CN105606793B - 一种基于亚甲蓝值的细集料土水特征曲线预估方法 - Google Patents
一种基于亚甲蓝值的细集料土水特征曲线预估方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105606793B CN105606793B CN201610126859.6A CN201610126859A CN105606793B CN 105606793 B CN105606793 B CN 105606793B CN 201610126859 A CN201610126859 A CN 201610126859A CN 105606793 B CN105606793 B CN 105606793B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- methylene blue
- mrow
- solution
- msub
- fine aggregate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/42—Road-making materials
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
Abstract
本发明公开了基于亚甲蓝值的细集料土水特征曲线预估方法，属于道路工程材料技术领域，具体按照以下步骤进行：测细集料的亚甲蓝值；根据细集料的亚甲蓝值计算af、bf、cf、hr四个参数；根据得到的af、bf、cf、hr四个参数制作细集料预估土水特征曲线。本发明操作过程简单，测得土水特征曲线非常快速，精确度更高。
Description
技术领域
本发明属于道路工程材料技术领域，属于一种基于亚甲蓝值的细集料土水特征曲线预估方法。
背景技术
土水特征曲线表达土壤基质吸力与含水率之间关系，是反映外界环境影响下土的持水性能的关键指标曲线，该曲线与土的许多重要工程性质直接相关。测得土水特征曲线的方法分为两类：实验法和预估法，通过仪器设备测得土水特征曲线的方法为实验法；而建立预估模型表达基质吸力与含水率的关系生成土水特征曲线的方法为预估法。
实验法与预估法相比有其先天性的缺点，一种实验方法通常需要一套特制的设备、有经验的实验者、具体的实验方案、大量的实验时间，并且最后得到的只是若干个孤立的点，并不是一条真正的曲线，国内几种通用的实验法方法如压力板法、滤纸法等皆是如此。因此近些年来许多学者把研究转向预估方法的研究。预估方法只需要根据土的一些性质如饱和含水率、孔径分布指数等确定拟合参数，建立预估模型。
国内有用Van Genuchen模型、Log-normal模型对黏土的土水特征曲线进行预估；有基于MK模型推算非饱和膨胀土的土水特征曲线；也有基于Wei等多孔隙介质平衡理论提出的预估粉土、黏土的土水特征曲线模型。但是现有的方法测量方法都比较复杂，过程慢，精确性一般。
发明内容
本发明在于提供一种基于亚甲蓝值的细集料土水特征曲线预估方法，过程简单，测得土水特征曲线非常快速，精确度更高。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是，基于亚甲蓝值的细集料土水特征曲线预估方法，按照以下步骤进行：
步骤一、测细集料的亚甲蓝值；
步骤二、将基于比色计测得的细集料亚甲蓝值代入公式(1)-(4)，得到得到af、bf、cf、hr四个参数；
af＝3.4994MBV0.0002 (1)
bf＝2.0044MBV-0.003 (2)
cf＝0.4956MBV-0.415 (3)
hr＝20.00MBV9.5E-06 (4)
其中，MBV为亚甲蓝值；hr为残余含水率时基质吸力大小，单位kPa；af为土样进气值，单位为psi，1psi＝6.895kPa；bf为达到进气值后，水从土样中排出率；cf为残留含水率；9.5E-06含义：9.5*10-6；
步骤三、将得到的af、bf、cf、hr四个参数代入式(5)中，生成曲线，即可得到细集料预估土水特征曲线；
式中，θω为体积含水率，θs为饱和体积含水量，h为集料基质吸力。
本发明的特征还在于，进一步的，上述步骤一中测细集料的亚甲蓝值，按照以下步骤进行：
步骤一、测试材料细集料的取样；
步骤二、校准比色计；
(1)校准比色计的吸光度和亚甲蓝浓度之间的关系：
打开比色计，选择“Abs 610nm”程序；在比色计中，插入一个装2/3容积蒸馏水的玻璃样品池，按“零”；用移液器转移130±1μL质量浓度为0.50％的亚甲蓝溶液至50mL塑料瓶；用蒸馏水稀释溶液，至亚甲蓝稀释溶液净重为45.0±0.1g；盖上塑料瓶的盖，轻摇稀释溶液4-6s；使用滴管，在另一玻璃样品池中加入2/3容积的亚甲蓝稀释溶液；擦净玻璃样品池；将亚甲蓝稀释溶液的样品池插入比色计，测量吸光度值；转动玻璃样品池四分之一周，再测量；重复这一过程，直到完成四个测量；计算四个值的平均值，并记录为Astd，精确到0.01A，Astd为已知质量浓度为0.5％的标准亚甲蓝溶液吸光度值；用标准配制的0.5％质量浓度的亚甲蓝试验溶液对比色计进行校准；
(2)确定试验使用亚甲蓝溶液的初始浓度：
在测试细集料之前，确定试验使用的亚甲蓝溶液的初始浓度；在比色计中，插入装2/3容积蒸馏水的玻璃样品池，按“零”；使用移液器转移130±1μL质量浓度为0.50％的亚甲蓝溶液至50mL塑料瓶；用蒸馏水稀释溶液，至亚甲蓝稀释溶液净重45.0±0.1g；盖上塑料瓶的盖，轻摇稀释溶液4-6s；按上述步骤(1)中的过程获得稀释溶液的四个吸光度值，计算四个值的平均值，记录为Ai；Ai为试验实际使用亚甲蓝溶液吸光度值；
