含水量试验

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所属分类:含水量测试仪
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含水量试验

含水量试验

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  含水量试验烘干法、酒精燃烧法和中子测量法等对土壤中含水量进行测定的试验方法。

  含水量定义为土中自由水的质量与土粒质量之比的百分数,它随时在变化之中,不是一个常数。一般认为在100℃-110℃温度下能将土中自由水蒸发掉。

  进行土壤含水量的测定有两个目的:一是为了解田间土壤的实际含水情况,以便及时进行播种、灌排、保墒措施,以保证作物的正常生长;或联系作物长相长势及耕作栽培措施,总结丰产的水肥条件。二是风干土样水分的测定,是各项分析结果计算的基础。

  土壤含水量的测定方法很多,如烘干法、酒精燃烧法和中子测量法等,其中烘干法是目前国际上土壤水分测定的标准方法,虽然需要采集土样,并且干燥时间较长但是因为它比较准确,且便于大批测定,故为常用的方法。

  1、干法制备试样应按下列步骤进行,用四分法取代表性土样20g(重型为50kg),风干碾碎,过5mm(重型过20mm或40mm)筛,将筛下土样拌匀,并测定土样的风干含水率。根据土的塑限预估最优含水率,并按本标准第3.1.6条4、5款的步骤制备5个不同含水率的一组试样,相邻2个含水率的差值宜为2%。

  2、湿法制备试样应按下列步骤进行,取天然含水率的代表性土样20kg(重型为50kg)碾碎,过5mm筛(重型过20mm或40mm),将筛下土样拌匀,并测定土样的天然含水率。根据土样的塑限预估最优含水率,按本条1注的原则选择至少5个含水率的土样,分别将天然含水率的土样风干或加水进行制备,应使制备好的土样水分均匀分布。 试样制备应按下列步骤进行:

  1、将击实仪平稳置于刚性基础上,击实筒与底座联接好,安装好护筒,在击实筒内壁均匀涂一薄层润滑油。称取一定量试样,倒入击实筒内,分层击实,轻型击实试样为25kg,分3层,每层25击;重型击实试样为4-10kg,分5层,每层56击,若分3层,每层94击。每层试样高度宜相等,两层交界处的土面应刨毛,击实完成时,超出击实筒顶的试样高度应小于6mm。

  2、卸下护筒,用直刮刀修平击实筒顶部的试样,拆除底板,试样底部若超出筒外,也应修平,擦净筒外壁,称筒与试样的总质量,准确至1g,并计算试样的湿密度。

  3、用推土器将试样从击实筒中推出,取2个代表性试样测定含水率,2个含水率的差值应不大于1%。

  土壤自然含水量是指田间土壤中实际的含水量,它随时在变化之中,不是一个常数。

  将土壤样品放在105℃±2℃的烘箱中烘至恒重,求出土壤失水重量占烘干重量的百分数。在此温度下,包括吸湿水(土粒表面从空气中吸取活动力强的水汽分子而成的一种水分)在内的所有水分烘掉,而一般土壤有机质不致分解。

  (1)将铝盒擦净,烘干冷却,在1/100天平上称重,并记下铝盒号码(A)。

  (2)在田间取有代表性的土样(0~20cm)20g左右,迅速装入铝盒中,盖好盒盖,带回室内(注意铝盒不可倒置,以免样品撒落),在天平上称重(B),每个样品至少重复测3份。

  (3)将打开盖子的铝盒(盖子放在铝盒旁侧或盖子平放在盒下),放人105℃±2℃的恒温箱中烘6~8小时。

  (4)待烘箱温度下降至50℃左右时,盖好盖子,置铝盒于干燥器中30分钟左右,冷却至室温,称重(C),如无干燥器,亦可将盖好的铝盒放在磁盘或木盘中,待至不烫手时称重。

  (5)然后,启开盒盖,再烘4小时,冷却后称重,一直到前后两次称重相差不超过1%时为止(C)。

  (1)烘箱温度以105℃±2℃为宜,温度过高,土壤有机质易碳化逸失。在烘箱中,一般土壤烘干6小时即可烘至恒重,质地较轻的土壤烘的时间可较短,约5~6小时即可。

  (2)干燥器内的干燥剂(氯化钙或变色硅胶)要经常更换或处理。变色硅胶在干燥时呈蓝色,吸湿后呈红色。如呈红色后,须重新放在烘箱中烘到蓝色再放回干燥器使用。

  ③能使不同土壤的分析结果相互比较。因各地的土壤湿度不同,但烘干土的重量是不变的。

  (4)本法须进行三次平行测定,取其算术平均值,以一位小数(%)表示,其平行差值不得大于1%。

  (5)本法测定本身的误差取决于所用天平的精确度和取样的代表性。所以,在田间取样时,需要注意取样点的代表性,在大范围内测定时需多点重复。

  本方法主要是利用酒精和水互相溶解和酒精在土中燃烧,使其水分蒸发,由燃烧前后土样的减重算出土壤含水量。

  酒精在土面上燃烧,在未达到燃点之前即将气化,使火焰与土面保持2~3cm的距离,此时土样温度约在70~80℃之间。但是,在火焰将熄灭前的几秒钟,火焰与土面接触,使土温上升到180~200℃以后温度很快地下降到85~90℃,并缓慢地冷却。即使再度燃烧,土样最高温度也不会超过200~220℃,并且高温阶段的时间甚短,所以土样中的有机质及盐类损失甚微(有机质含量高于50g·kg的样品不适用本方法)。据研究,本法较用烘干法测定土壤含水率的差值一般在0.5~0.8%左右。

