实验原理

试验一土的密度、含水量实验

实验名称：土的重度、含水量实验实验成绩：

实验组员：唐元振、谭君、肖丽、任佳颖、罗尧荣、张璟实验教师签名：

实验地点：城建西301 实验日期：2012年03月30日（下午）实验目的：

1.熟悉土工实验中环刀、天平等基本设备的操作方法；

2.通过本试验掌握土体的天然含水率试验方法，了解含水率指标在工程中的应用，并配合其它试验计算土的干密度、孔隙比及饱和度等其它指标；

3.通过本实验初步了解土体密度大小与土的松紧程度、压缩性、抗剪强度的关系。

实验原理：

土体中的自由水和弱结合水在105℃～110℃的温度下全部变成水蒸气挥发，土体粒质量不再发生变化，此时的土重为土颗粒质量加上强结合水质量，将挥发掉的水份质量与干土质量之比为土体含水率。即土体含水率是指土颗粒在105℃～110℃的温度下烘干至恒重时所失去的水份质量与烘干土质量的比值，用百分数表示。

单位体积土体质量称做土的密度，定义式为：

ρ0=m0/V (1—1)单位体积土体的重量称作土的重度：

γ= m0 g/V=ρ0g；（1—2）式式中：ρ0－土样湿密度（g/cm3）；

γ—土的天然重度；

m0－土样质量（g）；

V－土样体积（cm3）。

实验室内直接测量的密度为湿密度(对原状土称作天然密度)。

ω0=m w/m s（1—3）式中：ω0—土样含水率(％)；

m w—土体所失去水分的质量(g)；

m s—烘干后土颗粒质量(g)。

实验仪器设备（实验条件）：

1.酒精及酒精灯：燃烧烘干土样至干土样

2.天平：称量200g，最小分度值0.01g；

3.其它工具：铝盒2个(编号为X 610和A 162)、开土刀、干燥器、温度计等。

（a）环刀：内径61.8mm（3个）和79.8mm（1个），高20mm；

（b）其它工具：切土刀，玻璃板、钢丝锯，凡士林等

实验过程（内容、步骤、原始数据等）：

实验内容：

1.制作土样；

2．测定土的含水率；

3．测定土的重度。

实验步骤：

1.用感量0.01g 的天平称取铝盒和各环刀重量，记录铝盒和环刀的编号和重量；

2.取具有代表性的试样约15g （铝盒体积的1／4）放入铝盒内，（有机质土、砂类土和整体状构造冻土为50g ），称铝盒加湿土质量，准确至0.01g ，并记录铝盒号和盒加湿土质量。

3.倒入适量酒精于放有湿土样的铝盒，点燃烘干至酒精完全耗尽，并重复再做1次。称量已经过2次燃烧烘干至恒重的铝盒加干土的质量，准确至0.01g ，并记录。

4.（a ）取原状土或制备的扰动土样，整平两端，将环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上，将环刀垂直向下压至约刃口深处，用切土刀将士样切成略大于环刀直径的土柱后，边压边削，直至土样伸出环刀顶部，将环刀两端余土削平；

（b ）用铝盒中的代表性土样测定含水率；

（c ）擦净环刀外壁，称环刀加土的质量，准确至0.01g 。

原始数据：

密度实验数据见表1

表1 密度实验数据表

含水率实验数据见表2

表2 含水率实验数据表

实验结果（数据处理、结果分析、问题讨论及总结）：

计算土的重度和含水率

表1 密度实验结果表

计算如下:

序号 土样编号

环刀质量/g 环刀与土质量

/g

1 JG13-1 56.6

2 217.64

2 JG13-2 43.02 156.73

3 JG13-3 43.06 146.05

4 JG13-4 41.7

5 139.30 序号 铝盒编号

铝盒质量/g 铝盒与土、水质量/g 铝盒与土质量

/g

1 A78 8.40 12.89 11.98

2 A132 8.34 11.4

3 10.78

序号 土样编号 环刀质量/g 环刀与土质量/g 土质量/g 土重度/kN/m 3 平均重

度/kN/m 3

1 JG13-1 56.6

2 217.64 161.02 16.10 17.12

2 JG13-2 43.02 156.7

3 113.71 18.95 3 JG13-3 43.06 146.05 102.99 17.17 4

JG13-4

41.75

139.30

97.55

16.26

(217.64﹣56.62)*10/100=16.10 （156.73﹣43.02）*10/60=18.95 （146.05﹣43.06）*10/60=17.17

