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微波烘干法測定土料含水率試驗修正值
微波烘干法測定土料含水率試驗修正值 摘要:對壩體填筑質(zhì)量控制需要測定土料含水率和壓實干密度,其中,含水率是一個重要指標(biāo),常規(guī)測定用標(biāo)準烘干法,但標(biāo)準法用時較長,影響施工進度,實際施工中通常采用快速烘干法。本工程經(jīng)比較后選用微波爐烘干法測定土料含水率。微波烘干法的準確性與土料性質(zhì)、烘干溫度、烘干時間等因素有關(guān),在施工前,必須對微波烘干測定含水率與標(biāo)準烘箱測定含水率進行對比試驗,確定烘干時間和溫度,并用統(tǒng)計方法確定與標(biāo)準法之間的誤差。本文就是通過兩種烘干測定含水率方法的對比試驗,用數(shù)理統(tǒng)計方法求得其相關(guān)系數(shù),為土方填筑質(zhì)量控制提供了一個快速、合理的含水率測定方法。
關(guān)鍵詞:含水率 試驗 微波 修正
1引言
西段村水庫是三門峽市槐扒引黃提水灌溉工程的調(diào)蓄水庫,由大壩、輸水洞、泄洪洞、溢洪道等建筑物組成。其中,大壩為均質(zhì)土壩,壩長650m,最大壩高46.6m,筑壩土料為重粉質(zhì)壤土,共計填筑土方157.6萬m3。
對壩體填筑質(zhì)量控制需要測定土料含水率和壓實干密度,其中,含水率是一個重要指標(biāo),常規(guī)測定用標(biāo)準烘干法,但標(biāo)準法用時較長,影響施工進度,實際施工中通常采用快速烘干法。本工程經(jīng)比較后選用微波爐烘干法測定土料含水率。微波烘干法的準確性與土料性質(zhì)、烘干溫度、烘干時間等因素有關(guān),在施工前,必須對微波烘干測定含水率與標(biāo)準烘箱測定含水率進行對比試驗,確定烘干時間和溫度,并用統(tǒng)計方法確定與標(biāo)準法之間的誤差。本文就是通過兩種烘干測定含水率方法的對比試驗,用數(shù)理統(tǒng)計方法求得其相關(guān)系數(shù),為土方填筑質(zhì)量控制提供了一個快速、合理的含水率測定方法。
2對比試驗
2.1試驗依據(jù)
本試驗依據(jù)《土工試驗規(guī)程》(SL237-1999)。
2.2實驗儀器、設(shè)備
2.2.1電熱恒溫電烘箱(北京中興偉業(yè)儀器公司101型)。
2.2.2格蘭仕微波爐,WP750L23-6型。
2.2.3電子天平,稱量500g,感量0.01g。
2.2.4瓷質(zhì)小碗若干、皿盒、量筒、玻璃棒、毛刷等。
2.3試樣選取
本試驗所選土料為工程所用丁村土區(qū)Q3粉質(zhì)壤土,有機質(zhì)含量5%。
2.4試驗步驟
勘察設(shè)計單位提供的《丁村土區(qū)工程地質(zhì)勘查報告》顯示土區(qū)土料最優(yōu)含水率為18.9%,故本次試驗選用14%、18%、19%、20%、22%五種含水率的土樣進行試驗。
2.4.1不同含水率土樣制備
2.4.2標(biāo)準含水率測定
采用電熱恒溫電烘箱,烘干時間采用8h,烘干溫度設(shè)定為110 0C恒溫對5種土樣同時進行標(biāo)準含水率測定。結(jié)果見表一。
表一 標(biāo)準含水率試驗結(jié)果
試樣編號
1
2
3
4
5
標(biāo)準含水率(%)
14.48
18.05
19.28
20.80
22.96
參數(shù)設(shè)定
t=8h,T=1100C恒溫
2.4.3微波烘干法含水率試驗測定
采用WP-750L23-6型微波爐,結(jié)合土質(zhì)情況,烘干溫度擬定為中高火(低火烘干時間過長,高火易引起土料化學(xué)變化),烘干時間分別設(shè)定為7、9、11、13、15、17、19、21min。試驗結(jié)果見表二。
時間設(shè)定(min)
試樣編號
7
9
11
13
15
17
19
21
1
13.4
14.03
12.68
13.84
13.93
2
16.98
17.32
16.24
17.47
17.61
17.65
17.71
17.96
3
19.15
18.14
17.23
18.11
18.79
19.32
18.98
18.78
4
20.44
19.67
19.71
20.56
20.37
20.58
21.73
20.99
5
22.54
21.96
22.29
21.53
21.40
22.10
21.81
22.73
溫度設(shè)定
中高火
表二微波烘干法含水率試驗結(jié)果
3試驗結(jié)果分析
3.1微波烘干時間的確定
3.1.1微波烘干法測定含水率與標(biāo)準含水率差值見表三,五種含水率差值與烘干時間關(guān)系見圖一。
編號
微波烘干時間(min)
7
9
11
13
15
17
19
21
與標(biāo)準含水率差值(%)
1
-1.08
-0.45
-1.8
-0.64
-0.55
2
-1.07
-0.73
-1.81
-0.58
-0.44
-0.4
-0.34
-0.09
3
-0.13
-1.14
-2.05
-1.17
-0.49
0.04
