1)目的和使用范围
本试验方法适用于现场测定细粒土、砂类土和砾类上的密度,试样的最大直径一般不得超过15 mm,测定密度层的厚度为150~200 mm。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(图1.8)。
2)试验准备
进行试验前,首先要标定筒下部圆锥体内的砂的质量以及量砂的单位质量。量砂为粒径0.25~0.5 mm清洁干燥的均匀砂。
图1.8 灌砂筒
(1)标定筒下部圆锥体内砂的质量的步骤
①在灌砂筒筒口高度上,向灌砂筒内装砂至距筒顶15 mm左右为止。称取装入筒内砂的质量m1,精确至1 g,以后每次标定及试验都应该维持装砂高度和质量不变。
②将开关打开,让砂自由流出,并使流出砂的体积与工地所挖试坑内的体积相当(可等于标定罐的容积),然后关上开关,称砂筒内余砂质量ms,精确至1 g。
③不晃动储砂筒的砂,轻轻地将灌砂筒移至玻璃板上,将开关打开让砂流出,直到筒内砂不再下流时,将开关关上,并细心地取走灌砂。
④收集并称量留在板上的砂或称量筒中的砂,精确至1 g,玻璃板上的砂就是填满锥体的砂,其质量为m2。
重复上述过程测量3次,取平均值。
(2)标定量砂的单位质量的步骤
①用水确定标定罐的容积V,精确至1 mL。
②在储砂筒中装入质量为m1 的砂,并将灌砂筒放在标定罐上,将开关打开,让砂流出。在整个过程中,不要碰动灌砂筒,直到砂不再下流时,将开关关闭。取下灌砂筒,称取筒内剩余砂的质量m3,精确至1 g。
③按下式计算填满标定罐所需砂的质量ma。
式中 ma——标定罐中砂的质量,g;
m1——装入灌砂筒内的砂的总质量,g;
m2——灌砂筒下圆锥体内砂的质量,g;
m3——灌砂入标定罐后,筒内剩余砂的质量,g。
④重复上述测量3次,取其平均值。
⑤按下式计算砂的单位质量。
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式中 γa——量砂的单位质量,g/m;
V——标定罐的体积,cm3。
3)试验方法要点
测试步骤如下:
①准备试验仪器。
②标定筒下部圆锥体内砂的质量。
③标定量砂的单位质量。
④选一块平坦表面,并清扫干净,面积不小于基板的面积。
⑤将基板放在平坦的表面上,当表面的粗糙度较大时,要考虑粗糙表面砂的质量。
⑥沿基板孔凿洞,并将洞内所有材料取出称重。
⑦灌砂,打开灌砂筒的开关,让砂流入试坑内。砂不流时,关闭开关,并称取灌砂筒内剩余砂的质量(图1.9)。
⑧计算试坑内砂的质量。
⑨测定试样的含水率。
⑩计算试坑内材料的湿密度、干密度。
图1.9 现场灌砂
4)试验说明和注意事项
①灌砂法是当前通用的方法,在很多国家的土工试验法和稳定土材料试验法中,都将灌砂法列为现场测定密度的主要方法,可用于测量各种土和路面材料的密度。
②标定罐的深度对砂的密度有影响,标定罐的深度减2.5 cm,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。
③储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5 cm,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。
④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。
⑤地表面处理要平整,表面粗糙时,一般宜放上基板,先测定粗糙表面消耗的量砂。
⑥在挖坑时,试坑周壁应笔直,避免出现上大下小或上小下大的情形。仔细收集洞中挖出的全部土或材料,勿使丢失,并采取措施保护其含水率不受损失。及时称取(可以分批称)洞中挖出的全部土或材料的质量,并取部分有代表性的样品做含水率试验用。剩下的重要一步是量测试洞的容积,或确定所挖出的全部土或材料的体积。
⑦灌砂时,检测厚度应为整个碾压厚度。
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