一种基于亚甲蓝值的细集料土水特征曲线预估方法
【技术领域】
[0001 ]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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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】
[0005] 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。
[0006] 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：
[0007] 步骤一、测细集料的亚甲蓝值；
[0008] 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；
[0009] af = 3.4994MBV0·0002 ( 1 )
[0010] bf = 2.0044MBV-0.003 (2)
[0011] cf = 0.4956MBV-0·415 (3)
[0012] hr = 20.00MBV9.5E-06 (4)
[0013] 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，lpsi = 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;
[0014]步骤三、将得到的8￡、匕、(^、匕四个参数代入式(5)中，生成曲线，即可得到细集料 预估土水特征曲线；
[0016] 式中，θω为体积含水率，0S为饱和体积含水量，h为集料基质吸力。
[0017] 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：
[0018] 步骤一、测试材料细集料的取样；
[0019] 步骤二、校准比色计；
[0020] (1)校准比色计的吸光度和亚甲蓝浓度之间的关系：
[0021] 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 ± lyL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. lg;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A std，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；
[0022] (2)确定试验使用亚甲蓝溶液的初始浓度：
[0023] 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 ± lyL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. lg;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；
[0024] 利用式(6)确定实际试验使用的亚甲蓝溶液的初始浓度Ci;
[0026] (3)重复两次步骤（2)，计算三个匕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；
[0027] (4)调整亚甲蓝溶液的初始浓度：
[0028] 如果实际试验使用的亚甲蓝溶液的初始浓度匕低于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匕大于0.50%，加 入蒸馏水调整亚甲蓝试验溶液的质量浓度为〇. 50% ;
[0029]步骤三、测试；
[0030] (1)试样:称20.0 ±0. lg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. lg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；
[0031 ] (2)混合:盖上塑料瓶，摇混合物60 ± 1 s，休息180 ± 5s;再次摇混合物60 ± 1 s，完成 混合过程；
[0032] (3)过滤:打开3mL注射器的活塞，装上0.2μπι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~lmL的过滤溶液收集到一个新的 lmL塑料瓶中；
[0033] (4)稀释:使用移液器转移130 ±lyL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. lg;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;
[0034] (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"；
[0035] (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A f;
[0036] (7)计算过滤后亚甲蓝溶液浓度Cf;
[0037] 利用式(7)计算过滤后亚甲蓝溶液浓度Cf，精确到0.01 % ;
[0039] Cf为式(7)中确定的过滤后亚甲蓝溶液的浓度；
[0040] (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);
[0041 ]步骤四、亚甲蓝值的计算：
[0042] (1)通过式(8)确定亚甲蓝值，单位:mg/g:
[0044] Mmb为本次测试中使用的亚甲蓝溶液的实际质量；
[0045] Mfm为本次测试中使用的细集料的实际质量；
[0046] (2)计算亚甲蓝值，取式(8)得到的三个值的平均值；
[0047] (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;
[0048] 试样减半，取10.0±0. lg的细集料，称50mL带盖塑料瓶的皮重，称30.0±0. lg质量 浓度为〇. 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;
[0049] 再试样减半，取5.0 ±0. lg的细集料，称50mL带盖塑