(139.30﹣41.75)*10/60=16.26 含水率实验数据见表2

表2 含水率实验数据表

计算如下：

ω=m w

/m S

=（m(铝盒与水、土质量)/m （铝盒与土的质量））—（m(铝盒与土质量)

—吗（铝盒质量））

按上式计算得：

%42.251

=w %64.262=w 2/)(21w w w

+=

2.结论：

经过实验分析计算，得出如下结论： (1).所实验土样含水率ω为26.02%; (2).所实验土样重度γ可取17.12kN/m 3； (3).同一地点的土也会有不同的含水率。

序号 铝盒编号 铝盒质量/g 铝盒与土、水质量/g 铝盒与土质量/g 含水率 平均含水率 1 A78 8.40 12.89 11.98 25.42% 26.02%

2

A132

8.34

11.43

10.78

26.64%

试验二土的液限、塑限试验

实验名称：土的液限、塑限实验实验成绩：

实验同组人：唐元振、谭君、肖丽、任佳颖、罗尧荣、张璟实验教师签名：

实验地点：城建西301 实验日期：2012年04月06日（下午）

实验目的：

1.熟悉土工实验中圆锥液限仪、天平等基本设备的操作方法；

2.通过本试验掌握土体的塑限试验方法，了解塑限指标在工程中的应用；

3.通过本试验掌握土体的液限试验方法，了解液限指标在工程中的应用。

实验原理：

粘性土的状态随着含水率的不同而不同，当含水率不同时，粘性土可分别处于固态、半固态、可塑态及流动状态，粘性土从一种状态转到另一种状态的分界含水率称为界限含水率。土从流动状态转到可塑状态的界限含水率称为液限w l。

土从可塑状态转到半固态状态的界限含水率称为塑限w p；土的塑性指数I p是指液限与塑限的差值，由于塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘性土特征的各种重要因素，因此，粘性土常按塑性指数进行分类。

圆锥仪液限试验：就是将质量为76g圆锥仪轻放在试样的表面，使其在自重作用下沉入土中，若圆锥体经过5s恰好沉入土中10mm深度，此时试样的含水率就是液限。

搓条法测塑限：滚搓法塑限试验就是用手在橡胶面上滚搓土条，当土条直径达3mm时产生裂纹并断掉，此时试样的含水率即为塑限。

实验仪器设备（实验条件）：

1.圆锥液限仪，组成：（1）质量为76g且带有平衡装置的圆锥，锤角30度，高25mm,距锥尖10mm处有环状刻度；（2）用金属材料或有机玻璃制成的试样体，直径不小于40mm,高度不小于20mm;(3)硬木或金属制成的平稳底座。

2.天平：称量200g，最小分度值0.01g。

3.铝制称量盒（编号为A180、A159、A44、X642）（4个）、调土刀、切土刀、调土碗（大小各1个）、铝制舀土盒（1个）等。

实验过程（内容、步骤、原始数据等）：

实验内容：

1.调制土样，圆锥液限仪测量液限；

2.调制土样，搓条测量塑限。

实验步骤：

一、圆锥仪测量液限：

（1）称量铝制称量盒（编号为A159、A44）的质量；(m0)

（2）用铝制舀土盒装适量土样至大调土碗中，用小调土碗装好水，并倒适量水至土样中，用调土刀充分搅拌均匀；

（3）将调好的湿土样取出适量，装满试样体后用切土刀刮去余土使土样与杯口齐平，并将试样放在底座上（注意盒中土不要留有空隙）。

（4）将圆锥仪擦拭干净，两手捏住圆锥仪手柄，保持锥体垂直，当锥尖与试样表面正好接触时，松手让锥体自由沉入土中。

（5）放锥5s 后，锥体入土深度恰好为10mm 的圆锥环状刻度线处，此时的含水率即为液限，否则，要将试样土全部取出，放在大调土碗中，若大于10mm,则要加适量土，若小于10mm ，则要加适量水，重复步骤（3）、（4），直至正好没入土中10mm.

