光电液塑限联合测定仪

光电液塑限联合测定仪的界限含水率试验主要内容是测试细粒土的液限含水率（ωL）和塑限含水率（ωP），简称液限和塑限，由此获得塑性指数Ip=ωL－ωP、液性指数Il=（ω－ωP）/IP，由ωL和IP利用塑性图上对土进行分类和利用IL判断天然土所处的状态，其次是测试土的缩限ωS。本章仅介绍液限和塑限的试验方法。粘性土随着含水率的变化，其物理状态和力学性质也发生明显的变化。如图5-1所示。土体在不同含水率下可能处于如下不同的状态：
光电液塑限联合测定仪【技术参数】

圆锥仪总重： 76g±0.2g和100g±0.2g

圆锥角度： 30°±0.2°

测读入土深度： 0～22mm

测读精度： 0.1mm，估读0.05mm

圆锥下落至读数显示时间： 5秒

电磁吸力： >100g

电源： 交流220V±10%

1、液态：土体重塑后，在自重作用下不能保持其形状，发生类似于液体的流动现象。同乎没有强度；

2、可塑态：土体重塑后，在自重作用下，能保持其形状。在外力作用下，将发生持续的塑性变形而不产生断裂，外力消失后，即保持外力消失前那一时刻的形状不变。有一定的抗剪强度；

3、半固态：在较小的外力作用下，产生弹性变形为主的变形，当外力超过一定值后，土体发生断裂。土体体积随含水率减小而减小；

4、固态：变形性质类似于半固态，但其体积趋于稳定，不随含水率变化而变化。

中我们把液态与可塑态分界处的含水率叫液限含水率（简称液限，记作ωi），可塑态与半固态分界处的含水率叫塑限含水率（简称塑限，记作ωP），半固态与固态分界处的含水率叫缩限含水率（简称缩限ωS）。实际上，土体不同状态之间的过渡是渐变的，为了使用上的方便，将给定的试验方法得到的含水率称作界限含水率。本章介绍中华人民共和国国家标准《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）中规定的液限和塑限试验方法。

试验原理和试验方法

一、液限试验原理和方法

重塑土处于液态时，在自重作用下发生流动，而处于可塑态时，必须施加外力作用才发生变形。由此我们知道，在两种态的分界处，土从不能承受外力向能承受一定外力过渡。试验时，给予试样一个小的外力作用，在一定的时间内，变形量达到规定值时的含水率叫做液限含水率。规范中给出了两种液限试验方法：锥式液限仪法和喋式液限仪法。并以前者为标准方法。

1、锥式液限仪法：锥式液限仪法用圆角为30°，质量为76g的不锈钢圆锥，在重力作用下，5秒钟内刺入深度为17mm时对应的试样含水率为液限含水率。我国交通部规范规定的锥式液限仪质量为100g，5秒钟内刺入深度为20mm时对应的试样含水率为液限含水率；

2、喋式液限仪法：喋式液限仪法是在规定的试样喋中盛土，在土中以特制开槽器开一宽2mm的槽，以一定的能量（落高10mm）让土样喋与硬橡胶基座碰撞，这一过程中，土向槽内流动，当槽两侧土靠拢长度为13mm，撞击次数为25次，对应的试样含水率定义为液限含水率。

塑限试验原理和方法

塑限试验利用土体处于可塑态时，在外力作用下产生任意变形而不发生断裂；土体处于半固态时，当变形达到一定值（或受力较大）时发生断裂的特点。试验时给予一定外力，使试样变形达到规定值刚好出现裂缝时所对应的含水率作为限含水率。国标中据此给出了两种试验方法：搓滚法和液、塑限联合测定仪法，并且以后者为标准。

1、搓滚法塑限试验：用手掌在手玻璃板上搓土条，当土条直径刚好在3mm时出现裂缝，对应的含水率叫塑限含水率，这种方法是国内外大多土工试验方法所采用的方法；

2、液、塑限联合测定仪法：采用与锥式液限仪*相同的仪器，通过与搓条法对比，得到76g圆锥在5秒钟内锥尖入土深度为2mm时对应的含水率与搓条法得到的塑限接近，因此，定义76g圆锥仪在5秒钟内锥尖入土深度为2mm时对应的含水率为塑限含水率。

