土的含水率是土在105~110℃溫度下烘乾至恒量時所失去水的質量與乾土質量的比值。以百分數表示。
含水率是土的基本物理指標之一。它反映了土的幹、溼狀態。土的含水率是計算幹密度、孔隙比、飽和度、液性指數等指標的基本資料和評價土的工程性質的重要依據，是研究土的物理力學性質的重要指標。
含水率的試驗方法較多，由於烘乾法試驗簡便，結果穩定，故以此法作為測定含水率的標準方法。如果測試條件不能滿足採用烘乾法或需快速測定含水率時，可分別用如下方法：
● 酒精燃燒法：適用於不含有機質的砂類土、粉土和粘性土。
● 碳化鈣減量法：本方法的原理是用過量碳化鈣與土中游離水混合接觸產生化學反應，生成乙炔氣體。根據乙炔氣體逸出失去的質量，計算求得土的含水率。此方法適用於各類土。
● 核子射線法：適用現場原位測定填料為細粒土和砂類土的含水率。
以下僅介紹烘乾法，核子射線法在土的密度試驗中介紹。
● 電熱乾燥箱：溫度能保持在105~110℃。
● 天平：稱量200g，分度值0.01g；稱量1000g，分度值0.02g。
● 其它：幹烘器、稱量盒等。
1）選取有代表性試樣（粘性土15~30g，砂類土30~50g，礫石類土不少於250g，碎石類土不少於500g），放於稱量盒內稱量濕土質量。
2）開啟盒蓋，將裝有試樣的盒放入烘箱內，在105~110℃溫度下烘乾。
各類土的烘乾時間見表17.28。
表17.28各類土烘乾時間
有機質土的烘乾溫度在65~70℃。烘乾步驟為：在真空乾燥箱中烘7小時；在電熱乾燥箱中烘18小時。
3）按規定時間烘乾後，取出稱量盒，蓋好盒蓋，放入乾燥器內冷卻至室溫時稱乾土質量。
4）含水率試驗應進行兩次平行測定，兩次測定的差值應符合表17.29的規定，取兩次平行試驗結果的算術平均值為最終試驗結果。
表17.29含水率平行差值
5)按下式計算試樣的含水率（計算至0.1%）：
土的密度是質量密度的簡稱，指單位體土體的質量，即土的總質量（m）與其體積（v）之比，以符號ρ表示，單位為g/cm3。重力密度（重度）由於涉及到作用於質量上的重力，所以表示為單位體積的力，以符號γ表示（重度原稱容重），單位為kn/cm3。兩者有以下的換算關係：
γ=g×ρ=9.81×ρ≈10×ρ
土的密度是土的基本物理性指標之一，用它可以換算土的幹密度、孔隙比、孔隙率等指標。在工程設計中，主要用於判斷土的工程性質、計算土壓力、土體穩定性及地基壓縮時的沉降量等。
測定土的密度常用的方法主要有：
● 環刀法：適用於粉土和粘性土；
● 蠟封法：適用於環刀難以切削並且易碎裂的土；
● 灌砂法、灌水法、氣囊法：適用於礫類土；
● 核子射線法：適用於砂類土、粘性土。
下面僅介紹環刀法、灌砂法、核子射線法。
測定土體密度的難度在於測定土體的體積，環刀法、蠟土封法、灌砂法等均是針對測定土體體積進行的。
環刀法測定土體密度的原理在於，用確定體積的環刀切削土體，使在盡量少的擾動下，使土灌滿環刀，從而達到測定密度的目的。
1)環刀：目前常用的環刀內徑為61.8±0.15mm和79.8±0.15mm兩種，高度為20±0.016mm，。環刀的質量、容積須定期校驗；
2)天平：稱量500g，分度值0.1g；稱量200g，分度值0.01g；
3)其它：切土刀、鋼絲鋸等。
1）在環刀的內壁塗上一薄層凡士林，刀口向下放在土樣上，垂直下壓環刀，同時旋轉切削土樣至環刀從土樣另一端伸出為止。用鋼絲鋸或切土刀去掉環刀周圍的土，使環刀與土柱分離，然後削去環刀兩端的多餘土（用做含水率試驗），並將環刀兩端修平。
2）將環刀與所切土同時稱量，然後再稱環刀質量，從而稱得試樣質量，準確至0.1g。
3）應進行兩次平行測定，其平行差值不得大於0.03g/cm3。
4）按公式（17-13）和（17-14）分別計算土的溼密度和幹密度。
利用在確定的灌入狀態下，砂的密度（可以在相同灌入條件下事先測得）不會發生變化的原理，測定試坑中砂子質量，從而計算試坑的體積，達到測定土體密度的目的。
圖17.2灌砂法密度測定儀
1)灌砂法密度測定儀：如圖17.2所示；
2)天平：稱量10kg，分度值5g；稱量500g，分度值0.1g；
3)其它：小鐵鍬、小鐵鏟、盛土容器等。
1)選取一定量的粒徑為0.25～0.50mm，密度為1.47～1.61g/cm3的潔淨乾燥砂。
2)稱量組裝好的密度測定儀質量（m1）。