（6）取出锥体，用调土刀挖取锥孔附近土样大约15g(大约占铝盒的1／4),放入A159、A44称量盒中，然后称铝盒加湿土质量，准确至0.01g ，并记录铝盒号和盒加湿土质量。（

)2

m

（7）倒入适量酒精于放有湿土样的铝盒中，点燃烘干至酒精完全耗尽，并重复再做1次。称量已经过2次燃烧烘干至恒重的铝盒加干土的质量，准确至0.01g ，并记录。（

)1

m

%

1000

11

2?--=

m m m m w L

L w -液限（%），精确至0.1%； 1m -干土加称量盒质量（g ）； 2m -湿土加称量盒质量（g ）； 0m -称量盒质量（g ）

。

二、搓条法测塑限：

（1）称量铝制称量盒（带盖）（编号为A103）的质量；（

m 0

）

（2）用铝制舀土盒装适量粉干土样至小调土碗中，用大调土碗装好水，并倒适量水至土样中，用调土刀充分搅拌均匀；

（3）将制备好的试样用手在橡皮板上用力揉搓，当土条搓至3mm 直径时，仍未产生裂缝或断裂，表示试样含水率高于塑限，应该再揉搓一会；或者土条直径在大于3mm 时已经开始断裂，表示试样的含水率低于塑限，应重新加水取样揉搓，直至土条直径达3mm 时产生裂纹并断掉时。

（4）取直径3mm 且有裂纹的土条大约15g(大约占铝盒的1／4),放入X647、A180称量盒中，然后称铝盒加湿土质量，准确至0.01g ，并记录铝盒号和盒加湿土质量。（

m 2

）

（5）倒入适量酒精于放有湿土样的铝盒中，点燃烘干至酒精完全耗尽，并重复再做1次。称量已经过2次燃烧烘干至恒重的铝盒加干土的质量，准确至0.01g ，并记录。（

m 1

）

%

1000

11

2?--=

m m m m w p

p

w -塑限（%），精确至0.1%；

1m -干土加称量盒质量（g ）； 2m -湿土加称量盒质量（g ）； 0m -称量盒质量（g ）

。

原始数据：

液限实验数据见表1

表1 液限实验数据表

塑限实验数据见表2

表2塑限实验数据表

实验结果（数据处理、结果分析、问题讨论及总结）：

1.计算土的液限与塑限：

表1 液限实验结果表

序号 铝盒编号 铝盒质量/g 铝盒与土、水质量/g 铝盒与土质量/g 土质量/ g 水质量/ g 含水率(%) 平均

1 A159 4.98 9.55 8.34 3.36 1.21 35.98 36.0%

2

A44

5.16

11.42

9.76

4.6

1.66

36.09

计算如下：

液限L w =［（9.55-8.34）/（8.34-4.98）］*100%=35.98%（A159）

A44同上

2/%)09.36%98.35(+=w

L

=36.0

序号 铝盒编号

铝盒质量/g 铝盒与土、水质量/g 铝盒与土

质量/g

1 A159 4.98 9.55 8.34

2 A44 5.16 11.42 9.76

序号 铝盒编号

铝盒质量/g 铝盒与土、水质量/g 铝盒与土质量

/g

1 X64

2 7.60 13.44 12.48

2 A180 5.15 7.84 7.36

表2塑限实验数据表

计算如下： 塑限

p

w =（19.67%+21.72%）/2=20.7%

2.计算土样塑性指数I P 和液性指数I L 塑性指数I P =36.0—20.7=15.3

液性指数I L =(26.02-20.7)/( 36.0—20.7)=0.35

结论：

经过实验分析计算，得出如下结论：

(1).所实验土样液限为36.0%,土样塑限为20.7%；

(2).塑性指数为15.3，试样土名为粘土; 液性指数为0.35，试验土样处于可塑状态。 (3).通过本实验我们了解到土体的不同状态下具有不同的含水率，也了解到液限和塑限的基本定义。

⑷．液性指数在建筑工程中可作为确定粘性土承载力的重要指标。

IL=(ω-ωp)/(ωL -ωp)。 ω：土的实际含水量

ωp ：塑性界限含水量，即粘性土处于塑性状态与半固体状态之间的界限含水量 ωL ：粘性土处于液态与塑性状态之间的界限含水量

液性指数≤0 坚硬 ；0< 液性指数≤0.25 硬塑 ；0.25< 液性指数≤0.75 可塑 ；0.75<液性指数≤1 软塑 ；液性指数>1 流塑。

液性指数与土的类别及含水量有关，同一种土，含水量越大则液性指数越大，土质越软。

粘性土有缩限、塑限和液限等几个分界线，当含水量小于缩限时土体处于固态，且体积不再再发生变化，当处于缩限和塑限之间时土体体积随含水量减小体积变化，仍处于固态，当土体含水量处于塑限和液限之间时，土体具有可塑性，即可以塑造出各种形状，当土体含水量小于液限时，土体处于流动状态，即土体具有可流动性。分别对应上面的坚硬、硬塑、可塑和软塑、流塑。

