一種基于亞甲藍(lán)值的細(xì)集料土水特征曲線預(yù)估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于道路工程材料技術(shù)領(lǐng)域，屬于一種基于亞甲藍(lán)值的細(xì)集料土水特征曲 線預(yù)估方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 土水特征曲線表達(dá)土壤基質(zhì)吸力與含水率之間關(guān)系，是反映外界環(huán)境影響下土的 持水性能的關(guān)鍵指標(biāo)曲線，該曲線與土的許多重要工程性質(zhì)直接相關(guān)。測(cè)得土水特征曲線 的方法分為兩類:實(shí)驗(yàn)法和預(yù)估法，通過(guò)儀器設(shè)備測(cè)得土水特征曲線的方法為實(shí)驗(yàn)法;而建 立預(yù)估模型表達(dá)基質(zhì)吸力與含水率的關(guān)系生成土水特征曲線的方法為預(yù)估法。
[0003] 實(shí)驗(yàn)法與預(yù)估法相比有其先天性的缺點(diǎn)，一種實(shí)驗(yàn)方法通常需要一套特制的設(shè) 備、有經(jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)者、具體的實(shí)驗(yàn)方案、大量的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，并且最后得到的只是若干個(gè)孤立 的點(diǎn)，并不是一條真正的曲線，國(guó)內(nèi)幾種通用的實(shí)驗(yàn)法方法如壓力板法、濾紙法等皆是如 此。因此近些年來(lái)許多學(xué)者把研究轉(zhuǎn)向預(yù)估方法的研究。預(yù)估方法只需要根據(jù)土的一些性 質(zhì)如飽和含水率、孔徑分布指數(shù)等確定擬合參數(shù)，建立預(yù)估模型。
[0004] 國(guó)內(nèi)有用Van Genuchen模型、Log-normal模型對(duì)黏土的土水特征曲線進(jìn)行預(yù)估； 有基于MK模型推算非飽和膨脹土的土水特征曲線；也有基于Wei等多孔隙介質(zhì)平衡理論提 出的預(yù)估粉土、黏土的土水特征曲線模型。但是現(xiàn)有的方法測(cè)量方法都比較復(fù)雜，過(guò)程慢， 精確性一般。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明在于提供一種基于亞甲藍(lán)值的細(xì)集料土水特征曲線預(yù)估方法，過(guò)程簡(jiǎn)單， 測(cè)得土水特征曲線非?？焖伲_度更高。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，基于亞甲藍(lán)值的細(xì)集料土水特征 曲線預(yù)估方法，按照以下步驟進(jìn)行：
[0007] 步驟一、測(cè)細(xì)集料的亞甲藍(lán)值；
[0008] 步驟二、將基于比色計(jì)測(cè)得的細(xì)集料亞甲藍(lán)值代入公式（1)-(4)，得到得到af、bf、 Cf、hr四個(gè)參數(shù)；
[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為亞甲藍(lán)值;hr為殘余含水率時(shí)基質(zhì)吸力大小，單位kPa; af為土樣進(jìn)氣 值，單位為psi，lpsi = 6.895kPa; bf為達(dá)到進(jìn)氣值后，水從土樣中排出率;cf為殘留含水率； 9·5E-06含義 ：9·5*10-6;
