光電式塑限聯合測定儀

光電式塑限聯合測定儀的界限含水率試驗主要內容是測試細粒土的液限含水率（ωL）和塑限含水率（ωP），簡稱液限和塑限，由此獲得塑性指數Ip=ωL－ωP、液性指數Il=（ω－ωP）/IP，由ωL和IP利用塑性圖上對土進行分類和利用IL判斷天然土所處的狀態，其次是測試土的縮限ωS。本章僅介紹液限和塑限的試驗方法。

粘性土隨著含水率的變化，其物理狀態和力學性質也發生明顯的變化。如圖5-1所示。土體在不同含水率下可能處于如下不同的狀態：1、液態：土體重塑后，在自重作用下不能保持其形狀，發生類似于液體的流動現象。同乎沒有強度；

2、可塑態：土體重塑后，在自重作用下，能保持其形狀。在外力作用下，將發生持續的塑性變形而不產生斷裂，外力消失后，即保持外力消失前那一時刻的形狀不變。有一定的抗剪強度；

3、半固態：在較小的外力作用下，產生彈性變形為主的變形，當外力超過一定值后，土體發生斷裂。土體體積隨含水率減小而減小；4、固態：變形性質類似于半固態，但其體積趨于穩定，不隨含水率變化而變化。

光電液塑限聯合測定我們把液態與可塑態分界處的含水率叫液限含水率（簡稱液限，記作ωi），可塑態與半固態分界處的含水率叫塑限含水率（簡稱塑限，記作ωP），半固態與固態分界處的含水率叫縮限含水率（簡稱縮限ωS）。實際上，土體不同狀態之間的過渡是漸變的，為了使用上的方便，將給定的試驗方法得到的含水率稱作界限含水率。本章介紹中華人民共和國國家標準《土工試驗方法標準》（GB/T50123-1999）中規定的液限和塑限試驗方法。

光電式塑限聯合測定儀主要技術參數
圓錐儀總量：76克±0.2克和100克±0.2克
圓錐角度：30°±0.2°
測讀入土深度：0～22mm
測讀精度：0.1mm，估讀0.05mm
圓錐磨損檢測：0.3mm
圓錐下落至讀數顯示時間：5秒
電磁吸力：>100克

光電液塑限聯合測定儀 試驗原理和試驗方法

 一、液限試驗原理和方法

重塑土處于液態時，在自重作用下發生流動，而處于可塑態時，必須施加外力作用才發生變形。由此我們知道，在兩種態的分界處，土從不能承受外力向能承受一定外力過渡。試驗時，給予試樣一個小的外力作用，在一定的時間內，變形量達到規定值時的含水率叫做液限含水率。規范中給出了兩種液限試驗方法：錐式液限儀法和喋式液限儀法。并以前者為標準方法。

1、錐式液限儀法：錐式液限儀法用圓角為30°，質量為76g的不銹鋼圓錐，在重力作用下，5秒鐘內刺入深度為17mm時對應的試樣含水率為液限含水率。我國規范規定的錐式液限儀質量為100g，5秒鐘內刺入深度為20mm時對應的試樣含水率為液限含水率；2、喋式液限儀法：喋式液限儀法是在規定的試樣喋中盛土，在土中以特制開槽器開一寬2mm的槽，以一定的能量（落高10mm）讓土樣喋與硬橡膠基座碰撞，這一過程中，土向槽內流動，當槽兩側土靠攏長度為13mm，撞擊次數為25次，對應的試樣含水率定義為液限含水率。

光電液塑限聯合測定儀塑限試驗原理和方法

塑限試驗利用土體處于可塑態時，在外力作用下產生任意變形而不發生斷裂；土體處于半固態時，當變形達到一定值（或受力較大）時發生斷裂的特點。試驗時給予一定外力，使試樣變形達到規定值剛好出現裂縫時所對應的含水率作為限含水率。國標中據此給出了兩種試驗方法：搓滾法和液、塑限聯合測定儀法， 并 且以后者為標準。1、搓滾法塑限試驗：用手掌在手玻璃板上搓土條，當土條直徑剛好在3mm時出現裂縫，對應的含水率叫塑限含水率，這種方法是國內外大多土工試驗方法所采用的方法；

