砂的相对密度检测

相对密度是砂土处于最松状态的孔隙比与天然状态孔隙比之差和最松状态的孔隙比与最紧密状态的孔隙比之差的比值。

相对密度是砂性土紧密程度的指标,对于建筑物和地基的稳定性,特别是在抗震稳定性方面具有重要的意义。密实的砂,具有较高的抗剪强度及较低的压缩性,在震动情况下液化的可能性小;而松散的砂,其稳定性差,压缩性高,对于饱和的砂土,在震动情况下,还容易产生液化。

砂土的密实程度在一定程度上可用其孔隙比来反映,但砂土的密实程度并不单独取决于孔隙比,在很大程度上还取决于土的颗粒级配。颗粒级配不同的砂土即使具有相同的孔隙比,但由于土的颗粒大小的不同,颗粒排列不同,所处的密实状态也会不同。为了同时考虑孔隙比和颗粒级配的影响,引入砂土相对密度的概念来反映砂土的密度。

1砂相对密度试验

砂的相对密度涉及到砂土的最大孔隙比、最小孔隙比及天然孔隙比,砂的相对密度试验就是进行砂的最大孔隙比(或最小干密度)试验和最小孔隙比(或最大干密度)试验,适用于粒径不大于5mm,且粒径2~5mm的试样质量不大于试样总质量15%的土。

2仪器设备

1) 500ml量筒及内径600mm的1000ml量筒;

2) 颈管的内径为 1.2cm 的长颈漏斗,颈口应磨平;

3) 直径 1.5cm 的锥形塞,并焊接在铁杆上;

4) 砂面拂平器所示;

5) 橡皮板;

6) 称量 1000g、最小分度值1g的天平;

7) 金属圆筒,有两种:一种容积250ml、内径为5cm;另一种容积1000ml、内径为10cm,高度均为12.7cm,附护筒;

8) 振动叉;

9) 击锤,锤质量1.25kg,落15 cm,锤直径5 cm。

3试验步骤

1)砂的最大孔隙比(最小干密度)检测

(1) 漏斗法

①称取代表性的烘干或充分风干试样1.5kg,用手搓揉或用圆木在橡皮板上碾散,并拌和均匀。

②将锥形塞杆自长颈漏斗下口向上穿入,并向上提起,以使锥底堵住漏斗

管口,一并放入容积1000ml 的量筒内,并使其下端与量筒底接触。

③称取试样700g,分数次均匀缓慢地倒入漏斗中,将漏斗和锥形塞杆同时

提高,然后下移塞杆,使锥体略离开管口,管口应经常保持高出砂面约1~2cm的距离,从而使试样缓慢且均匀颁布地落入量筒中。

④试样全部松散地落入量筒后,取出漏斗和锥形塞,用砂面拂平器将砂面拂平,然后测记试样体积,估读至5ml。

(2) 量微筒法

在漏斗法试验测记试样体积后,紧接着用手掌或橡皮板堵住量筒口,将量筒倒转,然后缓慢地转回到原来位置,如此重复数次后,再记下试样在量筒内所占体积的最大值,估读至5ml。

取漏斗法和量筒法两种方法中测得的较大试样体积值,并计算最小干密度及最大孔隙比。砂的最大孔隙比(最小干密度)试验必须进行两次平行测定,两次测定的密度差值不得大于0.03g/cm3,并取两次测值的平均值。

2)砂的最小孔隙比(最大干密度)试验

(1) 称取代表性试样2000g,拌匀,分3次倒入金属圆筒内,且为圆筒容积的1/3,试样每次倒入圆筒后,先用振动叉以每分钟150~200次的速度各敲打圆筒两侧,并在同一时间内以每分钟30~60次的速度用击锤锤击试样表面,直至试样体积不变为止(一般需15~10ml),如此重复第二层和第三层。

(2) 振毕后,取下护筒,并且修土刀齐圆顶面刮平试样,然后称圆筒内和试样的总质量,计算出试样质量,准确至1g,并记录试样体积。

砂的最小孔隙比(最大干密度)试验必须进行两次平行测定,两次测定的密度差值不得大于0.03g/cm3,并取两次测值的平均值。

4成果整理

测试结果应按下列式计算:

1)最小与最大干密度

ρdmin=mdVmax

ρdmax=mdVmin

式中ρdmin—最小干密度(g/cm3);计算至0.01 g/cm3;

ρdmax—最大干密度(g/cm3);计算至0.01 g/cm3;

md—试样干质量(g);

Vmax—最松散状态的试样体积(cm3);

Vmin—最密实状态的试样体积(cm3)。

2)最大与最小孔隙比

emax=ρsρdmin-1

emin=ρsρdmax-1

式中 emax—最大孔隙比;

emin—最小孔隙比;

ρs—土的颗粒密度(g/cm3)。

3)相对密度

Dr=emax-e0emax-emin

Dr=ρdmaxρd-ρdminρdρdmax-ρdmin

式中 Dr—相对密度,计算至0.01;

e0—天然孔隙比或填土的孔隙比;

ρd—天然干密度或填土的干密度(g/cm3)。

4)最小干密度与最大干密度均应进行平行测定,平行差值不得大于0.03 g/cm3,取算术平均值。平行测定的差值大于允许差值时,应重新进行侧定。

5)记录表格应符合《铁路工程土工试验规程》TB 10102-2010中表11.2.6的要求。砂的相对密度检测

相对密度是砂土处于最松状态的孔隙比与天然状态孔隙比之差和最松状态的孔隙比与最紧密状态的孔隙比之差的比值。

相对密度是砂性土紧密程度的指标,对于建筑物和地基的稳定性,特别是在抗震稳定性方面具有重要的意义。密实的砂,具有较高的抗剪强度及较低的压缩性,在震动情况下液化的可能性小;而松散的砂,其稳定性差,压缩性高,对于饱和的砂土,在震动情况下,还容易产生液化。

砂土的密实程度在一定程度上可用其孔隙比来反映,但砂土的密实程度并不单独取决于孔隙比,在很大程度上还取决于土的颗粒级配。颗粒级配不同的砂土即使具有相同的孔隙比,但由于土的颗粒大小的不同,颗粒排列不同,所处的密实状态也会不同。为了同时考虑孔隙比和颗粒级配的影响,引入砂土相对密度的概念来反映砂土的密度。