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T0111-1993灌砂法

1 目的和适用范围
本试验适用于现场测定路基土的密度。试样最大粒径不得超过60mm，测定密度层的厚度为150～200mm。
注：①在测定细粒土的密度时，可以采用直径100mm 的小型灌砂筒。
②如最大粒径超过15mm，则灌砂筒和现场试洞的直径应为150～200mm，灌砂筒的直径宜大于最大粒径的3倍。
2 仪器设备
2.1 灌砂筒：灌砂筒的型式和主要尺寸如图T 0111-1 所示。灌砂筒主要分两部分：上部为储砂筒，筒底中心有一个圆孔；下部装一倒置的圆锥形漏斗，漏斗上端开口，直径与储砂筒的圆孔相同。漏斗焊接在一块铁板上，铁板中心有一圆孔与漏斗上开口相接。在储砂筒筒底与漏斗顶端铁板之间设有开关。开关为一薄铁板，一端与筒底及漏斗铁板铰接在一起，另一端伸出筒身外，开关铁板上也有圆孔。将开关向左移动时，开关铁板上的圆孔恰好与筒底圆孔及漏斗上开口相对，即三个圆孔在平面上重叠在一起，砂就可通过圆孔自由落下。将开关向右移动时，开关将筒底圆孔堵塞，砂即停止下落。
图T0111-1 灌砂筒和标定罐(单位:mm)
2.2 金属标定罐，上端周围有一罐缘。
2.3 基板：一个边长350mm、深40mm 的金属方盘，盘中心有一圆孔，直径与灌砂筒一致。
2.4 玻璃板：边长约500mm 的方形板。
2.5 充电式天平：称量15kg，感量1g；天平：称量1000g，感量0.01g。
2.6 量砂：粒径0.25～0.5mm、清洁干燥的均匀砂，约20～40kg。应先烘干，并放置足够时间，使其与空气的温度达到平衡。
2.7 其他：打洞工具，如凿子、铁锤、长把勺、长把小簸箕、毛刷等；烘干设备。
3 仪器标定
3.1 确定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量
3.1.1 在储砂筒内装满砂，筒内砂的高度与筒顶的距离不超过15mm，称取灌砂筒和筒内砂的总质量，准确至1g。每次标定及而后的试验都维持该质量不变。
3.1.2 将开关打开，让砂流出，并使流出砂的体积与工地所挖试洞的体积相当（或等于标定罐的容）；然后关上开关，称取灌砂筒和筒内砂的质量，准确至1g。
3.1.3 将灌砂筒放在玻璃板上，打开开关，让砂流出，直到筒内砂不再下流时，关上开关，并小心地取走灌砂筒。
3.1.4 收集并称量留在玻璃板上的砂或称量筒内的砂，准确至1g。玻璃板上的砂就是填满灌砂筒下部圆锥体的砂。
3.1.5 重复上述测量，至少三次；最后取其平均值，准确至1g。
3.2 确定量砂的密度
3.2.1 用水确定标定罐的容积V。
（1）将空罐放在电子秤上，使罐的上口处于水平位置，读记罐质量，准确至1g。
（2）向标定罐中灌水，注意不要将水弄到电子秤上或罐的外壁；将一直尺放在罐顶，当罐中水面快要接近直尺时，用滴管往罐中加水，直到水面接触直尺；移去直尺，读记罐和水的总质量。
（3）重复测量时，仅需用吸管从罐中取出少量水，并用滴管重新将水加满到接触直尺。
（4）标定罐的体积V按下式计算：
V = (m8−m7)/pw （T 0111-1）
式中：V——标定罐的容积，计算至0.01 cm3；
m7——标定罐质量（g）；
m8——标定罐和水的总质量（g）；
pw——水的密度（g/cm3）。
3.2.2 在储砂筒中装入质量为的砂，并将灌砂筒放在标定罐上，打开开关，让砂流出，直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关；取下灌砂筒，称取灌砂筒和筒内剩余砂的总质量，准确至1g。
3.2.3 重复上述测量，至少三次，最后取其平均值m3，准确至1g。
3.2.4 按下式计算填满标定罐所需砂的质量：
ma=m1-m2-m3     （T 0111-2）
式中： ma——灌砂的质量，计算至1g；
m1——灌砂入标定罐前，灌砂筒和筒内砂的总质量（g）；
m2——灌砂筒下部圆锥体内砂的平均质量（g）；
m3——灌砂入标定罐后，灌砂筒和筒内剩余砂的总质量（g）。
3.2.5 按下式计算量砂的密度ps：
      ma
ps=----------（T 0111-3）
       v
式中： ps——砂的密度，计算至0.01 g/cm3；
v——标定罐的体积（cm3）。
ma——砂的质量（g）。
4 试验步骤
4.1 在试验地点，选一块约40cm×40cm 的平坦表面，并将其清扫干净；称取灌砂筒和砂的总质量。如表面的粗糙度较大，将基板放在此平坦表面上；则将盛有量砂的灌砂筒放在基板中间的圆孔上；打开灌砂筒开关，让砂流入基板的中孔内，直到储砂筒内的砂不再下流时关闭开关；取下灌砂筒，并称筒内砂的质量，准确至1g。
4.2 取走基板，将留在试验地点的量砂收回，重新将表面清扫干净；将基板放在清扫干净的表面上，沿基板中孔凿洞，洞的直径100mm。在凿洞过程中，应注意不使凿出的试样丢失，并随时将凿松的材料取出，放在已知质量的塑料袋内，密封。试洞的深度应与标定罐高度接近或一致。凿洞毕，称此塑料袋中全部试样质量，准确至1g。减去已知塑料袋质量后，即为试样的总质量。
4.3 从挖出的全部试样中取代表性的样品，测定其含水率。
4.4 将基板安放在试洞上，将灌砂筒安放在基板中间（储砂筒内放满砂至恒量），使灌砂筒的下口对准基板的中孔及试洞。打开灌砂筒开关，让砂流入试洞内。关闭开关。小心取走灌砂筒，称量筒内剩余砂的质量，准确至1g。
4.5 如清扫干净的平坦的表面上，粗糙度不大，则不需放基板，将灌砂筒直接放在己挖好的试洞上。打开筒的开关，让砂流入试洞内。在此期间，应注意勿碰动灌砂筒。直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关。仔细取走灌砂筒，称量筒内剩余砂的质量，准确至1g。
4.6 取出试洞内的量砂，以备下次试验时再用。若量砂的湿度己发生变化或量砂中混有杂质，则应重新烘干，过筛，并放置一段时间，使其与空气的湿度达到平衡后再用。
4.7 如试洞中有较大孔隙，量砂可能进入孔隙时，则应按试洞外形，松弛地放入一层柔软的纱布。然后再进行灌砂工作。
5 结果整理
5.1 按下式计算填满试洞所需的质量：
灌砂时试洞上放有基板的情况
mb=m1-m4-（m5-m6）   T 0111-4）
灌砂时试洞上不放基板的情况
mb=m1-m4-m2     （T 0111-5）
式中： mb——砂的质量（g）；
m1——灌砂入试洞前筒和砂的总质量（g）；
m2——灌砂筒下部圆锥体内砂的平均质量（g）；
m3、m4——灌砂入试洞后，筒和筒内剩余砂的总质量（g）；
（m5－m6）—— 灌砂筒下部圆锥体内及基板和粗糙表面间砂的总质量（g）。
5.2 按下式计算试验地点土的湿密度：
       mt
p=-------------×ps       （T 0111-6）
       mb
式中： p——土的湿密度，计算至0.01 g/cm3；
m1——试洞中取出的全部土样的质量（g）；
mb——填满试洞所需砂的质量（g）；
ps——量砂的密度（g/cm3）。
5.3 按下式计算土的干密度：
pd=P/1+0.01w    （T 0111-7）
式中： pd——土的干密度，计算至0.01 g/cm3；
p——土的湿密度（g/cm3）；
w——土的含水率（%）。
5.4 本试验记录格式如表T 0111-1。
表 T 0111-1 密度试验记录（灌砂法）
工程名称__________ 土样说明__________ 试验日期__________
试验者__________ 计算者__________ 校核者__________
砂的密度 1.28g/cm3

