn)二通閥，使上下口連通，水則通過移液管將懸液洗入燒杯中。
6將燒杯內(nèi)的懸液蒸干，在105～110℃溫度下烘至恒量，稱燒杯內(nèi)試樣質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.001g。
7.3.4 小于某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比，應(yīng)按下式計(jì)算∶
(7.3.4)
式中 Vx——懸液總體積（1000mL）;
——吸取懸液的體積（=25mL）;
mx——吸取25mL懸液中的試樣干質(zhì)量（g）。
7.3.5顆粒大小分布曲線應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第7.1.7條繪制。當(dāng)移液管法和篩析法聯(lián)合分析時(shí)，應(yīng)將試樣總質(zhì)量折算后繪制顆粒大小分布曲線，并將兩段曲線連成一條平滑的曲線見本標(biāo)準(zhǔn)圖7.1.7。
7.3.6 移液管法試驗(yàn)的記錄格式見附錄D表D-11。
