土壤比重标准试验方法.doc

ASTM 指定编号D 854-92ε1
土壤比重标准实验方法1
本标准发布特定为D854，所显示的紧跟在后面的原采用年号，如有修订，则是最新的修订年号，圆括号给出的年号则为最新批准的年号，上标ε表达已经从最后一次修订和批准后，进行了改版。

ε1说明—1993年9月通过改版

1. 使用范围
1.1 本实验方法涉及用比重计法对通过4.75mm(4号)筛的土壤比重的测定。当土壤具有等于4.57mm筛的颗粒时，对筛余4.75mm筛的材料应使用实验方法C127，本实验方法应使用于通过4.75mm筛的材料。
1.1.1进行比重测定的2种程序规定如下：
1.1.1.1 方法A—烘干试件程序在9.1款中叙述。
1.1.1.2 方法B—潮湿试件的程序在9.2款中描述。使用本程序应当由提成规定的权威指定。对于有机土壤类试件和高塑性土壤试件细颗粒土壤类，程序B应是首选的方法。
1.2 当比重值结合实验方法D 422比重计部分用于计算时，比重实验的目的是那些通过1.00mm（10号）筛的样本部分。
1.3取值规定以可接受的公制单位，被视为标准单位。
1.4本标准未出于全面的安全考虑，假如有安全的条文，只作为辅助使用。本标准的使用者在使用前，有责任健全适当的安全与健康的实行原则和拟定合用于管理的局限性。
2 参考文献
2.1 ASTM 标准：
C 127 粗骨料的比重和吸水率实验方法2
C 670准备建设材料实验方法对精度和偏差的说明实行规范2
D 422土壤颗粒分析标准实验方法3
D 653 土壤、岩石和所含流体的相关术语3
D 2487 用于工程目的的土壤分级（统一土壤分类法）3
D 4753土壤、 岩石和建设材料实验所指定使用的天平和秤的评估及选择规范3
E 1 ASTM 温度计规范4
E 11 实验用滤网筛规范5
E 12 相关密度和固体、液体和气体的术语6
2.2 AASHTO（美国各州公路及运送工作者协会）标准：7
AASHTO实验方法T100