3)將密度測定儀豎立（漏斗向上），向容砂瓶內注滿清水（用小玻璃板封口，以玻璃板下氣泡最小為準），稱測定器和水的質量（m2），同時測記水溫。再重複測定兩次。將三次測定結果換算為該溫度下水的體積，三次結果最大差值不得大於3ml，取三次測定值的平均值作為密度測定儀容砂瓶的體積。
4)按上述步驟將水換為標準砂，測定標準砂充滿容量瓶後密度測定儀和標準砂的質量（m3）。
5)按公式（17-15）計算容砂瓶的容積
不同溫度下，水的密度不同，在計算密度測定儀容砂瓶容積時，要根據測定時的溫度使用不同的，其值見表17.30。
表17.30不同溫度下每克水的體積
按公式（17-16）計算標準砂的密度：
1)將標準砂灌滿容砂瓶，稱測定器和標準砂的質量（m3）。
將測定器倒置於潔淨的平面上（漏斗朝下），開啟閥門，待砂停止流動後迅速關閉閥門，稱剩餘砂和測定器質量（m4），計算流失砂的質量（m5）。
2)按式計算灌滿漏斗所需標準砂的質量：
1)將測定儀倒置（漏斗朝下）於整平的地面上，沿灌砂漏斗外緣畫一輪廓線，在所畫輪廓線內挖坑，試坑大小應根據土的最大粒徑確定。見表17.31。
2)將挖出的土全部裝入容器稱出濕土總質量，同時取代表性試樣測定含水率。
表17.31試坑最小體積和測定含水率試樣質量
3)將容砂瓶內充滿砂，稱標定器和標準砂質量（m3），將測定器倒置（漏斗朝下）於挖好的坑口上（如坑口土質較鬆軟，要採用底版，當使用底板。當使用底板時，應把底板空洞視為灌砂漏斗的一部分），開啟閥門，使標準砂流入試坑內，當砂停止流動時關閉閥門，稱測定器和剩餘砂質量（m6）。
4）按式（17-18）計算充滿試坑所需砂質量：
5）按式(17-19)、（17-20）計算密度和幹密度：
核子射線法廣泛用於路基填土壓實工程中檢測土的密度和含水率。核子濕度密度儀的原理是根據不同密度的土對γ射線（銫137—γ源，半衰期為33.2年）的反射，間接地求出該材料的密度；根據土中游離水中的氫離子對中子（鋂241/鈹中子源，半衰期為458年）的反射，測出氫離子含量，進而推算出游離水的含量，即計算出含水率。
1）核子濕度密度儀：由主機和附件組成。
①主機：由放射源、探測器、微處理器、測深定位裝置等組成，見圖17.3所示。
1）放射源：銫137—γ源，輻射活性3.7×108bq鋂241/鈹中子源，輻射活性1.
85×109bq。
● 探測器：蓋革—密勒計數管，接收γ射線；氫—3探測管，接收中子射線。
● 微處理器：將探測器接收到的射線訊號轉換成資料，並經運算後顯示檢測結果。
● 測深定位裝置：將放射源放置到預定的測試深度。
圖17.3核子濕度密度儀示意圖
②附件：標準塊、導板、鑽桿、充電器。
③技術指標：
● 測量範圍：含水量0~0.64g/cm3；密度1.12～2.73 g/cm3。
● 準確度：含水量±0.004 g/cm3；密度±0.004 g/cm3。
● 儀器應按jjg128-91《核子濕度密度測試儀檢定規程》檢定合格，檢定週期二年。
1)標準計數和統計試驗：將標準塊放在堅硬的材質表面，按規定將儀器放置在標準塊上，儀器手柄設定在安全位置。周圍10m以內無其他放射源，3m以內的地面上不得堆放其他材料。
按下啟動鍵，開始進行標準計數或統計試驗。操作人員應退到離儀器2m以外區域。當儀器發出結束訊號後，檢查含水量、密度的標準計數或統計分析結果，如果其數值在規定的範圍內，即可開始檢測。
2)輸入設定引數
①測量計數時間（不宜小於30s）；
②選擇計量單位g/cm3或kg/cm3；
③密度、含水量的偏移量，當無偏移量時輸入「0」；
④測點記錄號。
3)平整被測材料表面，必要時可用少量細粉顆粒鋪平，然後用導板或鑽桿造孔。孔深必須大於測試深度，孔應垂直，孔壁光滑，不得坍塌。
4)按規定方法將儀器就位，並將放射源定位到預定的測試深度，按下啟動鍵開始測試，操作人員退到離儀器2m以外的區域。
5)當儀器發出結束訊號後，儲存或記錄檢測結果，並將放射源退回到安全位置。
6)試驗誤差應滿足以下規定要求
本試驗在同一測點，儀器在初始位置進行第一次讀數，然後將儀器繞測孔旋轉180進行第二次讀數，含水量及密度應分別取兩次讀數的平均值。其含水率的允許平行差值應符合本章第四節表17.4的規定；密度的平行差值不應大於0.
03 g/cm3。如果兩次測定的平行差值（含水率或密度）超過允許差值，則應將儀器再繞測孔旋轉到90和270的位置進行兩次讀數，取其四次讀數的算術平均值。
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