一种基于亚甲蓝值的细集料土水特征曲线预估方法_3

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br>[0105] (六)亚甲蓝值的计算;
[0106] 步骤1.通过以下方程,确定亚甲蓝值(MBV),单位:mg/g:
[0108] Ci为式(6)中确定的试验使用亚甲蓝溶液的初始浓度;
[0109] Cf为式(7)中确定的过滤后亚甲蓝溶液的浓度(稀释前);
[0110] Mmb为本次测试中使用的亚甲蓝溶液的实际质量;
[0111] Mfm为本次测试中使用的细集料实际质量。
[0112] 步骤2.计算亚甲蓝值,取上式得到的三个值的平均值。
[0113] 步骤3.当使用20.0±0. lg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;
[0114] 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(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;
[0115] 再试样减半,取5.0 ±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(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。
[0116] 注:当所取测试试样减少,测试结果的精确度将降低。
[0117] 实施例,
[0118]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&此'以以· 3(H20)质量浓度为0.5%的亚甲蓝溶液。
[0119] (一)校准比色计
[0120] 1.校准比色计的吸光度和亚甲蓝浓度之间的关系
[0121] (1)打开比色计,选择11^61〇11111"程序。
[0122] (2)在比色计中,插入一个装2/3蒸馏水的样品池,按"零"。
[0123] (3)称得50ml塑料瓶皮重为10.92g,用移液器转移130yL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A std = 2.10A。
[0124] 2.确定试验使用亚甲蓝溶液的初始浓度
[0125] 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%。
[0126](二)测试
[0127] 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。
[0128] 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。
[0129] 3.打开3mL注射器的活塞,装上0.2μπι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lmL塑料瓶中。
[0130] 4.用移液器转移130yL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。
[0131 ] 5.放置装2/3蒸馏水的样品池至比色计中,按"零"。
[0132] 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,记为厶£ = 0八。
[0133] 7.用式(2)计算稀释前的最终亚甲蓝浓度,& = 0。
[0134] 8.用式(3)计算亚甲蓝值,MBV = 7.5。记:亚甲蓝值大于7.5mg/g。取lO.OOg干燥的 细集料重新试验。
[0135] 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。
[0136] 10.重复实施例步骤(二)中的步骤2~8;
[0137] 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。
[0138] 12.用式(2)计算稀释前的最终亚甲蓝浓度,Cf = 0.14。
[0139] 13.用式(3)计算亚甲蓝值,亚甲蓝值MBV=10.89。
[0140] 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。
[0141] 15.取三个亚甲蓝值的平均值,得1?¥=11.66。
[0142] 二、根据Fredlund和Xing(1994)的研究方程建立0"和集料基质吸力h之间的关系 式:
[0144] 式中,θω为体积含水率,0S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,lpsi = 6.895kPa; bf为达到进气值后,水从土样中排出 率;《为残留含水率。其中&^、1^、《是拟合参数。
[0145] 三、利用滤纸试验,得到细集料实测土水特征曲线。
[0146]四、曲线拟合方法
[0147] 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 中米用二点估计,二点如图1所不;
[0148] A表示土壤吸力达到最大值??7(1061^&,1.45\105?8丨),含水率接近0。8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。
[0149] 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、h r,用于后面的分析。 [0150] 五、回归分析
[0151]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。
[0152] 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。
[0153] MBV与af上以、1^四个参数的相关性如图2~5所示。
[0154] 得到用MBV表达&^^£、匕四个参数的公式,如式(1)~(4) :
[0155] af = 3.4994MBV0·0002 ( 1 )
[0156] bf = 2.0044MBV-0·003 (2)
[0157] Cf = 〇.4956MBV-Q.415 (3)
[0158] hr = 20.00MBV9.5E-06 (4)
[0159] 式中,MBV为亚甲蓝值。
[0160] 通过式(9)得到细集料的饱和体积含水率,
[0162]式中,0S为饱和体积含水率;yd为土的最大干容重(g/ cm3) ;GS为土的比重;yw为水 的容重(g/cm3) 〇
[0163] 此时,将亚甲蓝值代入式(1)
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