1本实验方法是D-18土壤与岩石ASTM委员会的权限下，并由D18.03土壤纹理结构、质地塑性和密度特点小组委员会直接负责。
现行版本批准于1992年11月15日。1993年1月出版，原版是D 854-45。前一版是D854–91。
2ASTM 标准年鉴，卷 04.02。
3ASTM 标准年鉴，卷 04.08。
4ASTM 标准年鉴，卷 14.03。
5ASTM 标准年鉴，卷 14.02。
6ASTM 标准年鉴，卷 15.05。
7可从美国各州公路及运送工作者协会官方获得，444首都北街，NW， 华盛顿特区 20231。
3 术语
3.1所有按照术语D 653和E12定义。
3.2本标准专门名词的描述：
3.2.1 比重—在规定的温度下单位容积的材料质量的比，与在规定的温度下同一容积的无其蒸馏水质量之比。
4 标准重要性和对标准的使用
4.1土壤的比重用于计算土壤的相关系（也就是，给定土壤体积的固体、液体和气体体积的相对关系）。
4.2术语固体颗粒的标准假定是指天然发生的矿物颗粒，它们不是已经溶解于水的。因此，材料比重涉及包含没有关联的物质（如水泥、石灰和类似的东西），水溶物质（如氯化钠），和土壤具有小于其比重的物质，通常规定特殊解决，即合格定义它们的比重。
5 实验设备
6. 试剂与材料
6.1纯净水—本实验方法所中的蒸馏水，无论是蒸馏水后还是非矿物质水均可使用。
7. 实验试件
7.1实验试件可以是烘干或潮湿的土壤，但应代表所有样本。任一情况下，试件应足够的大,t它在烘干状态下的最小体积或质量应按照以下条件：
最大粒径（100%通过）
标准筛规格
试件的最小质量g
2mm
No.10
20
4.75mm
No.4
100
8． 比重计的标定
8.1测定和记录干净的，干燥的比重计的质量，Mf。
8.2用蒸馏水充满比重计到标定标记。观测检查它比重计和它的内容，保证没有气泡在蒸馏水中。测定和记录比重计和水的质量，Ma。
8.3在水中插入温度计，测定和记录温度Ta，精确到0.5℃（1.0℉）。
8.4由质量Ma,观测测定温度，Ta,制备一系列温度下的质量Ma数值表，当稍后测定比重计、土壤和水的质量Mb时，以此为准。这些Ma的值可以由实验测定也可以用下式计算：
Ma（在Tx时）= [（水在Tx时的密度/水在Ta时的密度）×(Ma(在Ta时)－Mf)] + Mf
式中：
Ma = 比重计和水的质量，g，
Mf = 比重计的质量，g，
Ta = 观测到的水温，℃，和
Tx = 任何其它抱负温度，℃。
说明 4—这种实验方法为实验室提供了许多用类似比重标记来计测定的较方便的程序。它普遍合用于单一测定。当取读取Ma和Mb时，使比重计和内容达成某种温度，规定相称长的时间。重要的是质量Ma和Mb的质量取决于水的温度。在温度16.0到30.0℃时水的密度值在表1中给出。
9. 实验程序
9.1实验方法A—烘干试件的程序：
9.1.1在维持温度110±5℃（230±9℉）的烘箱内烘干试件到质量恒量（见说明5）并且在并在干燥器内冷却。
说明 5—在110℃（230℉）干燥一定量的土壤，也许带来组成水或水化损失，在这种情况下，要在减少气压的条件下干燥，即较低的温度。
9.1.2测定和记录干净的，干燥的，标定好的比重计，Mf。选择足够容量的比重计，到所标注的填满的体积至少大于规定容纳试件的空间的50%。把试件放入比重计。测定试件和比重计的质量，从这个值里减去比重计的质量Mf，测定烘干试件的质量Mo。
表1 水的密度和各种温度下的修正系数K
温度
水的密度（g/ml）
修正系数K
16.0
0.99897
1.0007
16.5
0.99889
1.0007
17.0
0.99880
1.0006
17.5
0.99871
1.0005
18.0
0.99862
1.0004
18.5
0.99853
1.0003
19.0
0.99843
1.0002
19.5
0.99833
1.0001
20.0
0.99823
1.0000
20.5
0.99812
0.9999
21.0
0.99802
0.9998
21.5
0.99791
0.9997
22.0
0.99780
0.9996
22.5
0.99768
0.9995
23.0
0.99757
0.9993
23.5
0.99745
0.9992
24.0
0.99732
0.9991
24.5
0.99720
0.9990
25.0
0.99707
0.9988
25.5
0.99694
0.9987
26.0
0.99681
0.9986
26.5
0.99668
0.9984
27.0
0.99654
0.9983
27.5
0.99640
0.9982
28.0
0.99626
0.9980
28.5
0.99612
0.9979
29.0
0.99597
0.9977
29.5
0.99582
0.9976
30.0
0.99567
0.9974
9.1.3用蒸馏水充满比重计，规定水面稍高于土壤，并且浸泡试件至少12小时。
说明 6—对某些土壤包含的有机质的重要部分，煤油是比水更好的湿润剂，并且可以放入蒸馏水，而用于烘干试件。假如使用煤油，封闭空气也许只能用流水抽气器排出，煤油是易燃液体，使用时必须格外警惕。
说明 7—添加蒸馏水刚好覆盖土壤，在去除封闭空气过程中，使它容易控制沸（溢）腾。
9.1.4用行了方法之一去除封闭空气：
9.1.4.1慢慢煮沸试件至少10分钟，这时偶尔搅动比重计有助于排出空气。然后在室温里冷却加热了的试件。
9.1.4.2用直接连接比重计到干燥器或真空泵方法，或使用钟形玻璃罩的方法，或使其内容受到真空（气压不超过100mm水银柱）至少30分钟(见说明8)。当施加真空时周期性的轻轻摇动比重计有助于去除空气，有些土壤当碰到减少气压时，沸腾剧烈。在那些情况下用低速率减少气压或使用大长颈瓶。
说明 8—天然含水率的高塑性试件去除封闭气体也许需要6～8小时。天然含水率的低塑性试件去除封闭气体也许需要4～6小时。烘干试件的封闭气体也许需要2～4小时。
9.1.5在室温下注入蒸馏水刚好低于标定标记。缓慢注入蒸馏水，当心避免封闭气泡到试件中（说明 9）。使比重计获得均匀的水温（说明 10）。
说明 9—为了避免封闭气泡，蒸馏水可以用小直径软管引入，小管输出端保持刚好低于比重计中蒸馏水的表面。
说明 10—为了获得均匀的水温比重计可以使比重计放置过夜或把比重计放在恒温池里。
9.1.6在同样的温度下把蒸馏水注入比重计，做标记、清洁外部和用清洁的干布擦干。测定和记录用土壤和水充填的比重计质量，Mb。
9.1.7把温度计插入水中，测定和记录其温度，Tb，精确到0.5℃（1.0℉）。
9.2实验方法B—用于湿试件的程序：
9.2.1把试件放入已经标定好的比重计中。
9.2.1.1在黏性土放入比重计周期，使用实验方法D 422中规定的离散设备，在蒸馏水中离散黏性土试件。泥浆的最小容积应能通过这种500mL(或更大)长颈瓶的离散设备制备，符合比重计的需要。
9.2.2继续按照9.1.4和9.1.7描述进行。
9.2.3从比重计中取出试件，把试件放在适当的容器里放在维持温度110±5℃（230±9℉）的烘箱里烘干到质量恒量（就说明 5）。在干燥器中冷却试件。
9.2.4测定和记录被烘干土壤的质量，MO。
10. 计算
10.1依据水温（Tb），计算土壤比重，G，精确到0.01，如下：
G在Tb时 = MO/[ MO + (Ma - Mb)]
式中
MO = 烘干土壤的样本质量，g，
Ma = 在温度Tb时（说明 11）注入水的比重计质量， g，
Mb = 在温度Tb时，注入水和填入土壤的比重计质量， g，
Tb = 当测定质量Mb时，比重计内容的温度，℃。
说明 11— 当测定质量Mb时，可以在按照8.4条制备的Ma值的表中获得这个起主导作用的温度值，℃。
说明 12— 10.1所示的公式是供计算在水中所实验的土壤的比重的。当使用煤油时，公式必须调整，用结果乘以煤油在Tb 时的比重，再除以水在Tb 时的密度。
10.2用以下公式计算组成土壤的粒径大于和小于4号筛（4.75 mm）称得的平均比重：
Gavg = 1
R1 + P1
100 G1 100G2
式中：
Gavg = 组成土壤的粒径大于和小于4号筛（4.75 mm）称得的平均比重
R1 = 从筛余4号筛（4.75 mm）样本的土壤颗粒比例，
P1 = 通过4号筛（4.75 mm）样本的土壤颗粒比例，
G1 = 用实验方法C127定的筛余4号筛（4.75 mm）土壤颗粒的表观比重，和
G2 = 用实验方法D854定的通过4号筛（4.75 mm）土壤颗粒的比重。
10.3除非另有规定，报告中的比重值（G）应当依据20℃的水温，由观测是的温度值Tb计算20℃的水温比重，用下式计算：
G在20℃时 = K ×（G在Tb时）
式中：
K = 由水在Tb时密度除以水在20℃时密度得到的一个数字。
10.4在某些情况下，报告依据不同水温的比重值是抱负的。在这种情况下，依据任何温度Tx的比重值，可用下式计算：
G在Tx时 = G在20℃时
K
11. 实验报告
11.1报告（数据单）应当涉及以下内容：
11.1.1进行实验的（材料）样本标记，如孔号、样本编号、实验编号，等。
11.1.2精确到0.01的在20℃时的比重。所使用程序（A或B）。
11.1.3试件的最大颗粒粒径。
11.1.4假如适应，在规定温度时，而不是20℃时的比重，精确到0.01。
11.1.5假如不是蒸馏水，所使用的流体类型。
11.1.6当原土样的任何部分在试件制备过程中被排除，这部分已经所做过的实验应当在报告中说明。
12. 精度与偏差
12.1精度—用本实验方法所获得材料通过4.75mm筛的比重，鉴定其实验结果的可接受性标准，给出如下：
12.2精度的阐述—用本实验方法所获得材料通过4.75mm（4号）筛和2.00 mm（10号）筛的比重，鉴定其实验结果的可接受性标准在表2中给出。材料通过2.00 mm（10号）筛的精度估算依据美国各州公路及交通官员协会材料参考实验室（AMRL）纯熟示例程序，所执行的材料通过2.00 mm（10号）筛实验按本实验方法和美国各州公路及交通官员协会实验方法T 100。
表2 精度估算表A
材料和类型指标
标准差B
两个结果的可接受范围C
通过4.75 mm
（4号筛）
通过2.00 mm
（10号筛）
通过4.75 mm
（4号筛）
通过2.00 mm
（10号筛）
单一操作者的精度