序号 铝盒编号 铝盒质量/g 铝盒与土、水质量/g 铝盒与土质量/g 土质量/ g 水质量/ g 含水率(%) 平均 1 X642 7.60 13.44 12.48 4.88 0.96 19.67 20.7%

2 A180

5.15

7.84

7.36

2.21

0.48

21.72

试验三土的直剪实验

实验名称：土的直剪实验实验成绩：

实验同组人：唐元振、谭君、肖丽、任佳颖、罗尧荣、张璟实验教师签名：

实验地点：城建西302 实验日期：2012年04月13日（下午）

实验目的：

1.熟悉土工实验中直剪仪、测力计、环刀等基本设备的操作方法；

2.通过本试验掌握土体的抗剪强度，了解土体的抗剪强度指标在工程中的应用。直剪试验就是直接对试样进行剪切的试验，是测定土的抗剪切的一种常用方法，本实验采用3个试样，分别在不同的垂直压力p下，施加水平剪切力，测得试样破坏时的剪应力τ，然后根据库仑定理确定土的抗剪强度参数内摩擦角和粘聚力c。

实验仪器设备（实验条件）：

1.直剪仪：采用应变控制式直接剪切仪，由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计以及位移量测系统等组成。加压设备采用杠杆传动。编号为WI-3。

2.测力计：采用应变圈，量表为百分表（编号为53，系数k=1.31）。

3.环刀：内径61.8mm（3个），高20mm，即3个体积均为60cm3；

4.其他工具：切土刀、滤纸、透水石等。

实验过程（内容、步骤、原始数据等）：

实验内容：

1.取出预先制作的土样；

2.测定土的抗剪强度参数内摩擦角υ和粘聚力c。

实验步骤：

1.取出剪切盒，对准上下盒，插入固定销钉，在下盒内顺次放洁净的一块透水石及一张滤纸。

2.将盛有试样的环刀平口朝下，刀口朝上，在试样上表面放一张滤纸及一块透水石，对准剪切盒的上盒，然后将试样通过透水石徐徐压入剪切盒底，移去环刀。

3.调节加压设备:转动平衡锤，使得杠杆水平。

4.在两道滑槽中各放入4粒小钢珠，再将已经装好土样的剪切盒置于钢珠上，并在剪切盒上依次放上一粒大钢珠及加压框架。

5.安装好量力计，徐徐转动手轮，使上盒端恰好与量力计恰好接触。

6. 在垂直加压设备处加上0.75kg砝码（相当于100kPa的压强作用）后立即拔去销钉，以每10秒一转的速度匀速转动手轮，每转一圈记下一个读数，直至量力环读数不再前进或有倒退，即说明试样已被剪破，如读数一直缓慢增加，说明不出现峰值和终值，则试验只需转20圈，记下20个读数。

