淺析比重瓶法實測土粒比重

袁金芳

【摘 要】土的比重一般是通過比重瓶法測得，但其試驗過程既繁瑣又費時，在實際工作中往往是直接用經驗比重來代替。針對這一情況，工程技術人員做了大量的對比分析，結果表明用兩種方法所得出的數值，對于路面土差異較大，而對于湖底、海底沉積的軟土則基本接近。所以，在進行公路建設中，應當考慮到實際的土壤成分情況，并依照工程設計要求，對土樣進行檢測，來確保土壤成分的合理化建設。

【關鍵詞】土的比重 ；比重瓶法；實測值；經驗值

一、問題匯總

土的比重是土的基本物理性指標之一，也是計算孔隙比和評價土類的主要指標，它是在溫度105～110℃下烘至恒重時的重量與土粒同體積4℃時蒸餾水重量的比值。對于顆粒小于5mm的土，采用比重瓶法進行測定。由于比重瓶法測土粒比重試驗較繁瑣，時間較長，試驗過程精度要求比較高。故本文結合工程實踐，以及用比重瓶法測定土粒比重試驗中應注意的問題，對土粒比重與土的塑性指數進行對比分析。

二、比重瓶法試驗過程中應注意的問題

在試驗開始前要對儀器設備進行校準，對天平，溫度計等的校準較為簡單，按相應的檢定規程進行即可。由于在不同的溫度下，比重瓶及蒸餾水的比重也不相同，故比重瓶應經常進行校準，一般每年至少校準一次，并經常抽查。在校準中應注意瓶的質量、瓶加水的總質量的稱量要準確至0.001g，并且同一過程要測定兩次，兩次測定的差值不得大于0.002g，取兩次測值的平均值。并根據不同溫度下（用恒溫水槽按5℃級差調節）瓶、水總質量，至達到本地區最高自然氣溫為止。繪制瓶、水總質量與溫度的關系曲線備用。

在上述儀器設備等校準后，即可按以下步驟進行正式試驗：

第一，將比重瓶烘干，在100mL比重瓶內裝入15g烘干土（若用50mL的比重瓶，則裝入12g干土）。土一定要烘干，如果烘干后，磨細時間較長，則需要將土磨細后進行烘干。比重試驗中，稱量要精確到0.001g，可以事先稱好比重瓶的質量，裝入15g的土，用（瓶+土的質量-瓶的質量）就可以得到干土的質量。

第二，為排除土中的空氣，在已裝有干土的比重瓶內注入蒸餾水至瓶的一半處，在注入純水過程中應注意不可直接用吸球對著瓶子注水，水應沿著瓶壁慢慢注入，防止瓶中干土揚起灰土后致使瓶中干土質量不準。搖動比重瓶，土樣浸泡20小時以上，再將瓶放在砂浴上煮沸。同時應注意保證足夠的煮沸時間和在煮沸過程中土液不得溢出瓶外。煮沸時間自懸液沸騰時算起，砂及低液限黏土應不少于30分鐘，高液限黏土應不少于1小時，使土粒分散。在煮沸過程中，要經常觀察，注意沸騰后調節砂浴溫度，不使土液溢出瓶外。

對于測定含有一定量的可溶鹽、不親水性膠體或有機質的土必須用中性液體（常用煤油）代替蒸餾水，并用真空抽氣法代替煮沸法來排除土中氣體。采用真空抽氣法時，必須保證真空度要達到1個負大氣壓，抽氣時間一到兩小時，直至懸液內無氣泡溢出為止。

第三，在煮沸后瓶中注入同樣煮沸且沸騰時間不少于20分鐘的蒸餾水至滿瓶，注意不要有土液溢出，冷卻，稱重。冷卻過程中，要待到瓶中土體完全下沉，并且瓶中的水與土有較明顯的分界線，也就是說，瓶中蒸餾水的顏色應清澈透明。再稱（瓶+水+土總質量）時，用比重瓶塞塞好瓶子，使多余水分自瓶塞的毛細管中溢出。再將瓶外水分擦干的過程中，注意先將瓶子擦干，最后將毛細管上的水擦干，毛細管上的水要在旁邊擦，否則會將毛細管中的水吸出，從而影響試驗的準確性。稱量后立即測出瓶內水的溫度，準確至0.5℃。

第四，根據測得的溫度，從已繪制的溫度與瓶、水總量的關系中查得瓶、水總質量。

第五，根據土工試驗規程計算土粒比重。本試驗必須進行兩次平行測定，其平行差值不得大于0.02，取其算術平均值作為土粒的比重值。

三、土粒比重值與塑性指數的相關性

根據比重瓶的測土結構形式來看，不同的烘干土，在試驗前提前4～5d進行準備。而在準備期間，還需要結合土粒的比重溶質，以及土粒比重的實際塑性指數，進行相關性分析，根據塑性的指數標準，以及實際經驗數據的使用確定性因素，實現對整體比值上的控制。而對于其中分析得出的參考數據，也需要結合相應的顯示結果，完成對土的比重值的有效檢測。在進行不同土壤比重方面的探究中，結合以往檢測的數據結果來進行比較，就如下表1所示。

下表2是某地沉積土的實測值與經驗值比較表。

從這些數據來看，不同地區土的比重存在較大差異。在工程實踐中，不同土粒比重，需要結合相應的基礎差異，適應不同環境下的土壤。實踐證明，地面土使用對整體公路建設會造成極大影響。為了保證結構的安全性，需要結合相應的比重試驗值完成對經驗值的調整。

綜上，在公路建設中，應當考慮土壤實際成分，并依據實際工程設計要求，對土樣進行檢測，并依照特殊的土壤結構，實現對水壩土樣，以及可溶性鹽在膠體有機質土壤含量方面的應用，同時結合土粒比重的實際影響，以確保土壤成分的合理化建設。

參考文獻：

[1]《公路土工試驗規程》（JTG E40-2007）

[2]謝笑笑，胡濤.淺析比重瓶法實測土粒比重[J].浙江水利科技，2007，（5）：41-42.

[3]段立莉.土的比重試驗[J].山西建筑，2015，41（5）：58-59.

[4]魏讓鵬.多項式擬合曲線在土粒比重試驗中的應用[J].西北水電，2013，（2）：70-71.

[5]趙春梅.土粒比重試驗方法主要技術應用和控制[J].城市建設理論研究（電子版），2013，（19）.

[6]盧丹.用Excel計算校正比重瓶[J].西部探礦工程，2005，17（12）：145-146.

[7]劉宇，王輝.土粒密度測定誤差分析[J].巖土工程界，2002，（7）：58-59.