-0.3
-0.5
4
-0.36
-1.13
-1.09
-0.24
- 微波烘干法測定土料含水率試驗修正值0.43
-0.22
0.93
0.19
5
-0.42
-1
-0.67
-1.43
-1.56
-0.86
-1.15
-0.23
表三 微波烘干法測定含水率與標(biāo)準含水率差值
3.1.2數(shù)據(jù)分析
結(jié)合表三,從W=14.48%曲線Ⅰ來看,微波烘干法在中高火檔位,烘干時間從7~15min,含水率均未達到14.48%,第三點為明顯偏離趨勢點,相差最小的點為9 min時0.45%。
從W=18.05%曲線Ⅱ來看,烘干時間從7~21 min,含水率均未達到18.05%,第三點為明顯偏離趨勢點,其余點較有規(guī)律,差值隨著時間第延趨近于零,相差最小的點為21 min時0.09%。
從W=19.28%曲線Ⅲ來看,第三點為明顯偏離趨勢點,其余點較有規(guī)律,差值隨著時間第延趨近于零并于17 min時基本達到標(biāo)準值,相差最小的點為21 min時0.09%。
從W=20.80%曲線Ⅳ來看,最佳烘干時間在17~19 min時,相差較小的點為17 min時0.22%和21分鐘的0.19%。
從W=22.96%曲線Ⅴ來看,最佳烘干時間在9 min或者17~19 min時。
綜上,可靠的最佳烘干時間屆于17~19 min,含水率在14~22%之間,規(guī)律基本吻合,所以,選定18min為最終烘干時間。另外,從關(guān)系圖上可以看出第1、2、3點多呈現(xiàn)下降態(tài)勢,亦即在7、9、11 min時,含水率反而在下降,推測和當(dāng)?shù)赝寥烙袡C質(zhì)、礦物質(zhì)含量有關(guān)。
3.2選定微波烘干時間參數(shù)后對比試驗
基于以上分析,針對土區(qū)土料試樣,修正微波烘干法試驗參數(shù):選定烘干時間為18 min,烘干溫度設(shè)定為中高火檔位,進行17%、18%、19%、20%含水率測定對比試驗。
3.2.1采用電熱恒溫烘箱測定標(biāo)準含水率結(jié)果見表四
試樣編號
組號
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
平均
標(biāo)準含水率(%)
1
16.40
16.50
16.57
16.54
16.70
16.53
16.57
16.56
16.62
16.60
16.56
2
17.87
17.91
17.72
17.85
18.24
17.87
17.67
17.69
17.73
18.27
17.99
18.24
18.12
18.13
18.62
18.05
17.90
3
18.23
18.38
18.31
18.43
18.33
18.33
18.20
18.22
18.27
18.26
18.30
4
19.46
19.33
19.40
19.44
19.41
19.43
19.42
19.36
19.36
19.48
19.41
參數(shù)設(shè)定
t=8h,T=110 0C恒溫
表四 標(biāo)準含水率
3.2.2采用微波爐烘干測定含水率結(jié)果見表五
表五 微波測定含水率
試樣編號
組號
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
平均
微波含水率(%)
1
16.62
16.75
16.88
16.70
16.78
16.72
16.60
16.76
16.70
16.51
16.70
2
18.23
18.19
18.13
18.28
18.15
18.18
18.21
18.01
17.98
18.18
18.19
18.32
18.11
18.11
18.32
18.41
18.28
3
18.55
18.52
18.24
18.44
微波烘干法測定土料含水率試驗修正值18.18
18.79
17.96
18.17
18.48
18.51
18.38
4
19.59
19.53
19.39
19.58
19.26
19.48
19.66
19.86
19.59
19.70
19.56
參數(shù)設(shè)定
t=18min,T=中高火
3.3相關(guān)分析
將以上W標(biāo)、W微數(shù)據(jù)相對應(yīng)點繪到坐標(biāo)紙上(見圖二),可以看出,標(biāo)準烘干法測定的含水率W標(biāo)與對應(yīng)的微波烘干法測定的含水率W微呈一元線性回歸關(guān)系。經(jīng)相關(guān)分析計算得相關(guān)系數(shù)r=0.978,相關(guān)關(guān)系較密切,另外兩個系數(shù)A=0.15,B=0.986,屬正相關(guān)。
線性方程為: W標(biāo)= B*W微+A
則:W標(biāo)= 0.986 W微+0.15
4結(jié)論
綜上,得到修正公式為:W標(biāo)= 0.986 W微+0.15。在實際施工中,可以參照該公式對微波烘干法測定的土料含水率進行修正。
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