7.剪切结束后，尽快移去砝码、加压框架等，取出剪切盒中的土样，将其内部清理干净，吸去积水。

8.另装试样，重复以上步骤，测定其他两种垂直荷载（200kPa，300kPa）下的土样抗剪强度，将数据进行统计计算。

原始数据：

抗剪强度实验数据见表1

表1 抗剪强度实验数据

100kPa 200kPa 300kPa

1 3.5 4.5 8.2

2 7.0 9.0 19.0

3 12.0 13.5 28.0

4 16.0 18.0 37.0

5 19.5 22.2 44.2

6 22.5 26.5 50.5

7 26.0 30.0 56.5

8 29.0 34.5 60.5

9 31.2 37.8 64.5

10 34.0 41.5 68.0

11 35.5 44.5 71.0

12 37.5 48.0 72.8

13 40.0 50.0 75.7

14 42.0 51.5 78.0

15 44.0 55.0 81.0

16 45.0 57.5 83.5

17 46.0 60.0 85.0

18 47.5 62.5 86.5

19 48.2 66.0 88.0

20 50.0 69.0 90.0

实验结果（数据处理、结果分析、问题讨论及总结）：

1.计算土的抗剪强度

仪器编号WI-3

试样面积（cm2）60

垂直压力p(kPa) 100 200 300

量力环最大变形R（0.01mm）50.0 69.0 90.0

量力环号码53#

量力环系数K（kPa/0.01mm） 1.31

抗剪强度τ=KR(kPa) 65.5 90.4 117.9

抗剪强度指标

C=38kPa υ=14.7°

由库仑公式可知：

τ=C+δtanυ

上式为一直线方程，对于本实验三个土样剪切实验数据，由最小二乘法得

tan υ=(3∑σi τi -∑σi ∑τi )/?=[3(100*65.5+200*90.4+300*117.9)-(100+200+300) *(65.5+90.4+117.9)] /60000= 0.262

C=∑τi /3- tan υ*∑σi /3 = (65.5+90.4+117.9) /3- 0.2646*（100+200+300）/3=38.867

式中，?=3∑σi 2-(∑σi )2=3*（1002+2002+3002）-（100+200+300）2=60000。

抗剪强度与法向应力 σ（kpa ） 100 200 300

τ

65.5 90.4 117.9

抗剪强度-法向应力关系图如下：

抗剪强度与法相应力的关系

y = 0.262x + 38.867

20406080100120

140法向应力σ(kpa)

抗剪强度τ(k p a )

t

线性 (t)

经过实验分析计算，得出如下结论：

(1).所实验土样中粘聚力c 为38kPa ，土的内摩擦角υ为14.7°；

(2).土的抗剪强度决定了土体承受外部及自身荷载的能力，因而在地基、边坡、各类工程问题中，土的抗剪强度具有极其重要的意义。

试验四土的压密实验

实验名称：土的压密实验实验成绩：

实验同组人：唐元振、谭君、肖丽、任佳颖、罗尧荣、张璟实验教师签名：

实验地点：城建西301 实验日期：2012年04月18日（晚上）

实验目的：

1.熟悉土工实验中固结仪等基本设备的操作方法；

2.通过本试验掌握土体的压缩模量和压缩系数的测定方法，了解压缩模量和压缩系数指标在工程中的应用。

实验原理：

土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的性能。土的压缩可以认为只是由于土中孔隙体积的缩小所致（此时孔隙中的水或气体将被部分排出），至少土粒与水两者本身的压缩性则极微小，可以不考虑。

实验仪器设备（实验条件）：

1.固结仪：包括压缩容器和加压设备两部分；

2.环刀：高度h=20mm,底面积A=50cm2；

3.测微表：量程10mm，精度0.01mm;

4.天平：最小分度值为0.01g。

5.其他工具：滤纸、透水石、砝码、玻璃板、秒表等。

实验过程（内容、步骤、原始数据等）：

实验内容：

1.测定土的压缩系数；

3.测定土的压缩模量。

实验步骤：

1.将试验前已经做好的试样土从保湿缸中取出；

2. 调节加压设备:转动平衡锤，使得杠杆水平。

3. 在固结仪的固结容器内依次放上一块透水石和一张滤纸，再装上带有试样的切土环刀（刀口向下），在土样上端贴上一张滤纸，放上一块透水石，然后将试样通过透水石徐徐压入固结容器底，移去环刀。

4.加上加压活塞以及定向钢球，将装有土样的压缩部件放到框架内上横梁下，转动测微表架，使得测微表表脚接触框架上横梁上表面，再将测微表上的长针调整至零，读出此时测微表初读数（调到3也可以方便读数）。

5.依次加上砝码吊盘以及0.125kg、0.3125kg、0.625kg的砝码，相当于给土样加上50kpa 的正应力。

6.记录每隔0、1、3、7、12分钟测微表的读数，一组数据记录完毕后，再在原来荷载基础上加上1.25kg的砝码(此时相当于100kpa的正应力作用于土样)，重新计时，再次记录好相应时间的读数，同理，记录完第二组数据后，再加上2.5kg的砝码(此时相当于200kpa

