4比重试验解析

试验原理
土粒体积采用排开液体体积（一般为纯水，对于有机质 土用煤油等中性液体）方法测试。根据测试过程中使用的 手段不同，分为下述三种试验方法：
1.比重瓶法：适用于粒径小于5mm的土；
2.浮称法：适用于粒径大于等于5mm且粒径大于20mm 的土粒含量小于10%的土； 3.虹吸筒法：适用于粒径大于等于5mm且粒径大于 20mm的土粒含量大于等于10％的土；
操作步骤：
比重瓶法
1.一般土的比重用纯水测定，当土中含有可溶盐、亲水性胶 体或有机质时，须用中性液体（如煤油）测定；
2.将比重瓶烘干，称得瓶质量m0。装烘干土约15g放入 100mL比重瓶内（或约10g土入50mL比重瓶内），称瓶加 土粒质量m1； 3.为排除土中的空气，将已装有干土的比重瓶，注纯水至瓶 的一半处，摇动比重瓶，并将比重瓶放在砂浴上煮沸。煮沸 时间自悬液沸腾时算起，砂土应不少于30分钟，粘土及粉土 不少于1小时。煮沸时应注意不使悬液溢出瓶外；
Gs

ms
ms
m2

m1
Gwt
ms、m1、m2分别为试样质量、铁丝筐在水中总
质量、试样和铁丝筐在水中质量
m1为铁丝筐在水中质量
m2 m1 ms wtVs ms m2 m1 ms m1 ms wtVs m1 wtVs
6.根据测定的水温，由已绘制的温度与瓶水总质量关系曲线 中查出瓶、水总质量m3。如果无此曲线，则立即倾去悬液， 洗净比重瓶，注入与试验同温度的纯水至相同刻度处，称瓶 水总质量m3；
操作步骤：
比重瓶法
7.按下式计算土粒比重：
Gs

m3
ms ms
m2
Gwt
ms、m2、m3分别为土质量、瓶加水加土总质量、瓶水总质量
浮称法
1.孔径小于5mm的铁丝筐，直径约10~15cm，高约 10~20cm； 2. 盛水容器：尺寸应大于铁丝筐； 3.浮称天平：称量2000g，感量0.5g； 4.辅助设备：烘箱、温度计、孔径5mm及20mm的分析 筛等。
操作步骤：
浮称法
1.取代表性土样500～1000g，彻底冲洗，使表面无尘土和 其它污物；
2.将试样浸在水中一昼夜后取出，立即放入铁丝筐，缓缓浸 没于水中，并在水中摇晃，直至无气泡溢出为止；
3.称铁丝筐和试样在水中总质量，得到m2； 4.取出试样烘干、称量，得到干土质量ms；
5.称铁丝筐在水中质量，得到m1， 并立即测量容器中水的温度，精确 至0.5℃；
操作步骤：
浮称法
6.按பைடு நூலகம்式计算土粒比重：
比重瓶法
比重瓶校准操作步骤：
1.将比重瓶洗净、烘干，置于干燥器内冷却后称量比重瓶的 质量，准确至0.001g。
2.将煮沸经冷却的纯水（或抽气后的中性液体）注入比重瓶， 对长颈比重瓶注水至略低于瓶的刻度处，然后用滴管调整液 面至刻度处。对短颈比重瓶，加水（或中性液体）至满，塞 好瓶塞，多余水自瓶塞毛细管中溢出。将比重瓶放入恒温水 槽直至瓶内水温稳定。取出比重瓶，擦干瓶外水后，称瓶、 水总质量，准确至0.001g。测量恒温水槽内水温，准确至 0.5℃ ；
7.本试验须平行测定两次，平行差小于0.02时，取其算术平 均值。
虹吸筒法
仪器设备：
1.虹吸筒： 2. 天平：称量1000g， 感量0.1g； 3.量筒：容积应大于 500mL； 4.辅助设备：烘箱、 温度计、孔径5mm 及20mm的分析筛等。
操作步骤：
虹吸筒法
1.取代表性土样700～1000g，彻底冲洗，使表面无尘土和 其它污物；
m3 m瓶 wtV瓶
m2 m瓶 ms wt V瓶 Vs
m3 ms m2 m瓶 wtV瓶 ms m瓶 ms wt V瓶 Vs wtVs
8.本试验须平行测定两次，平行差小于0.02时，取其算术平 均值。
当土体中既含粒径大于5mm土粒，又有小于5mm土粒 时，先筛析，然后分别测定。
比重瓶法
仪器设备：
1.比重瓶：容积100（或50）mL，分长颈和短颈两种； 2.天平：称量200g，感量0.001g； 3.辅助设备：砂浴，恒温水槽，真空抽气设备，温度计 （量程0℃～50℃）， 4.烘箱，纯水，中性液体 （如煤油等），孔径2mm 及5mm分析筛，漏斗， 滴管等。
比重试验
基本知识
土粒比重：土粒的质量（或重量）与同体积4℃时纯水 的质量（或重量）之比。为无量纲单位。
Gs

Vs
ms
＝ s
w 4℃ w 4℃
Gs

Vs
ms g
w 4℃
式中：ρs——土粒的密度，即土粒单位体积的质量； （ρw）4℃——4℃时纯水的密度，1g/cm3 （γw）4℃——4℃时纯水的重度。
4.对于煮沸时易跳出的砂土及用中性液体做试验时不能用煮 沸法排气的情况，可用真空抽气法代替煮沸法排除土中空气。 抽气时真空度须接近一个大气压，从达到近一个大气压的稳 定值算起，抽气时间一般为1～2小时，直至悬液内无气泡逸 出时为止；
操作步骤：
比重瓶法
5.将煮沸经冷却的纯水（或抽气后的中性液体）注入比重瓶， 对长颈瓶注水至略低于瓶的刻度处，然后用滴管调整液面至 刻度处。对短颈比重瓶，加水（或中性液体）至近满，待瓶 上部悬液澄清，塞好瓶塞，使多余水分自瓶塞毛细管中溢出。 擦干瓶外水分后，称瓶、水、土总质量m2，准确至0.001g。 测量瓶内水温，准确至0.5℃ ；
3.调节恒温水槽内的温度，温度差宜为5℃，测定不同温度下 的瓶、水总质量。每个温度时均应进行两次平行测定，两次 测定的瓶、水总质量的差值不得大于0.002g，取两次测定的 平均值做为该温度下的瓶、水总质量，绘制温度与瓶、水总 质量的关系曲线；
比重瓶法
比重瓶校准操作步骤： 温度（℃）
瓶加水量（g）
仪器设备：
试验原理
土粒比重是土在105℃～110℃下烘至恒重，当土中有 机质含量超过5％时，采用65℃～70℃的温度烘干至恒重 时土粒质量与同土粒体积相同的4℃纯水质量的比值。
土粒比重测试包括测量土粒质量ms、土粒体积Vs和水 温三个参数。因为土粒质量ms和水温易于测量，所以本试 验集中介绍测试土粒体积的方法。