利用式(6)确定实际试验使用的亚甲蓝溶液的初始浓度Ci；
(3)重复两次步骤(2)，计算三个Ci值的平均值并精确到0.01％，得到亚甲蓝试验溶液平均初始浓度；
(4)调整亚甲蓝溶液的初始浓度：
如果实际试验使用的亚甲蓝溶液的初始浓度Ci低于0.48％，丢弃该亚甲蓝溶液，准备新的亚甲蓝试验溶液；如果实际试验使用的亚甲蓝溶液的初始浓度Ci大于0.50％，加入蒸馏水调整亚甲蓝试验溶液的质量浓度为0.50％；
步骤三、测试；
(1)试样：称20.0±0.1g干燥的细集料，记录实际细集料的质量；称50mL带盖塑料瓶的皮重，称30.0±0.1g质量浓度为0.50％亚甲蓝溶液直接倒入塑料瓶，并记录称得亚甲蓝溶液的实际质量；称好的细集料加入到亚甲蓝溶液中，确保所有的细粒都倒入亚甲蓝溶液中；
(2)混合：盖上塑料瓶，摇混合物60±1s，休息180±5s；再次摇混合物60±1s，完成混合过程；
(3)过滤：打开3mL注射器的活塞，装上0.2μm注射器过滤器；用滴管吸取2mL的混合物添加到注射器中，活塞塞回；慢慢推动活塞，直到0.5～1mL的过滤溶液收集到一个新的1mL塑料瓶中；
(4)稀释：使用移液器转移130±1μL过滤溶液到一个新的50mL塑料瓶；用蒸馏水稀释过滤溶液，至过滤溶液净重45.0±0.1g；盖上50mL塑料瓶的瓶盖，轻摇稀释溶液4-6s，用滴管加稀释溶液至玻璃样品池容积的2/3；
(5)比色计零位调整：比色计中，插入装2/3容积蒸馏水的玻璃样品池，按“零”；
(6)吸光度测量：取出装蒸馏水的玻璃样品池，插入装稀释溶液的玻璃样品池；测量吸光度，记录吸光度值，精确到0.01A；转动样品池四分之一周，再测量；重复四次，计算四个值的平均值，记为Af；
(7)计算过滤后亚甲蓝溶液浓度Cf；
利用式(7)计算过滤后亚甲蓝溶液浓度Cf，精确到0.01％；
Cf为式(7)中确定的过滤后亚甲蓝溶液的浓度；
(8)重复测试：再用两个样本重复以上步骤三中的步骤(1)至步骤(7)；
步骤四、亚甲蓝值的计算：
(1)通过式(8)确定亚甲蓝值，单位：mg/g：
MMB为本次测试中使用的亚甲蓝溶液的实际质量；
MFM为本次测试中使用的细集料的实际质量；
(2)计算亚甲蓝值，取式(8)得到的三个值的平均值；
(3)当使用20.0±0.1g的细集料，若得到亚甲蓝值小于7.5mg/g，即得到所测细集料的亚甲蓝值；若得到亚甲蓝值大于或等于7.5mg/g，记录：亚甲蓝值大于7.5mg/g；
试样减半，取10.0±0.1g的细集料，称50mL带盖塑料瓶的皮重，称30.0±0.1g质量浓度为0.50％的亚甲蓝溶液直接倒入塑料瓶，并记录称得溶液的实际质量。称好的试样加到亚甲蓝溶液中，确保所有的细粒都倒入溶液中。再重复步骤三(2)～(7)，按式(8)计算亚甲蓝值，若得到亚甲蓝值小于15mg/g，即得到所测细集料的亚甲蓝值；若亚甲蓝值大于或等于15mg/g，记录：亚甲蓝值为超过15mg/g；
再试样减半，取5.0±0.1g的细集料，称50mL带盖塑料瓶的皮重，称30.0±0.1g质量浓度为0.50％的亚甲蓝溶液直接倒入塑料瓶，并记录称得溶液的实际质量。称好的试样加到亚甲蓝溶液中，确保所有的细粒都倒入溶液中。重复步骤三(2)～(7)，按式(8)计算亚甲蓝值，若得到亚甲蓝值小于30mg/g，即得到所测细集料的亚甲蓝值；若亚甲蓝值大于或等于30mg/g，记录：亚甲蓝值为超过30mg/g；再试样减半重复上述过程。
进一步的，上述步骤一中测试材料细集料的取样方法按照以下步骤进行：
步骤1、取均匀混合的细集料，用4.75mm标准筛筛分，筛分至不超过1％的筛上部分通过筛；
步骤2、捣碎未过4.75mm标准筛部分的粗粒材料，与过筛的细粒材料均匀混合；
步骤3、放入电热恒温鼓风干燥箱中，干燥温度为105℃-115℃，干燥至引起的质量变化小于0.1g；
步骤4、干燥后的细集料冷却至室温，备用。
本发明是以细集料为研究对象，提出一种新型土水特征曲线预估方法：基于Fredlund和xing的模型，以亚甲蓝值(MBV)表征四个拟合参数，测得细集料亚甲蓝值后可以快速而精确的得到样品的土水特征曲线。其优点如下：
与试验方法相比，本方法测得土水特征曲线非常快速。目前国内所用的滤纸法、压力板法等一些实验方法要用1个星期甚至1～2个月的时间来得到样品土壤的土水特征曲线，而本方法同其他预估方法一样，不需现场试验，只需建立模型，这样就大大节省了时间。
本预估方法能更好的符合土水特征曲线的S形曲线，得到的是一条真正的曲线，优于实验方法得到的若干个孤立的点。大量的实验研究表明土水特征曲线的形状是S形，而Zapata(1999)的研究指出，在不同的预估模型中Fredlund和xing模型能更好的契合S形曲线，对于土水特征曲线的预估也就更精确。
亚甲蓝值相对于其他一些指标而言较为容易得，间接降低了预估难度。
附图说明
图1是SWCC三点法示意图。
图2是af与MBV相关性。
图3是bf与MBV相关性。
图4是cf与MBV相关性。
图5是hr与MBV相关性。
图6是细集料预估土水特征曲线。
具体实施方式
一种基于亚甲蓝值的细集料土水特征曲线预估方法，步骤如下：
一、测细集料的亚甲蓝值。
测试前准备和测定步骤如下：
(一)装置；
标准筛：孔径为4.75mm；
电热恒温鼓风干燥箱：能保持温度110±5℃；
便携式天平：可称量50g以上，精度为0.1g或0.01g；
移液器：精度为1μL；
比色计：可测量波长为610±1nm的吸光度值，操作温度为0～50℃，可测吸光度范围：0至质量浓度为0.144％亚甲蓝溶液对应的吸光度范围；
计时器：精度1s；
校准比色计的一次性物品：50mL带盖塑料瓶，比色计的玻璃样品池，移液器，滴管。