的正应力作用于土样)，记录好第三组数据。

7.实验结束后，必须先卸下测微表，然后卸掉砝码，升起加压框架，移出压缩仪器，取出试样后将仪器擦洗干净，记录数据并进行处理。

原始数据：

实验数据见表1

表1实验数据表

t(min) p(kPa) 50 100 200

0 600.0 588.0 559.8

1 589.0 564.7 516.0

3 588.5 562.5 514.7

7 588.0 561.0 514.2

12 588.0 559.8 514.0

总变形s（mm）0.12 0.402 0.86

实验结果（数据处理、结果分析、问题讨论及总结）：

1.计算土的初始孔隙比e0,假定此土样d s=

2.70,仪器变形为0，且由实验一知道试样干

密度p d=p/(1+w)=1.712/(1+0.2602)=1.359g/cm3

则依公式e0=d s/p d-1=2.70/1.359-1=0.987

2.依公式e= e0-s(1+ e0) /h计算

0.987-0.12（1+0.987）/20=0.975

0.987-0.402（1+0.987）/20=0.947

0.987-0.86（1+0.987）/20=0.902

p(kpa)050100200

e0.9870.9750.9470.902

由数据绘出下图：

e-p曲线

0.89

0.90.910.920.930.940.950.960.970.980.9910

50

100150200

250

荷载p(kpa)

空隙比e

e

则计算如下

压缩系数a 1-2=（0.947-0.902）/（200-100）=0.45MPa -1

, 压缩模量E S =（1+e 1）/a 1-2=(1+0.947)/0.45=4.748MPa

2.结论：

经过实验分析计算，得出如下结论：

(1). 所试验土样压缩系数a 1-2为0.45MPa -1

,压缩模量 E S 为4.748MPa ,该结果表明试样属于中压缩性土;

(2).土的压缩式由于土的空隙体积减小所引起的。。

无侧限抗压强度试验

一、目的与适用范围

本试验方法用于测定无机结合料稳定土（包括稳定细粒土、中粒土和粗粒土）试件的无侧限抗压强度。本试验方法包括：按照预定干密度用静力压实制备试件以及用锤击法制备试件。试件都是高﹕直径＝1﹕1的圆柱体。应该尽可能用静力压实法制备等于干密度的试件。也可为路面施工中无机结合料细粒土、中粒土和粗粒土配合比设计提供数据，同时也可用此方法检验路面结构强度是否满足要求。

二、仪器设备

1、圆孔筛：孔径40㎜、25㎜（或20㎜）及5㎜的筛各一个。

2、试模：适用于下列不同土的试模尺寸为：

细粒土（最大粒径不超过10㎜）：试模的直径×高＝50㎜×50㎜；

中粒土（最大粒径不超过25㎜）：试模的直径×高＝100㎜×100㎜；

粗粒土（最大粒径不超过40㎜）：试模的直径×高＝150㎜×150㎜。

3、脱模器。

4、反力框架：规格为400kN以上。

5、液压千斤顶：200-1000kN。

6、夯锤和导管。

7、恒温恒湿箱。

8、水槽：深度应大于试件高度50㎜。

9、路面强度仪。

10、天平：感量0.01ｇ。

11、台秤：称量10㎏，感量5ｇ。

12、量筒、拌和工具、漏斗、大小铝盒、烘箱等。100

三、试验步骤

（一）试验准备

将有代表性的风干土试样（必要时也可以在50℃烘箱内烘干），

用木锤或木碾捣碎，但应避免破碎粒料的原粒径。将土过筛并进行分类。如试样为粗粒土，则除去大于40㎜的颗粒备用；如试样为中粒土，则除去大于25㎜或20㎜的颗粒备用；如试样为细粒土，则除去大于10㎜的颗粒备用。

在预定做试验的前一天，取有代表性的试样测定其风干含水量。对细粒土，试样的质量应不少于100ｇ，对于粒径小于25㎜的中粒土，试样的质量应不少于1000ｇ；对于粒径小于40㎜的粗粒土，试样的质量应不少于2000ｇ。

用击实试验法确定无机结合料的最佳含水率和最大干密度。

（二）试件制作步骤

1、对试件的要求

对于同一无机结合料剂量的混合料，应在相同试验状态下做规定数量的试件；无机结合料稳定细粒土至少制作6个试件；无机结合料稳定中粒土和粗粒土至少分别制作9个和13个试件。

2、制作步骤

称取一定数量的风干土并计算干土的质量，其数量随试件大小而变。对于50㎜×50㎜的试件，1个试件约需干土180-210ｇ；对于100㎜×100㎜的试件，1个试件约需干土1700-1900ｇ；对于150㎜×150㎜的试件，1个试件约需干土5700-6000ｇ。