为了减少锥式液限仪在试验过程中人为因素的影响，提高试验精度，我国设计出了液、塑限联合测定仪，并规定以此仪器为准，将76g圆锥在5秒钟内入土深度为2mm时对应的含水率为塑限。交通部规范给出了100g圆锥联合测定仪法的液限含水率ωL与塑限入土深度hP经验关系式，由此关系式据ωL查hp，然后由圆锥入土深度与含水率的关系图查出塑限ωP。

仪器构造和试验步骤

一、试验仪器

液限、塑限试验的试验仪器主要包括：

1、锥式液限仪：见图5-2所示；

2、喋式液限仪：见图5-3所示；

3、光电式液限、塑限联合测定仪：见图5-4所示；

4、其它设备：毛玻璃板，调土刀，0.5mm孔径分析筛，凡士林，纯水，含水率试验全部设备等。

二、光电式液限、塑限联合测定仪的构造

光电式液限、塑限联合测定仪，见图5-4。主要组成部分包括：

1、圆锥仪：包括锥体、微分尺、平衡装置部分，部质量76g±0.2g（公路标准100g±0.2g）。锥角30°±0.2°，锥尖磨损量不超过0.3mm。微分尺刻线距离0.1mm，其顶端为磨平铁质材料，能被磁铁平稳吸住；

2、电磁铁部分：磁铁吸引力76g锥大于1N，100g锥大于1.5N；

3、光学投影部分：包括光源、滤光镜、物镜、反射镜及读数屏幕，放大10倍；

4、升降座：使试样杯在一定范围内能垂直升降；

5、时间控制：落锥后延时5秒的显示或提示装置。

三、喋式液限仪的构造

喋式液限仪，见图5-3所示，主要组成部分包括：

1、划刀；刀口宽2mm，刀高10mm，刀侧面夹角60°，刀口圆弧半径22mm；

2、土喋：黄铜制成，喋盘对应的圆球半径54mm，喋大深度27mm，喋中填土厚处10mm，喋底至底座间落间落高10mm；

3、支架：将土喋铰支于底座上；

4、底座：为一长方体硬橡胶块，硬度和弹性模量值有严格规定；

5、其它部分：摇柄是摇动时使土喋上升后自由落下；蜗轮是配合手柄完成上升土喋功能；调整板是调整土喋落高。

四、液限、塑限联合测定仪法试验步骤

1、制备试样：可采用天然含水率土样或风干土样制备。采用天然土样时，剔除大于0.5mm土粒，取代表性土样约600g，拌和均匀后分成3份，制成不同含水率的土膏，使它们的圆锥入土深度分别在4~6mm、9~11mm和16~19mm，静置一段时间即可；对风干土样，过0.5mm筛，取筛下土约400g分成三份后，分别加水制成3种不同含水率的试样，3种土膏的圆锥入土深度与天然含水率土样制成的土膏相同，拌和均匀后密封于保湿缸中静置24小时；

2、将试样用调土刀调匀，密实地填入试杯中，土中不能含土封闭气泡，将高出试样杯的余土用调土刀括平，随即将试样放于仪器底座上；

3、取圆锥仪，在锥尖涂以极薄凡士林，接通电源，使磁铁吸稳圆锥仪；

4、调节屏幕基线，使初始读数于零刻线处。调节升降底。使圆锥尖刚好接触土面，放开圆锥仪，圆锥仪在自重作用下插入土中，经过5秒钟后测读圆锥仪下沉深度；

5、重复步骤2、3、4，进行另外两个试样的圆锥入土深度h和对应含水率ω的测试；

6、在h-ω图上将三点h和对应的液限ωL17、10mm液限ωL10和2mm对应的塑限ωP（公路规范100g圆锥低度液限对应的入土深度为20mm，由液限查图5-5得到塑限对应的入土深度hp，然后由hp查图5-6得到塑限ωp）。