2、液、塑限聯合測定儀法：采用與錐式液限儀相同的儀器，通過與搓條法對比，得到76g圓錐在5秒鐘內錐尖入土深度為2mm時對應的含水率與搓條法得到的塑限接近，因此，定義76g圓錐儀在5秒鐘內錐尖入土深度為2mm時對應的含水率為塑限含水率。

為了減少錐式液限儀在試驗過程中人為因素的影響，提高試驗精度，我國設計出了液、塑限聯合測定儀，并規定以此儀器為準，將76g圓錐在5秒鐘內入土深度為2mm時對應的含水率為塑限。規范給出了100g圓錐聯合測定儀法的液限含水率ωL與塑限入土深度hP經驗關系式，由此關系式據ωL查hp，然后由圓錐入土深度與含水率的關系圖查出塑限ωP。

光電液塑限聯合測定儀 儀器構造和試驗步驟

 一、試驗儀器

液限、塑限試驗的試驗儀器主要包括：

1、錐式液限儀：見圖5-2所示；

2、喋式液限儀：見圖5-3所示；

3、光電式液限、塑限聯合測定儀：見圖5-4所示；

4、其它設備：毛玻璃板，調土刀，0.5mm孔徑分析篩，凡士林，純水，含水率試驗全部設備等。

 二、光電液塑限聯合測定儀光電式液限、塑限聯合測定儀的構造

光電式液限、塑限聯合測定儀，見圖5-4。主要組成部分包括：

1、圓錐儀：包括錐體、微分尺、平衡裝置部分，部質量76g±0.2g（公路標準100g±0.2g）。錐角30°±0.2°，錐尖磨損量不超過0.3mm。微分尺刻線距離0.1mm，其頂端為磨平鐵質材料，能被磁鐵平穩吸住；自行研發的新一代采用光學投影，2、電磁鐵部分：磁鐵吸引力76g錐大于1N，100g錐大于1.5N；

3、光學投影部分：包括光源、濾光鏡、物鏡、反射鏡及讀數屏幕，放大10倍；

4、升降座：使試樣杯在一定范圍內能垂直升降；

5、時間控制：落錐后延時5秒的顯示或提示裝置。

三、光電液塑限聯合測定儀喋式液限儀的構造

喋式液限儀，見圖5-3所示，主要組成部分包括：

1、劃刀；刀口寬2mm，刀高10mm，刀側面夾角60°，刀口圓弧半徑22mm；2、土喋：黃銅制成，喋盤對應的圓球半徑54mm，喋深度27mm，喋中填土最厚處10mm，喋底至底座間落間落高10mm；

3、支架：將土喋鉸支于底座上；

4、底座：為一長方體硬橡膠塊，硬度和彈性模量值有嚴格規定；

5、其它部分：搖柄是搖動時使土喋上升后自由落下；蝸輪是配合手柄完成上升土喋功能；調整板是調整土喋落高。

 四、液限、塑限聯合測定儀法試驗步驟

1、制備試樣：可采用天然含水率土樣或風干土樣制備。采用天然土樣時，剔除大于0.5mm土粒，取代表性土樣約600g，拌和均勻后分成3份，制成不同含水率的土膏，使它們的圓錐入土深度分別在4~6mm、9~11mm和16~19mm，靜置一段時間即可；對風干土樣，過0.5mm篩，取篩下土約400g分成三份后，分別加水制成3種不同含水率的試樣，3種土膏的圓錐入土深度與天然含水率土樣制成的土膏相同，拌和均勻后密封于保濕缸中靜置24小時；2、將試樣用調土刀調勻，密實地填入試杯中，土中不能含土封閉氣泡，將高出試樣杯的余土用調土刀括平，隨即將試樣放于儀器底座上；

3、取圓錐儀，在錐尖涂以極薄凡士林，接通電源，使磁鐵吸穩圓錐儀；

4、調節屏幕基線，使初始讀數于零刻線處。調節升降底。使圓錐尖剛好接觸土面，放開圓錐儀，圓錐儀在自重作用下插入土中，經過5秒鐘后測讀圓錐儀下沉深度；

5、重復步驟2、3、4，進行另外兩個試樣的圓錐入土深度h和對應含水率ω的測試；6、在h-ω圖上將三點h和對應的液限ωL17、10mm液限ωL10和2mm對應的塑限ωP（公路規范100g圓錐低度液限對應的入土深度為20mm，由液限查圖5-5得到塑限對應的入土深度hp，然后由hp查圖5-6得到塑限ωp）。