确认亚甲蓝初始浓度的一次性物品：50mL带盖的塑料瓶，比色计的玻璃样品池，移液器，滴管。
每次测试的一次性物品：两个50mL的带盖塑料瓶，一个1mL塑料瓶，一个3mL注射器，一个0.2μm注射器过滤器，一个比色计的玻璃样品池，一个移液器和两个滴管。
(二)试剂和材料；
蒸馏水；亚甲蓝溶液，C16H18CLN3S·3(H2O)质量浓度为0.50％；
(三)测试材料取样；
(1)取均匀混合的细集料，用4.75mm筛筛分，直到每分钟的筛出量不超过筛上剩余量的0.1％时为止；
(2)捣碎过4.75mm筛部分的粗粒材料，与过筛的细粒材料均匀混合；
(3)放入干燥箱中，干燥材料，设定温度为110±5℃，彻底干燥至引起的质量变化小于0.1g；
(4)干燥后的集料冷却至室温，以备测试时取样。
(四)校准比色计；
步骤1.校准比色计的吸光度和亚甲蓝浓度之间的关系
打开比色计，选择“Abs 610nm”程序；在比色计中，插入一个装蒸馏水的玻璃样品池，蒸馏水容积占样品池容积的2/3，比色计按“零”使其调零；用移液器转移130±1μL质量浓度为0.50％的亚甲蓝溶液至50mL塑料瓶；用水稀释溶液，至亚甲蓝稀释溶液净重为45.0±0.1g；盖上塑料瓶的盖，轻摇稀释溶液4-6s；使用滴管，在另一玻璃样品池中加入2/3容积的亚甲蓝稀释溶液；擦拭玻璃样品池；将亚甲蓝稀释溶液的样品池插入比色计，测量吸光度值；转动玻璃样品池四分之一周，再测量；重复这一过程，直到完成四个测量。计算四个值的平均值，并记录为Astd，精确到0.01A；用标准配制的0.5％质量浓度的亚甲蓝试验溶液对比色计进行校准。其中，Astd为已知质量浓度为0.5％的标准亚甲蓝溶液吸光度值。
步骤2.确定试验使用亚甲蓝溶液的初始浓度
在测试细集料之前，确定试验使用的亚甲蓝溶液的初始浓度。在比色计中，插入装2/3蒸馏水的玻璃样品池，按“零”。使用移液器转移130±1μL质量浓度为0.50％的亚甲蓝溶液至50mL塑料瓶；用蒸馏水稀释溶液，至亚甲蓝稀释溶液净重45.0±0.1g；盖上塑料瓶的盖，轻摇稀释溶液4-6s。按上述步骤1中的过程获得稀释试验溶液的四个吸光度值。计算四个值的平均值，记录为Ai，Ai为试验实际使用亚甲蓝溶液吸光度值。
使用式(6)，确定实际试验使用的亚甲蓝溶液的初始浓度Ci(稀释前)：
再取两份溶液重复步骤2，计算三个Ci值的平均值并精确到0.01％，这是亚甲蓝试验溶液平均初始浓度。
步骤3.调整亚甲蓝溶液的初始浓度：如果实际的初始浓度低于0.48％，丢弃该亚甲蓝溶液，准备一个新的试验溶液；如果实际的初始浓度大于0.50％，加入足够的蒸馏水调整到0.50％。
(五)测试步骤；
步骤1.试样；称20.0±0.1g干燥的细集料，记录实际试样的质量。称50mL带盖塑料瓶的皮重，称30.0±0.1g质量浓度为0.50％亚甲蓝溶液直接倒入塑料瓶，并记录称得溶液的实际质量。称好的试样加到亚甲蓝溶液中，确保所有的细粒都倒入溶液中。
步骤2.混合；盖上塑料瓶，摇混合物60±1s，休息180±5s。再次摇混合物60±1s，完成混合过程。
步骤3.过滤；打开3mL注射器的活塞，装上0.2μm注射器过滤器。滴管吸取2mL的混合物添加到注射器中，活塞塞回。慢慢推动活塞，直到0.5～1mL的过滤溶液收集到一个新的1mL塑料瓶中。
步骤4.稀释；使用移液器转移130±1μL过滤溶液到一个新的50mL塑料瓶。用水稀释过滤溶液，至溶液净重45.0±0.1g。盖上50mL塑料瓶的瓶盖，轻轻的摇稀释溶液4-6s，用滴管加入2/3的稀释溶液至玻璃样品池。
步骤5.比色计零位调整；放置装2/3蒸馏水的玻璃样品池至比色计中，按“零”。
步骤6.吸光度测量；取出装蒸馏水的玻璃样品池，放入装稀释溶液的玻璃样品池。吸光度测量，记录吸光度值精确到0.01A。转动样品池四分之一周，再测量。重复四次，计算四个值的平均值，记为Af。
步骤7.计算过滤后亚甲蓝溶液浓度(稀释前)；
使用式(7)，计算过滤后亚甲蓝溶液浓度(稀释前)，精确到0.01％。
步骤8.重复测试；再用两个样本重复以上步骤1-步骤7。
(六)亚甲蓝值的计算；
步骤1.通过以下方程，确定亚甲蓝值(MBV)，单位：mg/g：
Ci为式(6)中确定的试验使用亚甲蓝溶液的初始浓度；
Cf为式(7)中确定的过滤后亚甲蓝溶液的浓度(稀释前)；
MMB为本次测试中使用的亚甲蓝溶液的实际质量；
MFM为本次测试中使用的细集料实际质量。
步骤2.计算亚甲蓝值，取上式得到的三个值的平均值。
步骤3.当使用20.0±0.1g的细集料，若得到亚甲蓝值大于或等于7.5mg/g，记：亚甲蓝值大于7.5mg/g；
试样减半，取10.0±0.1g的细集料，称50mL带盖塑料瓶的皮重，称30.0±0.1g质量浓度为0.50％的亚甲蓝溶液直接倒入塑料瓶，并记录称得溶液的实际质量。称好的试样加到亚甲蓝溶液中，确保所有的细粒都倒入溶液中。再重复步骤(五)中的步骤2～7，按式(8)计算亚甲蓝值，若亚甲蓝大于或等于15mg/g，记录：亚甲蓝值为超过15mg/g；
再试样减半，取5.0±0.1g的细集料，称50mL带盖塑料瓶的皮重，称30.0±0.1g质量浓度为0.50％的亚甲蓝溶液直接倒入塑料瓶，并记录称得溶液的实际质量。称好的试样加到亚甲蓝溶液中，确保所有的细粒都倒入溶液中。再重复步骤(五)中的步骤2～7，按式(8)计算亚甲蓝，若亚甲蓝大于或等于30mg/g,记录：亚甲蓝值为超过30mg/g；再试样减半重复上述过程。
注：当所取测试试样减少，测试结果的精确度将降低。
实施例，
准备好亚甲蓝试验所需的装置、试剂以及测试材料，本次试验用的亚甲蓝溶液为现配制的C16H18CLN3S·3(H2O)质量浓度为0.5％的亚甲蓝溶液。
