密度计法测颗粒级配指导书

颗粒级配分析（密度计法）

一、 目的和适用范围

通过数据分析，判断土的组成、级配性质。

本试验方法使用于分析粒径小于0.075mm 的细粒土，具体方法步骤参照《土工试验方法标准》（GBT 50123-1999）、（公路土工试验规程）（JTG E40-2007）及材料（第2版公路工程试验检测人员考试用书）。 二、 试验原理

对应于粒径小于0.075mm 的细粒土，采用比重计法。小球体在水中下沉时满足：①小球体在水中沉降的速度是恒定的；②小球体沉降速率与球体直径d 的平方成正比。比重计法正是利用这一原理来进行颗粒分析的。

密度计是测定液体密度的仪器。它的主体是个玻璃浮泡，浮泡下端有固定的重物，使密度计能直立地浮于液体中；浮泡上为细长的刻度杆，其上有刻度数和读数。目前，使用的有甲种密度计和乙各密度计两种型号，本试验采用甲种密度计。甲种密度计刻度杆上的刻度单位表示20℃时每1000cm 3悬液内所含土粒的质量。由于受实验室多种因素的影响，若悬液温度不是20℃时悬液的密度（或土粒质量），必须将初读数经温度校正；此外，还需进行弯液面校正、刻度校正、分散剂校正。

本试验采用斯托可斯公式来求土粒在静水中沉降速度；密度计法是通过测定

土粒直沉降速度后求相应的土粒直径，如下式所示：t

L G G d wTg wT s ⨯-⋅⨯=ρη)(1018004。

各符号见操作步骤中说明。

已知密度的均匀悬液在静置过程中，由于不同粒径土粒的下沉速度不同，粗、细颗粒发生分异现象。随粗颗粒不断沉至容器底部，悬液密度逐渐减小。密度计在悬液中之沉浮决定于悬液之密度变化。密度大时浮得高，读数大；密度小时浮得低，读数小。若悬液静置一定时间t 后，将密度计放入盛有悬液的量筒中，可根据密度计刻度杆与液面指示的读数测得某深度H t （称有效深度）处的密度，并可按上述公式求出下沉至H t 处的最大粒径d ；同时，通过计算即可求出H t 处单位体积悬液中直径小于d 的土粒含量，以及这种土粒在全部土样中所占的百分含量。由于悬液在静置过程中密度逐渐减小，相隔一段时间测定一次读数，就可以求出不同粒径在土中之相对含量。

三、仪器设备与试剂

1仪器设备：

1）密度计：甲种密度计，刻度－5～50，最小分度值为0. 5℃，本试验室所用密度计规格如下：

密度计（一）：浮泡体积(V b)：62cm3

浮泡中心至最低刻度的距离L0：10cm

标尺总长：14cm

密度计（二）：浮泡体积(V b)：66cm3

浮泡中心至最低刻度的距离L0：10.6cm

标尺总长：15.2cm

2）量筒：内径约60mm，容积1000mL，高约420mm，刻度0～1000mL，准确至10mL。

3）洗筛：孔径0. 075mm。

4）洗筛漏斗：上口直径大于洗筛直径，下口直径略小于量筒内径。

5）天平：称量1000g，最小分度值0. 1g；称量200g，最小分度值0. 01g。

6）搅拌器：轮径50mm，孔径3mm，杆长约450mm，带螺旋叶。

7）煮沸设备：附冷凝管装置。

8）温度计：刻度0～50℃，最小分度值0. 5℃。

9）其他：秒表，锥形瓶(容积500mL)、研钵、木杵、电导率仪等。

2试剂：

1）4%六偏磷酸钠溶液：溶解4g六偏磷酸钠于100mL水中。

2）5%酸性硝酸银溶液：溶解5g硝酸银于100mL的10%硝酸溶液中。

3）5%酸性氯化钡溶液：溶解5g氯化钡于100mL的10%盐酸溶液中。

2 试验步骤

1 试验的试样，宜采用风干试样。当试样中易溶盐含量大于0.5%时，应洗盐。具体方法步骤详见《土工试验方法标准》GBT 50123-1999。

2 称取具有代表性风干试样200—300g，过2mm筛，求出筛上试样占试样总质量的百分比。取筛下土测定试样风干含水率。

3将土样拌和均匀，称取30g的风干土样作为试样，当采用天然含水量为 土样作为试样时，按下式计算所需湿土质量：为30g的风干试样质量按

下式计算：

当易溶盐含量小于1%时，

m 0＝30（1+0.01ω）

当易溶盐含量大于、等于1%时，

m 0＝[30（1+0.01ω）]/（1-ω）

4 将风干试样或洗盐后在滤纸上的试样，倒入500mL 锥形瓶，注入纯水200mL ，浸泡过夜，然后置于煮沸设备上煮沸，煮沸时间宜为40min 。

5 试验冷却后，搅拌，静置1min ，通过洗筛漏斗将上部悬液过0.075mm 筛转移到颗分试验用的量筒中，再加适量水搅拌，静置1min ，再将上部悬液过0.075mm 筛，如此重复清洗（每次清洗，最后所得悬液不得超过1000mL ）直至锥形瓶中上部悬液清澈。向量筒中加入4％六偏磷酸钠10mL ，再注入纯水至1000mL 。

6 将搅拌器放入量筒中，沿悬液深度上下搅拌1min ，取出搅拌器，立即开动秒表，将密度计放入悬液中，测记0. 5、1、2、5、15、30、60、120和1440min 时的密度计读数。每次读数均应在预定时间前10～20s ，将密度计放入悬液中。且接近读数的深度，保持密度计浮泡处在量筒中心，不得贴近量筒内壁。

7 密度计读数均以弯液面上缘为准，甲种密度计应准确至0.5，乙种密度计应准确至0.0002。每次读数后，应取出密度计放入盛有纯水的量筒中（0.5、1min 时除外），并应测定相应的悬液温度计准确至5℃，放入或取出密度计时，应小心轻放，不得扰动悬液。

8 小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比应按下式计算：

()D T G d

C n m m R C m X -+++=

100

（甲种密度计）。

式中 X——小于某粒径的试样质量百分比（％）；

m d ——试样干质量(g)；

C G ——土粒比重校正值（查附录A 表1）； m T ——悬液温度校正值（查附录A 表2）；

n——弯月面校正值（查附录A 表3，具体步骤详见“附录B.0.3” ）； C D ——分散剂校正值（具体步骤详见“附录B.0.4”；）； R ——甲种密度计读数。

10 试样颗粒粒径按下式计算：

t L

K

d =