黏性土
0.021
0.019
0.06
0.06
非黏性土
D
D
D
D
多个实验室的精度

黏性土
0.056
0.041
0.16
0.12
非黏性土
D
D
D
D
A第2栏和第3栏所给出的标准差的值已被拟定适应于第1栏所描述的材料，两个正常进行的实验结果之差应当不超过第4栏和5栏给出中的界线。
B这些数字分别代表实行规范C 670 所描述的（1S）界线。
C这些数字分别代表实行规范C 670 所描述的（d2s）界线。
D非黏性土分派标准差值的标准目前还没有获得。
12.3偏差—本实验方法没有可接受的参考值，因此，不鉴定偏差。
13. 关键词
13.1土壤；比重

美国实验和材料学会声明对本标准所提到的任何有联系条款的专利权的有效性不承受责任，明示本标准的使用者，确认任何专利权的有效性和违反这类专利权的风险，完全是使用者自己的责任。

技术委员会有责任在任何时候修订本标准，并且每5年审查一次，假如不修订，则重新批准或撤消。请你把本标准的修订意见或增长标准的意见寄到ASTM总部，你的意见将在责任技术委员会的会议上受到认真考虑，也许邀请你到会。假如你感到你的意见没有受到公平的聆听，你应当让ASTM标准委员会知道你的观点，（地址）100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428。