对于细粒土，可以一次称取6个试件的土；对于中粒土，可以一次称取3个试件的土；对于粗粒土，一次只称取一个试件的土。

将称好的土放在长方盘（约400㎜×600㎜×70㎜）内。向土中加水，对于细粒土（特别是粘粒土）使其含水量较最佳含水率小3%，对于中粒土和粗粒土可按最佳含水率加水。将土和水拌和均匀后放在密闭容器内浸润备用如为石灰稳定土和水泥、石灰综合稳定土，可将石灰和土一起拌匀后进行浸润。

浸润时间：粘粒土12-24h，粉性土6-8h，砂性土、砂砾土、红土砂砾、级配砂砾等可以缩短到4h左右；含土很少的未筛分碎石、砂粒及砂可以缩短到2h。

注：应加的水量可按下式计算：

-×0.01

式中:——混合料中应加的水量(ｇ)；

——混合料中素土（或集料）的质量，（ｇ）；其含水率为（风干含水率），%；

——混合料中水泥或石灰的质量(ｇ)；其原始含水率为 (％)；(水泥的通常很小,也可忽略不计)；

要求达到的混合料的含水率(％)。

在浸润过的试料中,加入预定数量的水泥或石灰并拌和均匀。在拌和过程中,应将预留3%的水(对于细粒土)加入土中,使混合料的含水率达到最佳含水率。拌和均匀的加有水泥的混合料应在在1h内按下述方法制成试件,超过1h的混合料应该作废。其它结合料稳定土,混合料虽不受限制,但也应尽快制成试件。

3、按预定的干密度制件

用反力框架和液压千斤顶制件。制备一个预定干密度的制件,需要的稳定土混合料数量m1(g)随试模的尺寸而变。

m1=V(1+ω)

式中: V---试模的体积，cm3 ；

ω---稳定土混合料的含水率，%；

---稳定土试件的干密度,g/cm3。

事先在试模的内壁及上下压柱的底面涂一薄层机油。将试模的下压柱放入试模的下部,外露2cm左右。将称量的规定数量m1(g)的稳定土混合料分2-3次灌入试模中(利用漏斗),每次灌入后用夯棒轻轻均匀插实。如制作的是50mm×50mm小试件,则可将混合料一次倒入试模中。然后将上压柱放入试模内,应使其外露2cm左右(即上下压柱露出试模外的部分应该相等)。

将整个试模(连同上下压柱)放到反力框架内的液压千斤顶上(液压千斤顶下应放一扁球座).加压直到上下压柱都压入试模为止。维持压力1min。解除压力后,拿去上压柱,并放到脱模器上将试件顶出(利用千斤顶和下压柱)。称出试件的质量 m2,小试件准确到1g; 中试件准确到2g;大试件准确到5g。然后用游标卡尺量出试件的高度,准确到0.1mm。

用击锤制件,步骤同前。只是用击锤(可以利用做击实试验的锤,但压柱顶面需要垫一块牛皮或胶皮,以保护锤面和压柱顶面不受损伤)将上下压柱打入试模内。

（三）养生

试件从试模内脱出并称量后,应立即放到密封湿气箱和恒温室内进行保温保湿养生。但中试件和大试件应先用塑料薄膜包裹。有条件时,可封蜡保湿养生。养生时间根据需要而定,作为工地控制,通常只取7d。整个养生期间的温度,在北方地区应保持20±2℃,在南方地区应保持25±2℃。

养生期的最后一天,应将试件浸泡在水中,水的深度应使水面在试件顶上约2.5cm, 在浸泡水中之前,应再次称试件的质量m3。在养生期间,试件的质量损失应该符合下例规定:小试件不超过1g; 中试件不超过4g;大试件不超过10g。质量损失超过此规定的试件,应该作废。

（四）试验

⑴将已浸水一昼夜的试件从水中取出,用软的旧布吸去试件表面的可见自由水,并称试件的质量m4。

⑵用游标卡尺量出试件的高度,准确到0.1mm。

⑶将试件放在路面材料强度试验仪的升降台上(台上先放一扁球座),进行抗压试验。试验过程中,应使试件的形变等速增加,并保持形变速率约为1mm/min 。记录试件破坏时的最大压力p(N)。

⑷从试件内部取有代表性的样品(经过打破),测定其含水率ω1。

四、结果整理

试件的无侧限抗压强度RC用下列相应的公式计算：

对于小试件 RC=P/A=0.00051P(MPa)