(一)校准比色计
1.校准比色计的吸光度和亚甲蓝浓度之间的关系
(1)打开比色计，选择“Abs 610nm”程序。
(2)在比色计中，插入一个装2/3蒸馏水的样品池，按“零”。
(3)称得50ml塑料瓶皮重为10.92g，用移液器转移130μL亚甲蓝溶液至50mL塑料瓶。用水稀释溶液，得到总重为55.99g，其中，溶液净重为45.07g。盖上塑料瓶的瓶盖，轻摇稀释溶液5s。使用一次性滴管，在另一样品池中加入2/3稀释溶液。用干净的毛巾擦净样品池表面，样品池插入比色计，测量，记录读数为2.099。转动样品池四分之一周，再测量，重复这一过程，得到四个测量值，分别为2.102、2.099、2.093。四个值的平均值Astd＝2.10A。
2.确定试验使用亚甲蓝溶液的初始浓度
本次试验为现配制的0.5％质量浓度的亚甲蓝试验溶液，因此Ci＝0.5％。
(二)测试
1.称20.00g干燥的细集料。50mL塑料瓶皮重为10.80g，称30.00g亚甲蓝溶液直接倒入塑料瓶。称好的试样加到亚甲蓝溶液中，所有的细粒都倒入溶液中。
2.盖上塑料瓶，摇混合物60s，休息180s。再次摇混合物60s，完成混合过程。
3.打开3mL注射器的活塞，装上0.2μm注射器过滤器。用一次性滴管吸取2mL的混合物添加到注射器中，塞回活塞，慢慢推动活塞，过滤溶液收集到一个1mL塑料瓶中。
4.用移液器转移130μL过滤溶液到一个新的50mL塑料瓶。塑料瓶皮重14.47g，稀释过滤溶液，总重59.50g，其中溶液净重45.03g。盖上50mL塑料瓶，轻轻的摇稀释溶液5s。用一次性滴管，加入2/3的稀释溶液至样品池。
5.放置装2/3蒸馏水的样品池至比色计中，按“零”。
6.取出装蒸馏水的样品池，放入装稀释溶液的样品池。吸光度测量测得四个值分别为0.009、0.002、0、0.005，四个值的平均值，记为Af＝0A。
7.用式(2)计算稀释前的最终亚甲蓝浓度，Cf＝0。
8.用式(3)计算亚甲蓝值，MBV＝7.5。记：亚甲蓝值大于7.5mg/g。取10.00g干燥的细集料重新试验。
9.取10.00g干燥的细集料，50mL塑料瓶皮重为14.85g，称30.00g亚甲蓝溶液直接倒入塑料瓶，称好的试样加到亚甲蓝溶液，所有的细粒都倒入溶液中。
10.重复实施例步骤(二)中的步骤2～8；
11.装稀释溶液的样品池放入比色计中。测得四个值分别为0.576、0.575、0.578、0.570。四个值的平均值，记为Af＝0.58A。
12.用式(2)计算稀释前的最终亚甲蓝浓度，Cf＝0.14。
13.用式(3)计算亚甲蓝值，亚甲蓝值MBV＝10.89。
14.再取两个10.00g样本重复试验，得到亚甲蓝值MBV分别为11.76和12.33。
15.取三个亚甲蓝值的平均值，得MBV＝11.66。
二、根据Fredlund和Xing(1994)的研究方程建立θω和集料基质吸力h之间的关系式：
式中，θω为体积含水率，θs为饱和体积含水量；hr为残余含水率时基质吸力大小，单位kPa；af为土样进气值，单位为psi，1psi＝6.895kPa；bf为达到进气值后，水从土样中排出率；cf为残留含水率。其中hr、af、bf、cf是拟合参数。
三、利用滤纸试验，得到细集料实测土水特征曲线。
四、曲线拟合方法
回归分析旨在在一条标绘的SWCC曲线中通过改变四个拟合参数来使得Fredlund和Xing方程与估计点之间差值最小。通常三个点足够用来拟合一条曲线，因此在回归分析中采用三点估计，三点如图1所示；
A表示土壤吸力达到最大值pF7(106kPa，1.45×105psi)，含水率接近0。B表示滤纸试验得到的一个实测基质吸力和对应的含水率。C表示含水率达到饱和体积含水率，即试样最大持水能力，此时吸力达到最小值。
点A和C通过计算得到，点B通过滤纸试验实测得到。取自不同取样点的试样和同一取样点不同时间的试样，均应分别计算每个试样的A、B、C点。一旦某个试样这些点确定了，使用程序对A、B、C三点进行分析。通过反复多次迭代拟合参数，来寻求三点与SWCC方程之间的最小平方误差，最后得到这个试样最合适的四个拟合参数af、bf、cf、hr，用于后面的分析。
五、回归分析
得到的四个拟合参数和相应集料的亚甲蓝值(MBV)列表，研究每个拟合参数与亚甲蓝值(MBV)的相关性。
分析表明，拟合参数和MBV之间有很好的一致性。用亚甲蓝值表达四个拟合参数，使用MBV来确定细集料的SWCC成为事实。
MBV与af、bf、cf、hr四个参数的相关性如图2～5所示。
得到用MBV表达af、bf、cf、hr四个参数的公式，如式(1)～(4)：
af＝3.4994MBV0.0002 (1)
bf＝2.0044MBV-0.003 (2)
cf＝0.4956MBV-0.415 (3)
hr＝20.00MBV9.5E-06 (4)
式中，MBV为亚甲蓝值。
通过式(9)得到细集料的饱和体积含水率，
式中，θs为饱和体积含水率；γd为土的最大干容重(g/cm3)；Gs为土的比重；γw为水的容重(g/cm3)。
此时，将亚甲蓝值代入式(1)～(4)中，得到af、bf、cf、hr四个参数。将af、bf、cf、hr四个参数代入式(5)中，即可得到细集料预估土水特征曲线。
实施例
按照以下步骤得到细集料的预估土水特征曲线：
1.测细集料的亚甲蓝值，得到亚甲蓝值分别为0.5、1、2、3、5、7、10、15、20、30、35。
2.将亚甲蓝值代入式(1)～(4)中，得到af、bf、cf、hr四个参数，见表1。
表1 代入亚甲蓝值得到af、bf、cf、hr四个参数值