  用酒精燃烧法测定土壤含水量,全过程只需20分钟,它是一种快速测定方法,很适合于田间进行。

  (3)用滴管向铝盒滴加酒精,至盒中呈现自由液面时为止(约用7mL酒精)稍加振荡,使土样均匀分布于盒中。

  (4)点燃酒精(注意勿使火柴屑掉入土样中),经数分钟后熄灭,待土样冷却后,再滴加酒精(2~3mL)进行第二次燃烧。一般情况下,样品经3~4次燃烧后,即可达恒重。然后称重(C),精确到0.01g。

  天平(感量0.01g)、蒸发皿、酒精(纯度96%以上)、火柴、滴管、量筒(10mL)。

  与土壤自然含水量测定相同,即将土壤样品放在105℃±2℃的烘箱中烘至恒重,求出土壤失水重量占烘干重量的百分数。在此温度下,包括吸湿水(土粒表面从空气中吸取活动力强的水汽分子而成的一种水分)在内的所有水分烘掉,而一般土壤有机质不致分解。。

  1.取洗净的有编号的铝盒,放在105℃±2℃的烘箱中烘之恒重,带手套取出放入干燥器中冷却,在分析天平(感量0.0001g)上称得其恒重(A)。

  3.将铝盒放入105℃±2℃的恒温烘箱中烘6小时左右,铝盒盖放在铝盒旁则或倾斜放在铝盒上。

  4.带手套将铝盒取出,盖上盖子,置铝盒于干燥器中20~30分钟,使冷却至室温,称重。启开铝盒盖,再烘2小时,冷却,称至恒重(C),前后两次称重之差不大于3mg。

  标准烘干法和非标准法的区别在于烘千方式的不同。红外线照射法系将上样置于红外线灯光之下烘千,通常将土样放于距光源5-15咖距离内照射约1h左右即可干燥。试验证明, 用此法所得结果较烘干含水量略大1%左右。红外干燥箱体积小,有商业产品。

  此法是利用根据波义耳一马略特定律设计的土壤水分速测仪,它通过测定土中固相、液相的体积,按土的经验比重值换算出土的含水量,适用于粘性土。对于少量的试样测试快,而对批量试样则操作过于繁杂。

  微波是一种超高频的电磁波,微波加热就是通过微波发生器产生微波能,再把这个微波能用波导输送到微波加热器中,加热器中物体受到微波作用后就自身发热。对于土中的水分子来说,其电荷分正、负两种,在微波场作用下不断快速排列和换向,这种运动使水分子本身发热、蒸发。

  微波加热器可用商业产品家用微波炉,一批土样一般儿分钟就可烘干。经试验对比多数土的测试结果与标准烘干法相对误差小于1.5%。但对一些含金属矿物质的土不适用,因为一些金属物质本身在微波作用下发热,其温度会超过:100℃,从而损坏微波炉。

  碳化钙为吸水剂。将一定量的湿土样和碳化钙置于体积一定的密封容器中,吸水剂与土中的水发生化学反应,产生乙炔气体,乙炔气体在密封容器中产生的压强与土中水分子质量成

  美国1967年就将此法列入公路规程,我国现行《公路土工试验规程》也列入了此法。此法的缺点是要求一种性能稳定的电石粉,而这种要求对试验需求量小,商业社会的今天不易达到。

  含石膏土和有机质土的烘干温度在110℃时,对含石膏土会失去结晶水,对含有机质土其有机成分会燃烧,测试结果将与含水量定义不符。这种试样的干燥宜用线个大气压力作用下将土干燥,或将烘箱温度控制在75℃-80℃,干燥8h以上为好。

  无机结合料在国外常称为水硬性结合料。它主要指水泥。石灰。粉煤灰和石灰或水泥粉煤灰,所用术语水泥稳定土、石灰稳定土、石灰粉煤灰稳定土等都是总称。

  如水泥与水拌和就要发生水化作用,在较高温度下水化作用发生较快。因此,需将水泥混合料放在原为室温的烘箱内,再启动烘箱升温,则在升温过程中水泥与水的水化作用发生较快,而烘干法又不能除去已与水泥发生水化作用的水,这样得出的含水量往往偏小,所以应提前将烘箱升温到110℃,使放人的水泥混合料一开始就能在:105℃-110℃的环境下烘干。另外.烘干后冷却时应用硅胶作干燥剂。

  吕永高, 栾法忠. 土的液限和塑限含水量试验探讨[J]. 山西建筑, 2007, 33(13):81-82.

  吕海波, 赵艳林, 陈川亮. 时域反射法测量膨胀土含水量试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2008, 27(12):2568-2574.

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