2007材料工程师考试 - 图文

2007年试验检测工程师考试大纲及解答

1 土工试验

(1)土的三相组成及物理性质指标换算 了解：土的形成过程。

土是由地壳表面的岩石经过物力风化 化学风化和生物风化作用之后的产物。岩石暴露在大气中，受到温度变化的影响，体积经常发生膨胀和收缩，不均匀的膨胀和收缩使之产生裂缝，同时长期经受风 霜 雨和雪的侵蚀以及动植物的破坏，逐渐由整块岩石崩解成大小不等和形状不同的碎块，这个过程叫物理风化。物理风化只改变岩石颗粒的大小和形状，不改变颗粒的成分。物理风化后形成的碎块与氧气 二氧化碳和水接触，经过化学变化，变成更细的颗粒并且成分也发生改变，产生与原来岩石成分不同的矿物，这个过程叫做化学风化。在此基础上，加之生物活动的参与，从而产生有机质的积聚，经过这些风化作用所形成的矿物颗粒堆积在一起，其间贯穿着孔隙，孔隙间存在着水和空气。这种松散的固体颗粒（有时还会含有有机质） 水和气体的集合体即是土。

熟悉：土的三相组成；土的物理性质指标及指标换算。

土是由土颗粒（固相）水（液相）及气体（气相）三种物质组成的集合体。

土的密度 土颗粒的比重（或土粒密度） 土的含水量 干密度 饱和密度 浮密度 孔隙比 孔隙率 饱和度

指标换算：上述土的三相比例指标中，土粒比重G、含水量ω和重度γ三个指标是通过试验测定的。

在测定这三个基本指标后，可以导得其余各个指标

常用图2-21所示三相图进行各指标间关系的推导， 令γw=1gf/cm3，令Vs=e，V＝1＋e，Ws=VsG=G，Ww＝ωWs=ωG,W=G(1+ω)。常用图2-21所示三相图进行各指标间关系

（材料）

土的三相比例指标换算公式如下：

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掌握：含水量试验；密度试验；相对密度试验 含水量试验 （烘干法） 一、定义

土的含水量是在105-110℃下烘至恒量时所失去的水分质量和达恒量后干土质量的比值，以百分数表示，本法是测定含水量的标准方法。

二、适用范围

粘质土、粉质土、砂类土和有机质土类。

三、主要仪器设备

烘箱：可采用电热烘箱或温度能保持105-110℃的其他能源烘箱，也可用红外线烘箱 天平：感量0.01g。

称量盒（定期调整为恒质量）

四、计算公式 含水量＝（湿土质量－干土质量）/干土质量 ×100％ 注：计算至0.1％。

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五、允许差值

本试验须进行二次平行测定，取其平均算术平均值，允许平行差值应符合如下规定 含水量（％） 允许平行差值（％）

5以下 0.3 40以下 ≤1 40以上 ≤2

密度试验（灌砂法） 一、目的与使用范围

本试验适用于在现场测定基层（或底基层）、砂石路面土路基土的各种材料的压实层的密度和压实度，也使用于路清表面处治、沥青贯入式路面层的密度和压实度检测，但不适用于填石路堤等有大孔洞或大孔隙材料的压实度检测。用挖坑灌砂法测定密度和压实度时，应符合下列规定：

（1）、当基料的最大粒径小于15mm，测定层的厚度不超过150mm时，宜采用直径100mm的小型灌砂筒测试。 （2）、当最大粒径等于或大于15mm，但不大于40mm，测定层的厚度超过150mm，但不超过200mm时，应用直径150mm的大型灌砂筒测试。 二、仪器与材料

灌砂筒、金属标定罐、基板、量砂（粒径0.30～0.60mm或0.25～0.50mm清洁干燥均匀砂20～40g） 三、方法与试验步骤

1、标定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量。 2、标标定量砂的单位质量γ（g/cm^3）

3、将盛有量砂（M5）的灌砂筒放在基板中间的圆孔上，将灌砂筒的开关打开，让砂流入基板的中空内，直到砂不在流。取下灌砂筒，称取量筒内砂的质量（M6），准确至1g。 4、称取试坑中全部材料的总质量Mw。

5、从挖出的全部材料中取有代表性的样品，测定其含水量（ω，％）。用小灌砂筒测定时，细粒土不小于100g，中粒土不小于500g;用大砂筒，相应的细粒土不小于200g，中粒土不小于1000g，粗粒土或无机结合料稳定材料，不少于2000g，称其质量（Md）。

6、将基板放在试坑上，灌砂筒放在基板中间，打开灌砂筒开关，直至砂不再流动，称取量筒内砂的质量（M4）。 7、如清扫干净的平坦表面的粗糙不大可省去3的操作，试洞挖好后直接对准放在试坑上，不需要放基板，打开筒的开关，最后称取剩余砂的质量（M4'）。 四、计算

1、填满试坑所用砂的质量： 灌砂时试坑上放基板时： Mb=M1－M4-(M5-M6) 灌砂时试坑上不放基板时： Mb=M1－M4'-M2 Mb--填满试坑的砂的质量（g） M1--灌砂前灌砂筒内的砂的质量（g） M2--灌砂筒下部圆锥体内砂的质量（g） 2、试坑材料的湿密度： ρw＝Mw*γs/Mb

Mw--试坑中取出的全部材料质量，（g） γs--量砂的单位质量，（g/cm^3） 3、试坑材料的干密度ρd： ρd=ρw/（1+0.01ω） ω--试坑材料的含水量，％ 当为无机结合料稳定土时： ρd=Md*γs/Mb 五、报告