对于中试件 RC=P/A=0.000127P(MPa)

对于大试件 RC=P/A=0.000057P(MPa)

式中:P---试件破坏时的最大压力,N;

A---试件的截面积(A=,D为试件直径,mm)。

五、精密度或允许差:

若干次平行试验的偏差系数Cv(%)应符合下列规定:

小试件不大于10%;

中试件不大于15%;

大试件不大于20%。

六、注意事项

1、结合料剂量太低不能成为半刚性材料，剂量太高则刚度太大，容易脆裂。

2、水泥可提高早期强度，石灰可使刚度不会太大，掺入一定量的粉煤灰可以降低收缩系数。

3、采用重型击实试验确定的最佳含水率和最大干密度要准确无误。

4、制备试件时同批试件的质量必须准确。（质量如有差异，则密度也就不相同，最终影响到强度）

5、对于水泥稳定土的制件必须在规定的时间内完成。

6、制件静压中的每个试件的压力维持时间应相等。

7、试件量高时需在同截面两垂直方向进行量取。

8、试件从养护水槽取出后应尽快擦干试件表面的水分进行试验，以免试件内部的湿度发生显著变化。

9、试验应按规定加荷速度连续而均匀加荷，直至试件破坏

七、试验记录

试件尺寸

（㎝）养生龄期（d）

混合料名

称加载速度（㎜／min）

结合料剂量（%）最大干密度（ｇ/㎝3）

试件压实度（%）最佳含水量（%）

试件号

试件制备方法

制件日期

试验日期

养生前试件质量ｇ

浸水前试件质量ｇ

浸水后试件质量ｇ

养生期间的质量

ｇ

损失

吸水量ｇ

养生前试件的高

mm

度

浸水后试件的高

mm

度

百分表初读数

百分表终读数

读数差

量力环系数kN/0.01mm 试验的最大压力 N

无侧限抗压强度 MPa

备注

回弹模量是指路基，路面及筑路材料在荷载作用下产生的应力与其相应的回弹应变的比值，土基回弹模量表示土基在弹性变形阶段内，在垂直荷载作用下，抵抗竖向变形的能力，如果垂直荷载为定值，土基回弹模量值愈大则产生的垂直位移就愈小；如果竖向位移是定值，回弹模量值愈大，则土基承受外荷载作用的能力就愈大，因此，路面设计中采用回弹模量作为土基抗压强度的指标。

确定回弹模量的方法

现场实测法、室内试验法、换算法、查表法。

回弹模量测试步骤

（1）用千斤顶开始加载，注视测力环或压力表，至预压0.05MPa，稳压1min，使承载板与土基紧密接触，同时检查百分表的工作情况是否正常，然后放松千斤顶油门卸载，稳压1min，将指针对零或记录初始读数。

（2）测定土基的压力--变形曲线。用千斤顶加载采用逐级加载卸载法，用压力表或测力环控制加载量，荷载小于0.1MPa时，每级增加0.02MPa，以后每级增加0.04MPa 左右。为了使加载和计算方便，加载数值可适当调整为整数。每次加载至预定荷载后，稳定1min，立即读记两台弯沉仪百分表数值，然后轻轻放开千斤顶油门卸载至0，待卸载稳定1min后，再次读数，每次卸载后百分表不再对零。当两台弯沉仪百分表读数之差小于平均值的30%时，取平均值。如超过30%，则应重测。当回弹变形值超过1mm时，即可停止加载。

（3）各级荷载的回弹变形和总变形，按以下方法计算：

回弹变形L=（加载后读数平均值一卸载后读数平均值）×弯沉仪杠杆比

总变形L‘=（加载后读数平均值一加载初始前读数平均值）×弯沉仪杠杆比

（4）测定汽车总影响量a。最后一次加载卸载循环结束后，取走千斤顶，重新读取百分表初读数，然后将汽车开出10m以外，读取终值数，两只百分表的初、终读数差之平均值即为总影响量。

（5）在试验点下取样，测定材料含水量。取样数量如下：

最大粒径不大于4.75mm，试样数量约120g；

最大粒径不大于19mm，试样数量约250g；

最大粒径不大于31.5mm，试样数量约500g.

（6）在紧靠试验点旁边的适当位置，用灌砂法或环刀法及其他方法测定土基的密度。