3.将得到的af、bf、cf、hr四个参数代入式(5)中，生成曲线，即可得到细集料预估土水特征曲线，如图6示。
Claims (2)
1.基于亚甲蓝值的细集料土水特征曲线预估方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
步骤一、测细集料的亚甲蓝值；
1.测试材料细集料的取样；
2.校准比色计；
(1)校准比色计的吸光度和亚甲蓝浓度之间的关系：
打开比色计，选择“Abs610nm”程序；在比色计中，插入一个装2/3容积蒸馏水的玻璃样品池，按“零”；用移液器转移130±1μL已知质量浓度为0.50％的标准亚甲蓝溶液至50mL塑料瓶；用蒸馏水稀释溶液，至亚甲蓝稀释溶液净重为45.0±0.1g；盖上塑料瓶的盖，轻摇稀释溶液4-6s；使用滴管，在另一玻璃样品池中加入2/3容积的亚甲蓝稀释溶液；擦净玻璃样品池；将亚甲蓝稀释溶液的样品池插入比色计，测量吸光度值；转动玻璃样品池四分之一周，再测量；重复这一过程，直到完成四个测量；计算四个值的平均值，并记录为Astd，精确到0.01A，Astd为稀释后的已知质量浓度为0.5％的标准亚甲蓝溶液吸光度值；
(2)确定试验使用亚甲蓝溶液的初始浓度：
在测试细集料之前，确定试验使用的亚甲蓝溶液的初始浓度；在比色计中，插入装2/3容积蒸馏水的玻璃样品池，按“零”；使用移液器转移130±1μL需要配制成质量浓度为0.50％的亚甲蓝溶液至50mL塑料瓶；用蒸馏水稀释溶液，至亚甲蓝稀释溶液净重45.0±0.1g；盖上塑料瓶的盖，轻摇稀释溶液4-6s；按上述步骤(1)中的过程获得稀释溶液的四个吸光度值，计算四个值的平均值，记录为Ai；Ai为试验实际使用亚甲蓝溶液吸光度值；
利用式(6)确定实际试验使用的亚甲蓝溶液的初始浓度Ci；
<mrow>
<msub>
<mi>C</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>0.5</mn>
<mi>%</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&times;</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>A</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<msub>
<mi>A</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>t</mi>
<mi>d</mi>
</mrow>
</msub>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>6</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
(3)重复两次步骤(2)，计算三个Ci值的平均值并精确到0.01％，得到亚甲蓝试验溶液平均初始浓度；
(4)调整亚甲蓝溶液的初始浓度：
如果实际试验使用的亚甲蓝溶液的初始浓度Ci低于0.48％，丢弃该亚甲蓝溶液，准备新的亚甲蓝试验溶液；如果实际试验使用的亚甲蓝溶液的初始浓度Ci大于0.50％，加入蒸馏水调整亚甲蓝试验溶液的质量浓度为0.50％；
3.测试；
(1)试样：称20.0±0.1g干燥的细集料，记录实际细集料的质量；称50mL带盖塑料瓶的皮重，称30.0±0.1g质量浓度为0.50％亚甲蓝溶液直接倒入塑料瓶，并记录称得亚甲蓝溶液的实际质量；称好的细集料加入到亚甲蓝溶液中，确保所有的细粒都倒入亚甲蓝溶液中；
(2)混合：盖上塑料瓶，摇混合物60±1s，休息180±5s；再次摇混合物60±1s，完成混合过程；
(3)过滤：打开3mL注射器的活塞，装上0.2μm注射器过滤器；用滴管吸取2mL的混合物添加到注射器中，活塞塞回；推动活塞，直到0.5～1mL的过滤溶液收集到一个新的1mL塑料瓶中；
(4)稀释：使用移液器转移130±1μL过滤溶液到一个新的50mL塑料瓶；用蒸馏水稀释过滤溶液，至过滤溶液净重45.0±0.1g；盖上50mL塑料瓶的瓶盖，轻摇稀释溶液4-6s，用滴管加稀释溶液至玻璃样品池容积的2/3；
(5)比色计零位调整：比色计中，插入装2/3容积蒸馏水的玻璃样品池，按“零”；
(6)吸光度测量：取出装蒸馏水的玻璃样品池，插入装稀释溶液的玻璃样品池；测量吸光度，记录吸光度值，精确到0.01A；转动样品池四分之一周，再测量；重复四次，计算四个值的平均值，记为Af；
(7)计算过滤后亚甲蓝溶液浓度Cf；
利用式(7)计算过滤后亚甲蓝溶液浓度Cf，精确到0.01％；
<mrow>
<msub>
<mi>C</mi>
<mi>f</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>0.50</mn>
<mi>%</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&times;</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>A</mi>
<mi>f</mi>
</msub>
<msub>
<mi>A</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>t</mi>
<mi>d</mi>
</mrow>
</msub>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>7</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