取样桩号	取样位置	试洞中湿土样质量 Mt (g)	灌满试洞后剩余砂质量m4 (g)	试洞内砂质量mb(g)	湿密度p (g/cm3)	含水率测定							干密度(g/cm3)
取样桩号	取样位置	试洞中湿土样质量 Mt (g)	灌满试洞后剩余砂质量m4 (g)	试洞内砂质量mb(g)	湿密度p (g/cm3)	盒号	盒+ 湿土质量 (g)	盒+ 干土质量 (g)	盒质量 (g)	干土质量 (g)	水质量 (g)	含水量 (%)	干密度(g/cm3)
		4031		2233.6	2.31	B5	1211	1108.4	195.4	913	102.6	11.2	2.08
		2900		1613.9	2.30	3A	1125	1040	195.5	844.5	85	10.1	2.09

5.5 精度和允许差。
本试验应进行二次平行测定，两次测定的差值不得大于0.03g/cm3，否则应重做试验。
取两次测值的平均值。
6 报告
6.1 土的外观描述。
6.2 土的含水率w（%）。
6.3 土的湿密度P（g/cm3）。
6.4 土的干密度pd（g/cm3）。

条文说明

灌砂法一般在现场应用。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。
2～4 用灌砂法测量试洞的容积时，其准确度和精度受下列几个因素的影响：
（1）标定罐的深度对砂的密度有影响。标定罐的深度减2.5cm，砂的密度约降低1％。因此，标定罐的深度与试洞的深度一致。
（2）储砂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5cm，砂的密度约降低1％。因此，现场测量时，储砂筒中的砂面高度与标定砂的密度时储砂筒中的砂面
高度一致。

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