[0014]步驟三、將得到的8￡、匕、(^、匕四個(gè)參數(shù)代入式(5)中，生成曲線，即可得到細(xì)集料 預(yù)估土水特征曲線；
[0016] 式中，θω為體積含水率，0S為飽和體積含水量，h為集料基質(zhì)吸力。
[0017] 本發(fā)明的特征還在于，進(jìn)一步的，上述步驟一中測(cè)細(xì)集料的亞甲藍(lán)值，按照以下步 驟進(jìn)行：
[0018] 步驟一、測(cè)試材料細(xì)集料的取樣；
[0019] 步驟二、校準(zhǔn)比色計(jì)；
[0020] (1)校準(zhǔn)比色計(jì)的吸光度和亞甲藍(lán)濃度之間的關(guān)系：
[0021] 打開比色計(jì)，選擇"Abs 610nm"程序;在比色計(jì)中，插入一個(gè)裝2/3容積蒸餾水的玻 璃樣品池，按"零"；用移液器轉(zhuǎn)移130 ± lyL質(zhì)量濃度為0.50%的亞甲藍(lán)溶液至50mL塑料瓶； 用蒸餾水稀釋溶液，至亞甲藍(lán)稀釋溶液凈重為45.0±0. lg;蓋上塑料瓶的蓋，輕搖稀釋溶液 4_6s;使用滴管，在另一玻璃樣品池中加入2/3容積的亞甲藍(lán)稀釋溶液;擦凈玻璃樣品池;將 亞甲藍(lán)稀釋溶液的樣品池插入比色計(jì)，測(cè)量吸光度值;轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃樣品池四分之一周，再測(cè) 量;重復(fù)這一過(guò)程，直到完成四個(gè)測(cè)量;計(jì)算四個(gè)值的平均值，并記錄為A std，精確到0.01A， Astd為已知質(zhì)量濃度為0.5 %的標(biāo)準(zhǔn)亞甲藍(lán)溶液吸光度值；用標(biāo)準(zhǔn)配制的0.5 %質(zhì)量濃度的 亞甲藍(lán)試驗(yàn)溶液對(duì)比色計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)；
[0022] (2)確定試驗(yàn)使用亞甲藍(lán)溶液的初始濃度：
[0023] 在測(cè)試細(xì)集料之前，確定試驗(yàn)使用的亞甲藍(lán)溶液的初始濃度;在比色計(jì)中，插入裝 2/3容積蒸餾水的玻璃樣品池，按"零"；使用移液器轉(zhuǎn)移130 ± lyL質(zhì)量濃度為0.50%的亞甲 藍(lán)溶液至50mL塑料瓶；用蒸餾水稀釋溶液，至亞甲藍(lán)稀釋溶液凈重45.0 ±0. lg;蓋上塑料瓶 的蓋，輕搖稀釋溶液4-6s;按上述步驟（1)中的過(guò)程獲得稀釋溶液的四個(gè)吸光度值，計(jì)算四 個(gè)值的平均值，記錄為Ai ;Ai為試驗(yàn)實(shí)際使用亞甲藍(lán)溶液吸光度值；
[0024] 利用式(6)確定實(shí)際試驗(yàn)使用的亞甲藍(lán)溶液的初始濃度Ci;
[0026] (3)重復(fù)兩次步驟（2)，計(jì)算三個(gè)匕值的平均值并精確到0.01%，得到亞甲藍(lán)試驗(yàn) 溶液平均初始濃度；
[0027] (4)調(diào)整亞甲藍(lán)溶液的初始濃度：
[0028] 如果實(shí)際試驗(yàn)使用的亞甲藍(lán)溶液的初始濃度匕低于0.48%，丟棄該亞甲藍(lán)溶液， 準(zhǔn)備新的亞甲藍(lán)試驗(yàn)溶液;如果實(shí)際試驗(yàn)使用的亞甲藍(lán)溶液的初始濃度匕大于0.50%，加 入蒸餾水調(diào)整亞甲藍(lán)試驗(yàn)溶液的質(zhì)量濃度為〇. 50% ;
[0029]步驟三、測(cè)試；