Cf为式(7)中确定的过滤后亚甲蓝溶液的浓度；
(8)重复测试：再用两个样本重复以上步骤3中的步骤(1)至步骤(7)；
4.亚甲蓝值的计算；
(1)通过式(8)确定亚甲蓝值：
<mrow>
<mi>M</mi>
<mi>B</mi>
<mi>V</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>C</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>C</mi>
<mi>f</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>M</mi>
<mrow>
<mi>M</mi>
<mi>B</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>M</mi>
<mrow>
<mi>F</mi>
<mi>M</mi>
</mrow>
</msub>
</mfrac>
<mo>&times;</mo>
<mn>1000</mn>
<mi>m</mi>
<mi>g</mi>
<mo>/</mo>
<mi>g</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>100</mn>
<msub>
<mi>C</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<mn>100</mn>
<msub>
<mi>c</mi>
<mi>f</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>M</mi>
<mrow>
<mi>M</mi>
<mi>B</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>M</mi>
<mrow>
<mi>F</mi>
<mi>M</mi>
</mrow>
</msub>
</mfrac>
<mo>&times;</mo>
<mn>10</mn>
<mi>m</mi>
<mi>g</mi>
<mo>/</mo>
<mi>g</mi>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>8</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
MMB为本次测试中使用的亚甲蓝溶液的实际质量；
MFM为本次测试中使用的细集料的实际质量；
(2)计算亚甲蓝值，取式(8)得到的三个值的平均值；
(3)当使用20.0±0.1g的细集料，若得到亚甲蓝值小于7.5mg/g，即得到所测细集料的亚甲蓝值；若得到亚甲蓝值大于或等于7.5mg/g，记录：亚甲蓝值大于7.5mg/g；
试样减半，取10.0±0.1g的细集料，称50mL带盖塑料瓶的皮重，称30.0±0.1g质量浓度为0.50％的亚甲蓝溶液直接倒入塑料瓶，并记录称得溶液的实际质量；称好的试样加到亚甲蓝溶液中，确保所有的细粒都倒入溶液中；再重复步骤3中的(2)～(7)，按式(8)计算亚甲蓝值，若得到亚甲蓝值小于15mg/g，即得到所测细集料的亚甲蓝值；若亚甲蓝值大于或等于15mg/g，记录：亚甲蓝值为超过15mg/g；
再试样减半，取5.0±0.1g的细集料，称50mL带盖塑料瓶的皮重，称30.0±0.1g质量浓度为0.50％的亚甲蓝溶液直接倒入塑料瓶，并记录称得溶液的实际质量；称好的试样加到亚甲蓝溶液中，确保所有的细粒都倒入溶液中；重复步骤3中的(2)～(7)，按式(8)计算亚甲蓝值，若得到亚甲蓝值小于30mg/g，即得到所测细集料的亚甲蓝值；若亚甲蓝值大于或等于30mg/g，记录：亚甲蓝值为超过30mg/g；
步骤二、将基于比色计测得的细集料亚甲蓝值分别代入公式(1)-(4)，得到细集料的af、bf、cf和hr四个参数；
af＝3.4994MBV0.0002 (1)
bf＝2.0044MBV-0.003 (2)
cf＝0.4956MBV-0.415 (3)
hr＝20.00MBV9.5E-06 (4)
其中，MBV为亚甲蓝值；hr为残余含水率时基质吸力大小、单位kPa；af为土样进气值，单位为psi，1psi＝6.895kPa；bf为达到进气值后，水从土样中排出率；cf为残留含水率；9.5E-06含义：9.5*10-6；
步骤三、将得到的af、bf、cf和hr四个参数代入式(5)中，生成曲线，即可得到细集料预估土水特征曲线；
<mrow>
<mi>Q</mi>
<mi>W</mi>
<mo>=</mo>
<mo>&lsqb;</mo>
<mn>1</mn>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>l</mi>
<mi>n</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mi>h</mi>
<msub>
<mi>h</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<mi>ln</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<msup>
<mn>10</mn>
<mn>6</mn>
</msup>
<msub>
<mi>h</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&rsqb;</mo>
