试验四 界限含水量试验

试验四、界限含水量试验

粘性土的状态随着含水量的变化而变化，当含水量不同时，粘性土可分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态，粘性土从一种状态转到另一种状态的分界含水量称为界限含水量。土从流动状态转到可塑状态的界限含水量称为液限ωL；土从可塑状态转到半固体状态的界限含水量称为塑限ωP；土由半固体状态不断蒸发水分，则体积逐渐缩小，直到体积不再缩小时人界限含水量称为缩限ωS。

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。土的液性指数I L是指粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比，液性指数可被用来表示粘性土所处的软硬状态，所以土的界限含水量是计算土的塑性指数和液性指数不可缺少的指标，土的界限含水量还是估算地基土承载力待的一个重要依据。

界限含水量试验要求土的颗粒粒径小于0.5mm，且有机质量不超过5%，且宜采用天然含水量的试样，但也可采用风干试样，当试样中含有粒径大于0.5mm的土粒或杂质时，应过0.5mm的筛。

一、液限试验

液限是区分粘性土可塑状态和流动状态的界限含水量，测定土的液限主要有圆锥仪法、碟式仪法待试验方法，也可采用液塑限联合温室法测定土的液限。

(一)圆锥仪液限试验

圆锥仪液限试验就是将质量为76g的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10mm深度，此时试样的含水量就是液限。

图4-1 锥式液限仪

1.仪器设备

(1)圆锥液限仪(图4-1)，主要有三个部分：①质量为76g且带有平衡装置的圆锥，锤角30°，高25mm，距锥尖10 mm处有环状刻度；②且金属材料或有机玻璃制成的试样杯，直径不小于40 mm，高度不小于20 mm；③硬木或金属制成的平稳底座；

(2)称量200g、最小分度值0.01 g的天平；

(3)烘箱、干燥器；

(4)铝制称量盒、调土刀、小刀、毛玻璃板、滴管、吹风机、孔径为0.5 mm的

标准筛、研钵等设备。

2. 操作步骤

(1) 选取具有代表性的天然含水量土样或风干土样，若土中含有较多大于0.5mm 的颗粒或夹有多量的杂物时，应将土样风干 后用带橡皮头的研杵研碎或用木棒在橡皮板上压碎，然后再过0.5mm 的筛。

(2) 当采用天然含水量土样时，取代表性土样250g ，将试样放在橡皮板或毛玻璃板上用纯水将土样调成均匀膏状，然后放入调土皿中，盖上湿布，浸润过夜。

(3) 将土样用调土刀调拦均匀后，分层装入试样杯中，并注意土中不能留有空隙，装满试杯后刮去余土使土样与杯口齐平，并将试样杯放在底座上。

(4) 将圆锥仪擦拭干净，并在锥尖上抹一薄层凡士林，两指捏住圆锥仪手柄，保持锥休垂直，当圆锥仪锥尖与试样表面正好接触时，轻轻松手让锥体自由沉入土中。

(5) 放锥后约经5s ，锥体入土深度恰好为10mm 的圆锥环状刻度线处，此时土的含水量即为液限。

(6) 若锥体入土深度超过或小于10mm 时，表示试样的含水量高于或低于液限，应该用小刀挖去沾有凡士林的土，然后将试样全部取出，放在橡皮板或毛玻璃板上，根据试样的干 、湿情况，适当加纯水或边调拦边风干 重新拌和，然后重复(3)～(5)试验步骤。

(7) 取出锥体，用小刀挖去沾有凡士林的土，然后取锥也附近土样约10～15g ，放入称量盒内，测定其含水量。

锥式液限仪沉入土体中的几种情况如图4-2所示 。

图4-2 碟式液限仪沉入土体中的几种情况

3. 成果整理

按式(4-1)计算液限：

式中 ωL ——液限(%)，精确至0.1%； m 1——干土加称量盒质量(g)； m 2——湿土加称量盒质量(g)； m 0——称量盒质量(g)。

液限试验需进行再次平均测定，并取其算术平均值，其平行差值不得大于2%。

4. 试验记录

圆锥液仪液限试验记录见表4-1。

（二）、碟式仪液限试验

碟式仪液限试验就是将土碟中的土膏，用开槽器将土膏分成两半，以每秒2次的速度将土碟由10mm 高度下落，当土碟下落击数为25次时，两半土膏在碟底的合龙长度恰好达到13mm ，此时试样的含水量即为液限。

1.仪器设备

(1) 碟式液限仪，也称卡萨格兰德(Casagrande)液限(见图4-3)，主要由铜碟、支架及底座组成的机械设备以及调整板、摇柄、偏心轮、开槽器等构成；

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(2) 称量200g、最小分度值0.01g的天平；

(3) 烘箱、干燥器；

(4) 铝制称量盒、调土刀、小刀、毛玻璃板、滴管、吹风机、孔径为0.5 mm的标准筛、研钵等设备

表4-1 圆锥液限试验记录表

工程名称：试验者：

工程编号：计算者：

试验日期：校核者：

图4-3 碟式液限仪

2.操作步骤

(1)碟式仪校准

松开调整板的定位螺钉，以开槽器手柄的末端部分(直径10mm)作为度量尺寸，并垫在铜碟与底座之间，用调整螺钉将铜碟底与底座之间的落高调整到10 mm。迅速转动铜碟摇柄，当蜗轮碰击从动器时，铜碟不动，并能听到轻微的声音，表明调整正确。然后拧紧定位螺钉，调整板。

(2)碟式仪试验

①试样的制备同圆锥仪试验操作步骤(1)，(2)。

②将制备好的试样充分调拌均匀后，平铺于碟式仪铀碟的前半部，并且用调土刀将位于铜碟前半部的试样刮成水平，使试样中心厚度为10 mm。

③以蜗形轮为中心，用开槽器从后至前沿铜碟直径针试样清晰的两半，形成V形槽，如图4-4所示。

图4-4 碟式液限仪试验划槽及合龙情况

④以每秒两转的速度转动摇柄，使铜碟反复起落，其落高为10mm，坠击于硬橡皮座上，直至槽底两边试样的合龙长度为13 mm时，记录其击数，并在槽的两边取不少于10g 的试样，放入称量盒内，测定含水量。

⑤将试样从铜碟中全部取出，加入不同水量拌匀后，重复以上步骤测定槽底两边试样合龙长度为13mm时所的击数，试样宜为4～5个，槽底试样合龙所需要的击数宜控制在15～35击之间，并分别测定在各种击数下相应的含水量。