[0030] (1)試樣:稱20.0 ±0. lg干燥的細(xì)集料，記錄實(shí)際細(xì)集料的質(zhì)量;稱50mL帶蓋塑料 瓶的皮重，稱30.0 ±0. lg質(zhì)量濃度為0.50%亞甲藍(lán)溶液直接倒入塑料瓶，并記錄稱得亞甲 藍(lán)溶液的實(shí)際質(zhì)量;稱好的細(xì)集料加入到亞甲藍(lán)溶液中，確保所有的細(xì)粒都倒入亞甲藍(lán)溶 液中；
[0031 ] (2)混合:蓋上塑料瓶，搖混合物60 ± 1 s，休息180 ± 5s;再次搖混合物60 ± 1 s，完成 混合過(guò)程；
[0032] (3)過(guò)濾:打開3mL注射器的活塞，裝上0.2μπι注射器過(guò)濾器；用滴管吸取2mL的混合 物添加到注射器中，活塞塞回；慢慢推動(dòng)活塞，直到0.5~lmL的過(guò)濾溶液收集到一個(gè)新的 lmL塑料瓶中；
[0033] (4)稀釋:使用移液器轉(zhuǎn)移130 ±lyL過(guò)濾溶液到一個(gè)新的50mL塑料瓶；用蒸餾水稀 釋過(guò)濾溶液，至過(guò)濾溶液凈重45.0 ±0. lg;蓋上50mL塑料瓶的瓶蓋，輕搖稀釋溶液4-6s，用 滴管加稀釋溶液至玻璃樣品池容積的2/3;
[0034] (5)比色計(jì)零位調(diào)整:比色計(jì)中，插入裝2/3容積蒸餾水的玻璃樣品池，按"零"；
[0035] (6)吸光度測(cè)量:取出裝蒸餾水的玻璃樣品池，插入裝稀釋溶液的玻璃樣品池;測(cè) 量吸光度，記錄吸光度值，精確到0.01A;轉(zhuǎn)動(dòng)樣品池四分之一周，再測(cè)量;重復(fù)四次，計(jì)算四 個(gè)值的平均值，記為A f;
[0036] (7)計(jì)算過(guò)濾后亞甲藍(lán)溶液濃度Cf;
[0037] 利用式(7)計(jì)算過(guò)濾后亞甲藍(lán)溶液濃度Cf，精確到0.01 % ;
[0039] Cf為式(7)中確定的過(guò)濾后亞甲藍(lán)溶液的濃度；
[0040] (8)重復(fù)測(cè)試:再用兩個(gè)樣本重復(fù)以上步驟三中的步驟(1)至步驟(7);
[0041 ]步驟四、亞甲藍(lán)值的計(jì)算：
[0042] (1)通過(guò)式(8)確定亞甲藍(lán)值，單位:mg/g:
[0044] Mmb為本次測(cè)試中使用的亞甲藍(lán)溶液的實(shí)際質(zhì)量；
[0045] Mfm為本次測(cè)試中使用的細(xì)集料的實(shí)際質(zhì)量；
[0046] (2)計(jì)算亞甲藍(lán)值，取式(8)得到的三個(gè)值的平均值；
[0047] (3)當(dāng)使用20.0±0.1g的細(xì)集料，若得到亞甲藍(lán)值小于7.5mg/g，即得到所測(cè)細(xì)集 料的亞甲藍(lán)值;若得到亞甲藍(lán)值大于或等于7.5mg/g，記錄:亞甲藍(lán)值大于7.5mg/g;
[0048] 試樣減半，取10.0±0. lg的細(xì)集料，稱50mL帶蓋塑料瓶的皮重，稱30.0±0. lg質(zhì)量 濃度為〇. 50 %的亞甲藍(lán)溶液直接倒入塑料瓶，并記錄稱得溶液的實(shí)際質(zhì)量。稱好的試樣加 到亞甲藍(lán)溶液中，確保所有的細(xì)粒都倒入溶液中。再重復(fù)步驟三(2)~(7)，按式(8)計(jì)算亞 甲藍(lán)值，若得到亞甲藍(lán)值小于15mg/g，即得到所測(cè)細(xì)集料的亞甲藍(lán)值;若亞甲藍(lán)值大于或等 于15mg/g，記錄:亞甲藍(lán)值為超過(guò)15mg/g;
[0049] 再試樣減半，取5.0 ±0. lg的細(xì)集料，稱50mL帶蓋塑