集料矿粉塑性指数检测技术规程

1 检测项目分类及技术要点

1.1 检测项目分类

集料矿粉塑性指数检测主要分为以下三类：

1.1.1 液限检测
测定矿粉呈可塑状态的上限含水量，即在规定的试验条件下，矿粉试样在特定仪器中流动所需的最小含水量。液限是矿粉从可塑状态过渡到流动状态的界限含水量。

1.1.2 塑限检测
测定矿粉呈可塑状态的下限含水量，即在规定的试验条件下，矿粉试样用手工搓揉成土条至断裂时的临界含水量。塑限是矿粉从半固体状态过渡到可塑状态的界限含水量。

1.1.3 塑性指数计算
塑性指数为液限与塑限的差值，表示矿粉呈可塑状态的含水量变化范围，计算公式为：
Ip = WL - WP
式中：Ip——塑性指数；WL——液限（%）；WP——塑限（%）

1.2 技术要点

1.2.1 试样制备要点

• 试样须通过0.5mm筛，除去粗颗粒及杂质

• 试样应在105℃±5℃烘箱中烘干至恒重，冷却至室温

• 烘干时间不得少于8小时，两次质量差不大于0.1%

• 制备试样用水应为纯净水或蒸馏水，不得使用自来水

1.2.2 试验环境条件

• 试验室温度应控制在20℃±5℃

• 相对湿度不宜大于80%

• 试验台应稳固，无振动干扰

• 仪器设备应水平放置，避免阳光直射

1.2.3 操作精度要求

• 称量精度：0.01g

• 含水率计算精度：0.1%

• 平行试验差值：液限不大于2%，塑限不大于2%

• 试验结果取两次平行试验的算术平均值

2 各行业检测范围具体要求

2.1 公路工程行业（JTG E42-2005）

2.1.1 适用范围
用于测定高速公路、一级公路及以下等级公路建设中使用的填料、矿粉及细集料的塑性指数。

2.1.2 技术指标要求

• 高速公路、一级公路：

  • 液限要求：＜50%

  • 塑性指数要求：＜26

  • 用作路基填料时：塑性指数≤12

• 二级及以下公路：

  • 液限要求：＜50%

  • 塑性指数要求：＜28

2.1.3 特殊规定

• 对于高液限土，若塑性指数大于26，应采取改良处理

• 用于路面基层的矿粉，塑性指数应＜6

• 用于路面底基层的矿粉，塑性指数应＜9

2.2 铁路工程行业（TB 10102-2010）

2.2.1 适用范围
适用于铁路路基、桥涵、隧道等工程中使用的填料及矿粉的塑性指数测定。

2.2.2 技术指标要求

• 客运专线、高速铁路：

  • 液限要求：＜40%

  • 塑性指数要求：≤12

• 客货共线铁路：

  • 液限要求：＜45%

  • 塑性指数要求：≤20

2.2.3 特殊规定

• 基床表层以下填料：塑性指数≤12

• 基床底层填料：塑性指数≤15

• 路堤填料：塑性指数≤20

2.3 水利水电工程行业（SL 237-1999）

2.3.1 适用范围
适用于水利水电工程中土石坝、堤防等工程的填筑料及反滤料塑性指数检测。

2.3.2 技术指标要求

• 均质土坝防渗体：

  • 塑性指数要求：10-20

  • 液限要求：30%-45%

• 心墙防渗料：

  • 塑性指数要求：12-22

• 堤防填筑料：

  • 塑性指数要求：≤25

2.3.3 特殊规定

• 当塑性指数＞30时，不宜直接用作防渗体填筑料

• 塑性指数＜7时，不宜用作心墙防渗料

• 塑性指数＞25时，应采取排水措施

2.4 建筑工程行业（GB/T 50123-2019）

2.4.1 适用范围
适用于工业与民用建筑工程中地基处理、基坑回填等使用的填料塑性指数检测。

2.4.2 技术指标要求

• 基础垫层填料：塑性指数≤12

• 基坑回填土：塑性指数≤20

• 地基处理填料：塑性指数≤25

2.4.3 特殊规定

• 当塑性指数＞25时，不宜直接用作基础持力层

• 对于膨胀土，应进行专门的改性处理

• 用作换填材料时，塑性指数应≤15

3 检测仪器的原理和应用

3.1 液限检测仪器

3.1.1 锥式液限仪

工作原理：
锥式液限仪基于圆锥贯入原理，利用标准圆锥体在重力作用下沉入矿粉试样的深度与试样含水率之间的关系确定液限。当圆锥体在5秒±0.5秒内沉入试样深度恰好为17mm时，试样的含水率即为液限。

仪器结构：

• 圆锥体：锥角30°±1°，质量76g±0.2g，表面光滑

• 平衡装置：带有刻度尺，分度值0.1mm

• 底座：带有水平调节装置

• 试样杯：内径40mm，高度30mm

• 支架：可调节高度，确保圆锥体垂直下落

操作方法：

• 调节底座水平，校准圆锥体零点

• 将制备好的试样装入试样杯，刮平表面

• 提升圆锥体至试样表面，调节高度指示器至零点

• 释放圆锥体，5秒后读取贯入深度

• 调整含水率，重复试验，直至贯入深度为17mm

应用特点：

• 优点：操作简便，结果稳定，适合批量检测

• 缺点：对试样均匀性要求高，人为因素影响较大

• 适用范围：公路、铁路、建筑工程的常规检测

3.1.2 碟式液限仪

工作原理：
碟式液限仪基于冲击振动原理，将盛有试样的铜碟反复提升后自由下落，使试样产生冲击振动，观察试样槽在碟底合拢时的冲击次数与含水率关系，确定液限。当试样槽在25次冲击后合拢长度为13mm时，试样的含水率即为液限。

仪器结构：

• 铜碟：黄铜材质，直径110mm，深度25mm

• 冲击装置：带有凸轮的摇柄，提升高度10mm

• 开槽器：宽度2mm，深度8mm

• 计数器：记录冲击次数

• 支架：固定铜碟位置

操作方法：

• 将制备好的试样平铺于铜碟内，厚度约10mm

• 用开槽器在试样中心划出V形槽

• 以每秒2次的速率摇动摇柄，使铜碟升降冲击

• 记录试样槽合拢13mm时的冲击次数

• 改变含水率，重复试验，直至冲击次数为25次

应用特点：

• 优点：标准化程度高，国际通用

• 缺点：设备体积较大，操作相对复杂

• 适用范围：水利水电工程、科研机构的标准检测

3.2 塑限检测仪器

3.2.1 手动搓条法仪器

工作原理：
将制备好的矿粉试样用手工在毛玻璃板上搓揉成土条，当土条直径达到3mm时产生裂缝并断裂时的含水率即为塑限。

仪器设备：

• 毛玻璃板：尺寸200mm×150mm，表面粗糙度符合要求

• 天平：感量0.01g

• 烘箱：控温精度±2℃

• 干燥器：装有变色硅胶

• 调土皿：直径50mm-70mm

操作方法：

• 取制备好的试样约8g-10g，用手捏成椭圆形

• 在毛玻璃板上用手掌轻轻搓揉，压力均匀

• 搓条速度控制在每分钟15-20次

• 当土条直径达3mm时产生裂缝并断裂，测定此时含水率

• 取断裂后3mm-5mm长的土条3-5段测定含水率

应用特点：

• 优点：设备简单，操作直观

• 缺点：人为因素影响大，重复性较差

• 适用范围：各类工程的常规检测

3.2.2 液塑限联合测定仪

工作原理：
基于圆锥贯入原理，通过测定试样在不同含水率下的圆锥贯入深度，建立贯入深度与含水率的关系曲线。根据曲线确定贯入深度17mm和2mm对应的含水率，分别作为液限和塑限。

仪器结构：

• 主机：内置微处理器，自动记录贯入深度

• 圆锥体：锥角30°，质量76g，带光电感应装置

• 升降机构：精密丝杆传动，控制精度0.1mm

• 试样杯：不锈钢材质，配套齐全

• 数显系统：实时显示贯入深度和时间

操作方法：

• 制备3-4个不同含水率的试样，静置24h

• 将试样分层装入试样杯，刮平表面

• 启动仪器，圆锥体自动下降

• 记录5秒时的贯入深度

• 绘制贯入深度-含水率关系曲线

• 查取17mm和2mm贯入深度对应的含水率

应用特点：

• 优点：自动化程度高，人为误差小，一次完成液塑限测定

• 缺点：设备成本较高，需要定期校准

• 适用范围：大型工程、科研机构、检测中心

3.3 辅助仪器设备

3.3.1 烘箱

• 技术参数：控温范围50℃-200℃，波动度±2℃

• 内胆尺寸：不小于450mm×450mm×450mm

• 应用：试样烘干和含水率测定

3.3.2 天平

• 技术参数：感量0.01g，最大称量200g

• 稳定时间：≤3秒

• 应用：试样称量和含水率计算

3.3.3 调土设备

• 调土刀：不锈钢材质，长度150mm

• 调土皿：直径100mm，深度30mm

• 喷水壶：雾化均匀，容量500ml

• 应用：试样制备和含水率调整

3.3.4 辅助工具

• 筛子：0.5mm方孔筛，直径200mm

• 秒表：精度0.1秒

• 温度计：量程0℃-50℃，分度值0.5℃

• 保湿器：保持试样湿度

3.4 仪器校准与维护

3.4.1 校准周期

• 液塑限联合测定仪：每年校准一次

• 天平：每年检定一次

• 烘箱温度计：每半年校准一次

• 圆锥体：每季度检查磨损情况

3.4.2 日常维护

• 每次使用后清洁仪器表面和试样接触部位

• 检查圆锥体是否变形、磨损

• 保持运动部件润滑良好

• 定期检查电路系统和接地保护

3.4.3 校准方法

• 圆锥体质量：用天平称量，允许误差±0.2g

• 锥角：用角度规测量，允许误差±1°

• 贯入深度：用标准块校验，允许误差±0.1mm

• 计时器：用秒表校验，允许误差±0.1秒