<mo>&times;</mo>
<mo>&lsqb;</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>Q</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<msup>
<mrow>
<mo>&lsqb;</mo>
<mi>l</mi>
<mi>n</mi>
<mo>&lsqb;</mo>
<mi>exp</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>+</mo>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mi>h</mi>
<msub>
<mi>a</mi>
<mi>f</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mrow>
<mi>b</mi>
<mi>f</mi>
</mrow>
</msup>
<mo>&rsqb;</mo>
<mo>&rsqb;</mo>
</mrow>
<mrow>
<mi>c</mi>
<mi>f</mi>
</mrow>
</msup>
</mfrac>
<mo>&rsqb;</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>5</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式中，Qw为体积含水率，Qs为饱和体积含水量，h为集料基质吸力。
2.根据权利要求1所述的基于亚甲蓝值的细集料土水特征曲线预估方法，其特征在于，所述步骤一中的第1步测试材料细集料的取样按照以下步骤进行：
步骤1、取均匀混合的细集料，用4.75mm标准筛筛分，筛分至不超过1％的筛上部分通过筛；
步骤2、捣碎未过4.75mm标准筛部分的粗粒材料，与过筛的细粒材料均匀混合；
步骤3、放入电热恒温鼓风干燥箱中，干燥温度为105℃-115℃，干燥至引起的质量变化小于0.1g；
步骤4、干燥后的细集料冷却至室温，备用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610126859.6A CN105606793B (zh) | 2016-03-07 | 2016-03-07 | 一种基于亚甲蓝值的细集料土水特征曲线预估方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610126859.6A CN105606793B (zh) | 2016-03-07 | 2016-03-07 | 一种基于亚甲蓝值的细集料土水特征曲线预估方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105606793A CN105606793A (zh) | 2016-05-25 |
| CN105606793B true CN105606793B (zh) | 2017-11-07 |
Family
ID=55986886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610126859.6A Active CN105606793B (zh) | 2016-03-07 | 2016-03-07 | 一种基于亚甲蓝值的细集料土水特征曲线预估方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105606793B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109187381A (zh) * | 2018-08-01 | 2019-01-11 | 中建西部建设西南有限公司 | 一种快速测定机制砂mb值的方法 |
| KR102099458B1 (ko) * | 2019-08-12 | 2020-04-10 | 현대엔지니어링 주식회사 | 잔골재에 포함된 클레이 성분량 측정 방법 |
| CN111735787B (zh) * | 2020-07-09 | 2023-06-02 | 兰州理工大学 | 一种快速测定机制砂中含泥量的试验方法 |
| CN113552119A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-10-26 | 广东华路交通科技有限公司 | 细集料亚甲蓝值测试方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101672761A (zh) * | 2009-09-29 | 2010-03-17 | 长安大学 | 砂性土土水特征曲线测试装置及测试方法 |
| CN102313798A (zh) * | 2011-07-28 | 2012-01-11 | 河北建设勘察研究院有限公司 | 基于多终端土水特性曲线测试系统的测试方法 |
| CN103971002A (zh) * | 2014-05-12 | 2014-08-06 | 北京交通大学 | 一种非饱和土相对渗透系数的计算方法 |
-
2016
- 2016-03-07 CN CN201610126859.6A patent/CN105606793B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101672761A (zh) * | 2009-09-29 | 2010-03-17 | 长安大学 | 砂性土土水特征曲线测试装置及测试方法 |
