土的含水率試驗三種比對方法探討

摘要:介紹土工試驗中3種含水率試驗方法，即烘干法、酒精燃燒法和微波法，并通過比對這3種方法的試驗數據，認為用微波法在測定含水率的方法中較其他兩種方法更經濟和實用，準確度也較高。

關鍵詞:烘干法 酒精燃燒法 微波法 含水率

0 引言

根據國家標準，土的含水率定義為試樣在105~110℃溫度下烘至恒量時所失去的水質量和達恒量后干土質量的比值，以百分數表示。土在天然狀態下的含水率稱為天然含水率。含水率是土的基本物理性質指標之一，它的變化將會使土的物理、力學性質發生一系列的變化，可使土在半固態、可塑狀態和流動狀態之間轉變， 或者表現出稍濕、很濕或飽和狀態，也可造成土在壓縮性和穩定性上的差異。測定土的含水率，了解土的含水情況，為計算土的孔隙比、液性指數、飽和度以及土的其他物理、力學試驗提供必要的數據，也是建筑物地基、路堤、土壩等施工質量控制的重要指標。

在國家標準GB/T 50123-1999(2008)里提供的試驗方法只有一種，即烘干法來測定土的含水率，而含水率試驗方法有多種，本文就拿另外兩種試驗方法，即酒精燃燒法和微波法來與烘干法一同對同一土樣測試來進行比對。

1 測定土的含水率的3 種方法

1.1 烘干法 烘干法是測定土的含水率的標準方法，烘干設備是溫控烘干箱，其溫度可以進行控制，烘干溫度采用105～110 ℃，這是取決于土的水理性質。但對含有機質超過干土質量5%的土，規定烘干溫度為65～70 ℃，因為含有機質土在105~110℃溫度下經過長時間烘干后，有機質特別是腐植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，土中有機質含量越高誤差就越大。烘干法試驗應對同一土樣的兩個試樣進行平行測定，并取兩個含水率測值的算術平均值。當含水率小于40%時，允許的平行測定差值為1%;當含水率等于、大于40%時，允許的平行測定差值為2%。

1.2 酒精燃燒法 此方法是采用濃度為95%以上的酒精燃燒來烘干土樣，所用的器皿為鋁盒。此方法存在的一些缺點是燃燒時間長，不易觀察火苗，酒精燃燒產生的水蒸汽又可能被土樣吸收，使含水率不易測準。一般適用于土樣質量較小，不含有機質的粘土、粉土、砂土等，否則會造成含水量偏高。

1.3 微波法 此方法是利用超高頻電磁波對土樣進行微波作用，使土樣中的水分子在微波場作用下不斷快速排列和換向，土樣內部溫度升高，水分從而不斷蒸發。此方法時間短，烘干速度快，均勻性好，測定準確，效率較高，而且一次可進行多個土樣烘干。經測試，10min可將30g 的多個土樣烘干。因土質及含水率的不同，可調節微波爐的功率。試驗前可用同一土樣先烘10min并記錄其干土質量，再以每級5min遞增和記錄，直到干土質量不變(精確到0. 01 g)從而確定合適的烘干時間。當土樣的含水率較大，蒸氣來不及從微波爐的排氣口排出時，應停機待爐內部分蒸氣排出后，并將凝聚在門上的蒸氣擦掉，然后再開機，這樣一來有利于縮短烘干時間。

2 3種試驗數據對比

為了比較這3種試驗方法，在實驗室用這3種方法同時對同一土樣進行平行試驗，最終比較3種方法的試驗數據。為了使試驗數據更加準確，所選取的土樣應注意其均勻性，以免含水率測定存在較大誤差，影響數據對比。

在室內將同一土樣分為均勻的3份，分別用3種方法進行測定，取各平均值對比，試驗數據如表1 :

從試驗結果數據上看，雖試驗次數不多，但仍可看到微波法得到的含水率與烘干法得到的含水率相近。當試驗要求不高時，可用微波法的結果代替烘干法的結果;但當試驗要求較高時，不能用微波法的結果簡單取代烘干法的結果，而應該結合實際情況采用回歸分析法進行換算得到更適當的含水率測定值。特別是當所測土樣較多時，用

微波法能快速而準確地測定出土樣的含水率，并能基本滿足工程檢測的需要。

3 結束語

土工試驗中含水率是土的基本物理指標之一，它的正確與否，不僅影響其他物理指標的變化，還影響土的力學指標。3種測定方法中的烘干法操作簡便，結果準確，但需時間長，效率較低;酒精燃燒法需時也較長，且結果偏差大，無法滿足現場需要;只有微波法既能以較快的速度測定土樣含水率，結果也較為準確，所以筆者認為其是提高檢測效率較為有效，在實際工作中可根據具體情況考慮采用的一種方法。

參考文獻:

[1]GB/T50123-1999(2008).土工試驗方法標準[S].

[2]SL237-1999.土工試驗規程[S].

[3]吳湘興.土力學及地基基礎[M].武漢:武漢大學出版社.1995.