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各种材料的干密度均准确至0.1g/cm^3。 相对密度：试验步骤

1、取试样一份装入干净的搪瓷盘中，注入洁净的水，水面至少高出试样2cm，轻轻搅动土样，使附着在土样上的气泡逸出。

2、将吊篮挂在天平的吊钩上，浸入溢流水槽中，向溢流水槽中注水，水面高度至水槽的溢流孔为止，将天平调零。

3、调节水温在15℃－25℃范围内。将试样移入吊篮中。溢流水槽中的水面高度由水槽的溢流孔控制，维持不变。称取土样的水中质量（mw）。

4、提起吊篮，稍稍滴水后，将试样倒入浅搪瓷盘中，或直接将土样倒在拧干的湿毛巾上。 5、立即在保持表干状态下，和负温取土样的表干质量（mf）。

6、将土样置于浅盘中，放入105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重。取出浅盘，放在带盖的容器中冷却至室温，称取土样的烘干质量（ma）。

7、对同一规格的土样应平行试验两次，取平均值作为试验结果。 计算

γb=ma/(mf-mw) γb－土样的毛体积相对密度 mf－试样的表干质量 mw－试样的水中质量 ma－试样的烘干质量

ρb=γb*ρT或ρb=(γb-αT)*ρw ρb－土样的毛体积密度（g/cm^3） ρT－试验温度T时水的密度 αT－度验温度T时的温度修正系数 （2）土的粒组划分及工程分类

了解：粒度 粒度成分及其表示方法；司笃克斯定律。 土粒的大小称为粒度。

土的粒度成分是指土中各种不同粒组的相对含量（以干土质量的百分比表示），它可用来描述土的各种不同粒径土粒的分布特性。 表示方法有：表格法 累计曲线法 三角形坐标法 熟悉：土粒级配指标：Cu Cc；土粒大小及粒组划分。 不均匀系数 Cu＝d10/d60

曲率系数（或称级配系数）Cc＝d302/d10×d60 土粒大小及粒组划分于P108 图4－11粒组划分图

掌握：土的工程分类及命名（现行《公路土工试验规程》）；颗粒分析试验。

（1）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ 024-85） 《建设地基基础设计规范》（GB-50007-2002）和《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2001）的土的工程分类。

（2）《公路路基设计规范》（JTJ 013-95）公路路基土的分类。 （3）水利电力部《土工试验规程》（SL 237-1999）的土的工程分类。 （4）交通部《公路土工试验规程》（JTJ 051-93）的土的工程分类。

现行《公路土工试验规程》 土的工程分类（简称“分类”） 适用于公路工程用土的鉴别 定名和描述，以便对土的性状作定性评价；应以土颗粒组成特征 土的塑性指标：液限，塑限和塑性指标 土中有机质存在情况作为土分类依据；本“分类”应按筛分法（T 0115-93）确定各粒组的含量；按液限塑限联合测定法（T 0118-93）确定液限和塑限；按规程中的2.4.8判别有机质存在情况。 颗粒分析试验：筛分法

一、适用范围

适用于分析粒径大于0.074mm的土。

二、主要仪器设备

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标准筛：粗筛（圆孔）：孔径为60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm；细筛：孔径

为2mm、0.5mm、0.25mm、0.074mm。

天平：称量5000g，感量5g； 称量1000g，感量1g； 称量200g，感量0.2g。

三、试样

从风干、松散的土样中，用四分法按照下列规定取出具有代表性的试样： 小于2mm颗粒的土100-300g。 最大粒径小于10mm的土300-900g。 最大粒径小于20mm的土1000-2000g。 最大粒径小于40mm的土2000-4000g。 最大粒径大于40mm的土4000g以上。

四、计算公式

按下式计算小于某粒径颗粒质量百分数： X=(A/B)×100 式中：X－小于某粒径颗粒的质量百分数，％； A－小于某粒径的颗粒质量，g； B－试样的总质量，g。

当小于2mm的颗粒如用四分法缩分取样时，试样中小于某粒径的颗粒质量占总质量的百分数： X=(a/b)×p×100

式中：a－通过2mm筛的试样中小于某粒径的颗粒质量，g； b－通过2mm筛的土样中所取试样的质量，g； p－粒径小于2mm的颗粒质量百分数。 关于不均匀系数的计算： Cu=d60/d10

式中：Cu－不均匀系数；

d60－限制粒径，即土中小于该粒径的颗粒质量为60％的粒径，mm； d10－有效粒径，即土中小于该粒径的颗粒质量为10％的粒径，mm； 比重计法 一、适用范围

本法适用于分析粒径小于0.074mm的土。

二、主要仪器设备

比重计：（1）甲种比重计：刻度单位以摄氏20℃时，每1000 ml悬液内所含土质量的克数表示，刻度为－5～50，最小分度值为0.5。

（2）乙种比重计：刻度单位以摄氏20℃时悬液的比重表示，刻度为 0.995～1.020，最小分度值为0.0002。

量筒：容积为1000ml，内径为60mm，高度为350±10mm，刻度为0～1000ml。 细筛：孔径为2mm，0.5mm，0.25mm; 洗筛：孔径为0.074mm。 天平：称量100g，感量0.1g；

称量100g（或200g），感量0.01g。 温度计：测量范围0～50℃，精度0.5℃。

洗筛漏斗：上口径略大于洗筛直径，下口直径略小于量筒直径。 煮沸设备：电热板或电砂浴。

搅拌器：底板直径50mm，孔径约3mm。 三、试样

比重计分析土样应采用风干土。土样充分碾散，通过2mm筛（土样风干可在烘箱内以不超过50℃温度鼓风干燥）。

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