| CN102313798A (zh) * | 2011-07-28 | 2012-01-11 | 河北建设勘察研究院有限公司 | 基于多终端土水特性曲线测试系统的测试方法 |
| CN103971002A (zh) * | 2014-05-12 | 2014-08-06 | 北京交通大学 | 一种非饱和土相对渗透系数的计算方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Development of Soil-Water Characteristic Curve for Flexible Base Materials Using the Methylene Blue Test;Hakan Sahin etal.;《J. Mater. Civ. Eng.》;20151231;第27卷(第5期);第1页摘要、第1-2页前言、第2-3页实验部分、第5页结果分析 * |
| Estimation of Resilient Modulus of Unbound Aggregates Using Performance-Related Based Course Properties;Fan Gu etal.;《J.Mater.Civ.Eng.》;20151231;第27卷(第6期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105606793A (zh) | 2016-05-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105606793B (zh) | 一种基于亚甲蓝值的细集料土水特征曲线预估方法 | |
| CN103792333B (zh) | 模拟多环境岩石崩解过程实时测定仪 | |
| US5668306A (en) | Soil analysis method including separate analyses of core sample strata | |
| CN101162221B (zh) | 一种植物根系吸收土壤水分过程的测定方法 | |
| CN106124552B (zh) | 一种泡沫沥青水分含量测试方法 | |
| US6817230B2 (en) | Systems and methods for determining the absorption and specific gravity properties of compacted and loose material including fine and coarse aggregates | |
| CN105606637B (zh) | 利用低场核磁共振技术检测鲍鱼中水分和脂肪含量的方法 | |
| CN106018171A (zh) | 一种蜡封测定沥青混合料毛体积密度的装置及方法 | |
| CN111735787B (zh) | 一种快速测定机制砂中含泥量的试验方法 | |
| CN106556555A (zh) | 一种精确测定机制砂亚甲蓝mb值的方法 | |
| CN106770058A (zh) | 基于红外光谱的土壤硝态氮的快速专用装置及其使用方法 | |
| CN110082250A (zh) | 一种快速检测非黏性土含水率的方法 | |
| Ma et al. | Measuring soil water content through volume/mass replacement using a constant volume container | |
| CN106248522A (zh) | 一种关于土壤墒情传感器的实验室校准方法 | |
| CN106767629A (zh) | 一种获取沥青膜厚度的方法 | |
| CN107860685B (zh) | 一种砂质土含水率的检测方法 | |
| CN105651718A (zh) | 一种基于比色计的细集料亚甲蓝值快速测定方法 | |
| CN105181520B (zh) | 岩样稳定性实验装置及岩样稳定性实验方法 | |
| CN216361744U (zh) | 一种沥青烟过滤收集装置 | |
| CN109238802A (zh) | 土体测量方法 | |
| CN205898540U (zh) | 一种食品检测装置 | |
| CN114858548A (zh) | 一种黏土液塑限联合测定方法及测定系统 | |
| CN104849175B (zh) | 采用杨氏模量拉伸仪测量棉花类物质密度的方法 | |
| CN216695774U (zh) | 一种土壤基体标准物质配制装置 | |
| CN206546279U (zh) | 一种可控含水量与孔隙比的软黏土单面排水固结精确制样装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Junhui Inventor before: Zhang Junhui Inventor before: Chen Yejuan Inventor before: Xiao Yachong Inventor before: Zheng Jianlong Inventor before: Peng Junhui Inventor before: Feng Baichun |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |