淺談土的含水率試驗

1、<p><b>　　淺談土的含水率試驗</b></p><p>　　摘要：土的含水率試驗依據(jù)《土工試驗方法標準》GB/T50123-1999進行。本文就土的含水率試驗，闡述測量不確定度的評定方法與步驟，在實踐中的應用，提高檢測實驗室的檢測水平，使檢測數(shù)據(jù)更準確完整。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：土樣 含水率 試驗 </p><p>

2、　　一.含水率是土的基本物理性指標之一，它反映土的狀態(tài)，含水率的變化將使土的一系列物理學性質(zhì)隨之而異。這種影響表現(xiàn)在各個方面，如反映在土的稠度方面，使土成為堅硬的、可塑的或流動的；反映在土內(nèi)水分的飽和程度方面，使土成為稍濕、很濕或飽和的；反映在土的力學性質(zhì)方面，能使土的結(jié)構(gòu)強度增加或減少，緊密或疏松，構(gòu)成壓縮性及穩(wěn)定性的變化。因此，土的含水率是研究土的物理力學性能必不可少的一項指標。同時，土的含水率也是土工建筑物施工質(zhì)量控制的依據(jù)。 &

3、lt;/p><p>　　1.定義：含水率，是試樣在105～110℃溫度下烘至恒量時所失去的水質(zhì)量和恒量后干土質(zhì)量的比值，以百分率表示，其計算公式如下： </p><p>　　式中：w--試樣含水率（%） </p><p>　　m--試樣濕質(zhì)量（g） </p><p>　　md--試樣干質(zhì)量（g） </p><p>　　2.

4、本試驗適用于粗粒土、細粒土和有機土。當土中有機質(zhì)含水量超過干土質(zhì)量5%時，應將溫度控制在65～70℃的恒溫下烘至恒量。因為有機質(zhì)土在105～110℃溫度下，經(jīng)長時間烘干后，有機質(zhì)特別是腐殖酸會在烘干過程中逐漸分解而不斷損失，使測得的含水率比實際的含水率大，土中有機質(zhì)含量越高，誤差就越大。 </p><p><b>　　二、試驗方法 </b></p><p>　　測定含

5、水率的方法多種多樣，如烘干法、酒精燃燒法、炒干法、比重法、實容積法、微波法和核子射線法等。分別介紹如下： </p><p>　　1.烘干法：將試樣放入溫度能保持在105～110℃的電熱烘箱中烘至恒值，是測定含水率的通用標準方法，精度高，試樣簡便，結(jié)果穩(wěn)定。因此，此法為室內(nèi)測定含水率的標準方法，為國家標準。在野外無烘干箱設備或要求快速測定含水率，則可根據(jù)土的性質(zhì)和工程情況分別采用下列方法。 </p>

6、<p>　　2.酒精燃燒法：在試樣中加入酒精，利用酒精在試樣上燃燒，將土烤干，使土中水分蒸發(fā)，是快速測定法中比較準確的一種方法，適用于沒有烘箱或土樣較少的情況。由于此法難以控制105～110℃的恒溫條件，與定義不完全符合，因此一般在現(xiàn)場使用，或者在制備試樣時測定風干土樣的含水率，供制樣參考。酒精惹燃燒法測得的含水率略低于烘干法所測得的含水率。 </p><p>　　3.干炒法：用火爐或電爐將試樣炒干，在

7、炒干過程中，隨時翻拌試樣，至試樣表面完全干燥。此法適用于砂性土及含礫較多的土，在工地使用。此法也不符合定義所規(guī)定的105～110℃，干炒法溫度在100～150℃所測得的含水率略大于烘干法。 </p><p>　　4.比重法：該法是根據(jù)比重試驗，測定濕土體積，估計土粒比重，間接計算土的含水率。由于試驗時沒有考慮溫度的影響，所測得的結(jié)果準確度較差。土內(nèi)氣體能否充分排除，直接影響試驗成果的精度，故此法僅適用于砂性土。

8、</p><p>　　5.實容積法：根據(jù)波義爾-馬略特定律設計的速測含水率儀。它是通過測定土中固相和液相的體積，取土的經(jīng)驗比重值，換算出土的含水率。該法的原理是波義爾-馬略特定律首先要求氣溫基本保持不變，這在填筑工地上是很難達到的。若以標準溫度為20℃，那么氣溫變化±1℃，實容積的變化就達到5%，相應含水率的變化也約5%。為此，比較少用。 </p><p>　　6.微波法：微波加

9、熱是近年來發(fā)展的一門新技術(shù)。微波是一種超高頻的電磁波。微波加熱就是通過微波發(fā)生器產(chǎn)生微波能，然后用微波能（傳送線）將微波能輸送到微波加熱器中，加熱器中的試樣受到微波的照射后就發(fā)熱，使水分蒸發(fā)。由于微波具有一定的穿透深度，使被加熱物體里外同時加熱，因此具有均勻、快速的優(yōu)點。顯然，快速干燥工藝在土工試驗中具有重要的意義。但微波加熱的溫度如何控制，烘干時間采用多長等，還有待于進一步研究和實踐。 </p><p>　　7

10、.核子射線法：利用核子法測定土石等材料原位密度和含水率是一項迅速發(fā)展的無損、快速檢查新技術(shù)。用表層型核子水分-密度儀測定材料密度和含水率是一種間接的物理測量方法。其測量依據(jù)是儀器所記錄到的γ射線或熱中子計數(shù)率分別與被測材料密度和含水率有確定的相關(guān)性。通過預先建立適合儀器進行密度或水分測量的標定曲線，確定被測材料的密度或含水率。 </p><p>　　深層型核子水分-密度儀利用探棒通過鉆孔或測量導管放至地面下預定深

11、度，分別用γ射線散射法和快中子被氫原子慢化法測定材料原位密度和含水率變化。 </p><p>　　三、試驗中的幾個問題 </p><p>　　1.代表性試樣的選取和試樣數(shù)量 </p><p>　　進行含水率試驗時，常因土層不均勻，試樣數(shù)量過少，擾動土樣（風干土）拌和不勻，鉆探取樣時，取土器和筒壁的擠壓，土樣在運輸和存放期間保持不當?shù)雀鞣N因素影響試驗結(jié)果。這些影響因素

12、中，有的屬于人為造成，鉆探取土和運輸過程中造成的影響可以從發(fā)展野外現(xiàn)場測試方法加以解決，如采用核射線法測定含水率。土層不均勻是土體本身的客觀實際，為此，選取測定含水率的試樣時，應根據(jù)試驗目的和要求而定。若為了了解全土層綜合而概略的天然含水率，可沿土層剖面豎向切取土樣，拌和均勻測定其含水率。如果配合壓縮試驗、抗剪強度試驗、滲透試驗，應在切取式樣環(huán)刀的上下，兩面選取土樣，這樣測得的含水率結(jié)果可能由于土樣層次不均有所差異，但有助于了解土層的真

13、實情況和對試驗結(jié)果的分析。關(guān)于式樣的數(shù)量，對于烘干法，為使試驗結(jié)果準確可靠，同時考慮到烘培時間的長短，粘質(zhì)土取15～30g；砂質(zhì)土或礫質(zhì)土因持水性差，顆粒大小相差懸殊，含水量易于變化，所以式樣應多取一些，規(guī)定采用50g。酒精燃燒法大多為施工質(zhì)量控制所采用為使酒精用量不宜過大，實踐證明粘性土的數(shù)量為5-10g干炒法適用于顆粒均勻的砂、礫料，式樣數(shù)量應根據(jù)含粗顆粒粒徑的大小而選擇，粒徑大的</p><p>　　實容積

14、法，對原狀土或擊實土，按密度試驗要求用環(huán)刀切取試樣，對散狀土取代表性試樣80～100%。微波法一般可取30×2cm3的試樣即可。 </p><p>　　2.測定含水率時烘干溫度和時間的控制 </p><p>　　國家標準中規(guī)定測試含水率時的烘干溫度采用105～110℃，這是因為取決于土的水理性質(zhì)。粘性土中水一般分為強粘結(jié)水、弱粘結(jié)水和自由水三種，為不試強結(jié)合水不斷析出及有機質(zhì)不斷

15、損失，保證測得的結(jié)果穩(wěn)定，烘干穩(wěn)定不宜過高，目前國際上一些主要試驗標準烘干溫度在100～115℃之間。 </p><p>　　酒精燃燒法和炒干法，其溫度均不不符合100～115℃的要求，但酒精倒入試樣燃燒開始時即氣化，酒精的氣體部分構(gòu)成火焰的焰心火焰與土樣一般保持2-3cm的距離，實際上土樣受到的溫度僅在70-80℃，待火焰將熄滅的幾秒鐘才與土面接觸，致使土的溫度上升200-220℃。由于高溫燃燒時間較短，土樣基

16、本受到適宜的溫度，根據(jù)經(jīng)驗得知，測得的結(jié)果與烘干法誤差不大。炒干法是將金屬盤放到火爐上將土炒干，溫度在100-150℃，由于砂土中強粘結(jié)水較少，溫度影響較小。 </p><p>　　至于烘干時間與土的類別及取土量有關(guān)。對粘性土取15-30g，烘干時間不少于8h，是根據(jù)多年比較試驗而確定的，對砂性土不少于6h，由于砂性土持水性差，水含量易于變化對烘干、燒干、炒干的試樣應先冷卻后再稱重，一是避免因天平受熱不勻影響稱重

17、精度，二是防止熱土吸收空氣中的水分。為此，試樣應放在裝有干燥劑的干燥缸內(nèi)冷卻，缸口涂以凡士林與外界空氣隔絕，試樣在干燥缸內(nèi)冷卻至室溫再稱重。 </p><p>　　3.關(guān)于有機質(zhì)土的含水率測定 </p><p>　　在105-110℃恒溫下長期烘培，有的有機質(zhì)特別是腐植酸可在烘培過程中逐漸分解而不斷的減輕其質(zhì)量，使測得的含水率比實際的含水率大，有的有機質(zhì)（如有機碳）在烘培中其質(zhì)量因氧化而增

18、加，使測得的含水率比實際的含水率??；因此標準規(guī)定有機質(zhì)含量超過5%的土烘干溫度采用65-70℃。 </p><p>　　4.平衡試驗和平行差值 </p><p>　　標準中規(guī)定采用平行試驗的目的是為了避免操作中發(fā)生錯誤，對原狀土通過平行試驗可進一步了解含水率的平均程度。為保證試驗準確度，試驗中規(guī)定平行差值是合理的，對于烘干法，含水率在40%以下，允許差值1%。含水率大（等）于40%，允許差