快速烘干法測(cè)定砂土及粉土含水率的試驗(yàn)研究★

馬好霞 羅 敏 王軍軍

(南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院，江蘇 南京 211156)

快速烘干法測(cè)定砂土及粉土含水率的試驗(yàn)研究★

馬好霞 羅 敏 王軍軍

(南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院，江蘇 南京 211156)

通過(guò)試驗(yàn)研究，闡述了快速烘干法測(cè)定土的含水率的試驗(yàn)方法步驟，并將快速烘干法與標(biāo)準(zhǔn)烘干法的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析，指出采用快速烘干法測(cè)定土的含水率是可行的，并且能夠提高工作效率。

快速烘干法，含水率，試驗(yàn)

測(cè)定土的含水率，為計(jì)算土的孔隙比、液性指數(shù)、飽和度以及土的其他物理、力學(xué)實(shí)驗(yàn)提供必要的數(shù)據(jù)，也為樁基承載力和路基壓實(shí)度提供必要的參數(shù)。土中的水分為結(jié)合水和自由水，結(jié)合水在溫度為150 ℃時(shí)才開(kāi)始蒸發(fā)，而自由水在達(dá)到100 ℃時(shí)已經(jīng)開(kāi)始變成氣體[1]。我們測(cè)土中的含水率主要是測(cè)其自由水的百分含量，由于砂土、粉土大部分為自由水，可以嘗試采用快速烘干法測(cè)含水率。

1 標(biāo)準(zhǔn)烘干法

標(biāo)準(zhǔn)烘干法是將有機(jī)質(zhì)含量少于5%，質(zhì)量在15 g～30 g的土樣放入105 ℃～110 ℃的電熱烘箱中烘到恒值時(shí)，所失去的水分和達(dá)恒重后的干土質(zhì)量比值，采用百分?jǐn)?shù)表示。其中砂性土不少于6 h，粘性土不少于8 h。采用公式ω=(m/md-1)×100%[1,4]計(jì)算。采用這種方法測(cè)得的結(jié)果很準(zhǔn)確，但是耗時(shí)多，為了快速控制、分析巖土工程試驗(yàn)的影響因素，提高工程進(jìn)度，除了采用微波法[2]外我們也可以采用快速烘干法測(cè)定土的含水率。

2 快速烘干法測(cè)土的含水率的實(shí)驗(yàn)研究

經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)優(yōu)選對(duì)比，初步選定溫度控制在135 ℃±1 ℃，烘干時(shí)間為90 min,這種方法定義為快速烘干法。對(duì)比試驗(yàn)用的是砂土、粉土，要求有機(jī)質(zhì)含量在5%以內(nèi)。

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器和原料

本次試驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備是101-A型電熱鼓風(fēng)干燥箱，技術(shù)參數(shù)：電源功率2 kW，溫度范圍0 ℃～300 ℃，靈敏度±1 ℃。

本實(shí)驗(yàn)采用30組實(shí)驗(yàn)樣品，取樣地點(diǎn)：江蘇徐州市、安徽靈璧縣、山東單縣。應(yīng)當(dāng)注意的是：砂土的質(zhì)量控制在30 g～40 g。對(duì)烘干后的試樣應(yīng)該先放在干燥器中冷卻后再稱量。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

把試驗(yàn)樣品放到溫度控制在135 ℃±1 ℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱，分別稱取在烘到60 min，90 min，120 min的干土質(zhì)量，計(jì)算含水率，與標(biāo)準(zhǔn)烘干法對(duì)比，得到最佳的烘干時(shí)間。

2.3 快速烘干法與標(biāo)準(zhǔn)烘干法的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析

表1 30組試樣含水率實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 %

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果表1和圖1可以看出，采用135 ℃測(cè)定含水率時(shí)，選擇90 min的烘干時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)烘干法測(cè)得的數(shù)據(jù)基本吻合，誤差保持在0.5%以內(nèi)，采用快速烘干法能大大節(jié)省時(shí)間，工作效率是標(biāo)準(zhǔn)烘干法的6倍，其效率提高十分明顯。

2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的回歸分析[3]

設(shè)y,x分別為標(biāo)準(zhǔn)烘干法和快速烘干法的含水率，y′，x′為其算術(shù)平均值，假定y與x的關(guān)系式為：y=a+bx。

b=Lxy/Lxx=1.040。

a=y′-bx′=-0.77。

標(biāo)準(zhǔn)烘干法與快速烘干法的關(guān)系式為:

y=1.040x-0.77。

其線性相關(guān)系數(shù)為：

剩余標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)系數(shù)為：

離散系數(shù)為：

Cr=S/y′=0.034。

由此可見(jiàn)，用快速烘干法測(cè)定粉土、砂土的含水率，換算到標(biāo)準(zhǔn)烘干法的數(shù)值，能夠滿足精度的要求。

3 在實(shí)際工程的應(yīng)用[5]

取被測(cè)試樣的粉土，按照工程要求測(cè)定最優(yōu)含水率和最大干密度，測(cè)得土的風(fēng)干含水率是5%，用塑限含水率估計(jì)最優(yōu)含水率為15.0%，分別取2 000 g風(fēng)干土共5份，按10.0%，12.0%，14.0%，15.0%，18.0%加水控制其含水率，擊實(shí)實(shí)驗(yàn)樣品最終獲得5組含水率指標(biāo)和濕密度指標(biāo)并推導(dǎo)其干密度。測(cè)得結(jié)果：含水率分別是8.9%，10.0%，11.9%，14.1%，15.5%，干密度(單位g/cm3)分別是：1.71，1.77，1.81，1.88，1.76，最大干密度是1.88 g/cm3，最優(yōu)含水率15.1%。完全符合實(shí)驗(yàn)測(cè)試要求，在本次工程中取得了良好的效果。

4 結(jié)語(yǔ)

由上面的對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際應(yīng)用知，采用快速烘干法測(cè)結(jié)合水比較少的砂土和粉土含水率是可行的，能大大提高工作效率，有資料提供了微波法快速測(cè)土的含水率，時(shí)間只是10 min左右[2]，但是由于微波爐的體積小，可測(cè)的土的數(shù)量少，而快速烘干法可以一次測(cè)多個(gè)土的含水率，我們可以根據(jù)具體的情況選擇具體的測(cè)試方法。

[1] 張欽喜.土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2005.

[2] 李 忠.微波爐法測(cè)定土樣含水率實(shí)踐初探[J].廣東土木與建筑，2002(5)：53-54.

[3] 龍永紅.概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)[M].北京：北京高等教育出版社，2001.

[4] GB/T 50123-1999,土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5] 張留俊，王福勝，李 剛.公路地基處理設(shè)計(jì)施工實(shí)用技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2004：21-22.

Research on rapidly drying method technology on measuring water ratio of sand and silt★

MA Hao-xia LUO Min WANG Jun-jun

(JinchengCollege,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing211156,China)

According to researches ontests, the paper illustrates the test method steps for the water ratio of sand and silt of the rapidly drying method, undertakes the comparative analysis of the experimental data of the rapidly drying method and standard drying method, and points out it is feasibleto adopt the rapidly drying method to test the water ratio of soil and it also can promote the efficiency.

rapidly drying method, water ratio, experiment

1009-6825(2014)28-0040-02

2014-07-25★：南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院2013年教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目

馬好霞(1985- )，女，碩士，助教； 羅 敏(1986- )，女，碩士，助教； 王軍軍(1986- )，男，碩士，助教

TU411

A