界限含水率试验--液限和塑限

陈宝

1、试验目的

       为了确定粘性土由流动状态，可塑状态和半固体状态、固体状态相互转化时的分界含水率。

       它是土工试验中的基本指标之一。为划分土类，计算天然稠度，塑性指数I_p，液性指数I，供工程设计和施工之用。

2、试验原理

       由于含水率不同，土体分别处于流动状态、可塑状态、半固体状态、固体状态。

• 流动状态和可塑状态的分界含水率称为土的液限；

• 可塑状态和半固体状态的分界含水率称为土的塑限。

3、试验方法与仪器设备

液限试验：

落锥法--76克液限仪（锥角为30度，距锥尖10毫米处有环状刻度线），试样杯（内径为40mm，高度为30mm），小平铲，土工刀

塑限试验：

搓条法：毛玻璃、试样盒、天平、吸耳球、吹风机、烘箱、抹布等。

液、塑限联合测定：

锥式液限仪、液、塑限联合测定仪（图1）、毛玻璃板、小平铲、土工刀、试样盒、天平、恒温烘箱、纯水、吸耳球、吹风机、小铁筐、抹布等。

4、操作步骤

液限试验：

1）、用小平铲和土工刀将土试样再毛玻璃上搅拌均匀，将泥料装入试样杯。装料时可用土工刀分层装入试样杯。再装料过程中，注意勿使土内聚集空气，并不时予以轻敲，以除去杯内气泡。然后用土工刀将多余的土料刮去，使其与杯口齐。

2）、将落锥用布擦净，并用少量的凡士林涂于锥身及尖端。

3）、提住锥体的手柄，使圆锥垂直、轻轻地放在土样表面上（尖端刚与泥面接触），任其自身重量沉入土中。

4）、若锥体经15秒钟自由落入试样的深度恰为10毫米时，即表示达到液限。若小于10毫米，则表示土中含水量低于液限。此时需加入少量的水于试样中，重新拌和，然后重复试验其落入深度，如锥体落入深度大于10毫米，则表示土中含水量大于液限，需取出土样重新搅拌风干（差距较大时可借助吹风机吹干，但要边吹边搅拌）。

5）、可事先再小平铲上制成适当大小的土饼（密实、表面平滑、厚度大于10毫米），用落锥检验其稠度大致情况（以平衡锥下落深度为准），然后才正式试验。

6）、当锥体下沉深度均为10毫米时，用土工刀从杯中落坑附近取出两块约10-15克湿土（约大拇指上半部分的大小），分别放入两个试样盒中，土样应完全放入试样盒（盒盖和盒身外部不得沾有泥土），迅速盖上盒盖，到天平上测定其湿土加盒重g₁.

塑限试验：

1）、将制备好的试样再手中揉捏至不粘手，捏扁，当出现裂缝时，表示其含水率接近塑限。

2）、取接近塑限含水率的试样3~5g，用手搓成椭球形，放在毛玻璃板上用手掌滚搓，滚搓时首长的压力要均匀地施加在土条上，不得使土条再毛玻璃板上无力滚动，土条不得有空心现象，土条长度不宜大于手掌宽度。

3）、当土条直径搓成3mm时产生裂缝，并开始断裂，表示试样的含水率达到塑限含水率。当土条直径搓成3mm时不产生裂缝或土条直径大于3mm时开始断裂，表示试样的含水率高于塑限或低于塑限，都应重新取样进行试验。

4）、取直径3mm有裂缝的土条分别放入两个试样盒中，每个试样盒各取3~5g，迅速盖上盒盖，到天平上测定其湿土加盒重g_1。

液、塑限联合测定试验：

1）、将制备的试样充分调拌均匀，填入试样杯中，填样时不应留有空隙，较干的试样应充分搓揉，密实地填入试样杯中，填满后刮平表面。

2）、将试样杯放在联合测定仪的升降座上，在圆锥上抹一薄层凡士林，接通电源，使电磁铁吸住圆锥。

3）、调节零点，将屏幕上的标尺调在零位，调整升降座、使圆锥尖接触试样表面，指示灯亮时圆锥在自重下沉入试样，经5s后测读圆锥下沉深度（显示在屏幕上），取出试样杯，挖去锥尖入土处的凡士林，取锥体附近的试样不少于10g，放入称量盒内，测定含水率。

4）、将全部试样再加水或吹干并调匀，重复本条3至5款的步骤分别测定第二点、第三点试样的圆锥下沉深度及相应的含水率。液塑限联合测定应不少于三点。（注：圆锥如图深度宜为3~4mm，7~9mm，15~17mm。本实验课建议做四点。）

圆锥下沉深度与含水率关系曲线

5、成果整理

液限试验和塑限试验：

1）、空盒重量g₀可根据盒身编号查取，或再天平上称取；

2）、液限和塑限各取两个土样分别放入两个试样盒，共计四个土样，然后测定湿土加盒重g₁；

3）、湿土加盒重获得后，打开试样盒盖，扣在盒身下面，统一放置再小铁筐内（放入一张标记试验班和组员姓名和小纸条，以便查找），送进110度烘箱烘干至少8小时，第二天中午12点半之前来本实验室称取干土加盒重g₂；

4）、计算含水量：

液、塑限联合测定试验：

1）、空盒重量g₀可根据盒身编号查取，或再天平上称取；

2）、每次试验取一个土样分别，共计四个土样分别放入四个试样盒，然后测定湿土加盒重g1；

3）、湿土加盒重获得后，打开试样盒盖，扣在盒身下面，统一放置在小铁筐内（放入一张标记试验班和组员姓名的小纸条，以便查找），送进110度烘箱烘干至少8小时，第二天上午8点半到中午12点半之间来本实验室称取干土加盒重g2；

4）、计算含水量：w=（g₁-g₂）/（g₂-g₀）*100%

5）、计算塑性指数I_p：I_p=W_L-W_p

6）、计算液限指数I_L：I_L=（W-W_p）/I_p

7）、对粘性土进行分类：

        粘土：Ip>17

        粉质粘土：17>I_p>10

        粘质粉土：10>I_p>3

8）、对粘性状态进行分类：

液、塑限联合测定试验：

1、以含水率为横坐标，圆锥入土深度为纵坐标在gua双对数坐标纸上绘制关系曲线，如图2所示。三点应在一直线上如图中A线。当三点不再一直线上时，通过高含水率的点和其余两点连城二条直线，在下沉为2mm处查得相应的2个含水率，当两个含水率的差值小于2%时，应以两点含水率的平均值与高含水率的点连一直线如图中B线，当两个含水率的差值大于、等于2%时，应重做试验。

2、在含水率与圆锥下沉深度关系图上查得下沉深度为10mm所对应的含水率为10mm液限，查得下沉深度为2mm所对应的含水率为塑限，取值以百分数表示，准确至01%。