粘土中結(jié)合水測試方法簡介與評價

摘要：本文簡要介紹了幾種簡便可行的實驗室粘土中結(jié)合水測試方法的基本原理，總結(jié)了各測試方法的有點以及不足之處，建議研究者根據(jù)研究方向，選擇符合客觀實際的測試方法，以期取得令人滿意的研究成果。

關(guān)鍵詞：結(jié)合水；測試方法；簡介與評價

中圖分類號：TU442文獻標識碼：A文章編號：1674-0432（2014）-01-19-1

式中Gs為用中性液體（如煤油）測得的土粒密度，為容量瓶中水實測的變化量。值還要進行水量蒸發(fā)的校正。在試驗的過程中設(shè)一個盛有等量水的容量瓶，在相等的溫度下，記錄試驗結(jié)束時瓶中的水分蒸發(fā)量。

1.2等溫吸附法[5]

等溫吸附法是將250℃烘干至恒重的土樣放置在不同的水汽平衡壓得空氣中讓其自由吸水，當(dāng)吸附平衡時可測得土樣的重量增量，這部分增量就是土粒所吸附的水分的重量。由于干土在不同的水汽平衡壓下吸附的水量是不同的?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)不同的水汽平衡壓，獲得相應(yīng)地吸附水分的質(zhì)量，畫出曲線，通過曲線的特征可以判定結(jié)合水與自由水的界限，進而求出結(jié)合水的吸附量。

根據(jù)國內(nèi)外的研究結(jié)果表明，以吸附水量為縱坐標，以水汽平衡壓為橫坐標，所得的曲線都有一定的特征。曲線斜率呈現(xiàn)出先大，中間又趨于平穩(wěn)，最后又變大的特征，說明吸附結(jié)合水先快，后緩慢平穩(wěn)，最后又加快的趨勢。根據(jù)曲線的形態(tài)可以進行結(jié)合水和自由水界限的劃分。通過等溫吸附試驗，測得了結(jié)合水的含量，就可以求得結(jié)合水的一部分性質(zhì)參數(shù)，如結(jié)合水的密度，結(jié)合水吸附勢，結(jié)合水的平均積分比容，粘土體積膨脹率等。

1.3熱失重法[6]

熱失重法主要利用熱天平，對物體的質(zhì)量的變化進行量測。熱天平比普通天平的優(yōu)勢在于它可以在物體受熱的情況下，連續(xù)地稱出物體的質(zhì)量，根據(jù)物體失去的重量G和溫度T，可以繪制出熱衷分析曲線，即TG曲線。根據(jù)TG的形態(tài)特征，可以判斷出物質(zhì)在何種溫度下發(fā)生了變化。因為不同的物理或化學(xué)變化，都會在TG曲線上出現(xiàn)相應(yīng)地階梯。TG曲線的斜率代表了物體失去重量的速率。斜率越大，表明物體發(fā)生質(zhì)量變化的速率越大。將充分水和的土樣放到熱天平上，通過對土樣加熱使其失去水分，并可以在加熱的過程中測量出其失重，繪制出TG曲線，根據(jù)曲線的階梯狀特征，定性或定量的判別結(jié)合水的種類和含量。

2各方法的評價

對于容量瓶法，其最大的有點就是操作簡便，原理易于理解，其測試精度雖不是很高，但是也能基本反映出結(jié)合水含量的變化趨勢，目前也得到越來越廣泛的應(yīng)用。對于等溫吸附法，其利用了固體自氣體中吸附的原理。固體自氣體的吸附要比固體自液體的吸附的影響因素少，就這一點還說等溫吸附法要比容量瓶法具有更高的精度。而且等溫吸附法不僅可以定性的判斷結(jié)合水的類型，還可以定量的測出結(jié)合水的含量，因此等溫吸附法在結(jié)合水的量測方面有很好的應(yīng)用前景。對于熱失重法，其最大的有點就是能夠給出溫度變化與失重變化的連續(xù)曲線，既可以做定性的鑒別，也可以做定量的分析，而且在確定正電膠MMH微晶中的水分含量時，應(yīng)用了熱失重法，得到了較為滿意的結(jié)果，因此熱失重法在結(jié)合水的測試方面有很大的利用價值。

目前用于結(jié)合水的測試手段上還有很多其他的方法。例如電化學(xué)法、聲學(xué)法、體積分數(shù)法、水合熵法等等。但是由于其原理需要諸多的假設(shè)進行支持，而這些假設(shè)往往是不符合實際的。對于不同的研究方向可以選擇不同的測試方法，也可以將各種測試手段聯(lián)合使用，盡量使試驗方法符合客觀實際，才能獲得令人滿意的研究結(jié)果。

參考文獻

[1]Pyper J.W.應(yīng)用微波方法測量有機材料中的結(jié)合水分和游離水分[J].國外科技資料， 1992，（10）： 87-95.

[2]吳鳳彩.粘性土的吸附結(jié)合水測量和滲流的某些特點[J].巖土工程學(xué)報， 1984， 6（6）：84-93

[3]許冀泉.粘土的吸水膨脹及其測定方法[J].鉆井液與完井液， 1989， 6（2）： 1-8.

[4]李廣信.高等土力學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004

[5]王平全.粘土表面結(jié)合水的定量分析及水合機制的研究，石油工業(yè)出版社，2002.

[6]袁建濱.粘土中結(jié)合水特性及其測試方法研究.華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012.

作者簡介：張兆楠，吉林大學(xué)建設(shè)工程學(xué)院，研究方向：巖土力學(xué)。

摘要：本文簡要介紹了幾種簡便可行的實驗室粘土中結(jié)合水測試方法的基本原理，總結(jié)了各測試方法的有點以及不足之處，建議研究者根據(jù)研究方向，選擇符合客觀實際的測試方法，以期取得令人滿意的研究成果。

關(guān)鍵詞：結(jié)合水；測試方法；簡介與評價

中圖分類號：TU442文獻標識碼：A文章編號：1674-0432（2014）-01-19-1

式中Gs為用中性液體（如煤油）測得的土粒密度，為容量瓶中水實測的變化量。值還要進行水量蒸發(fā)的校正。在試驗的過程中設(shè)一個盛有等量水的容量瓶，在相等的溫度下，記錄試驗結(jié)束時瓶中的水分蒸發(fā)量。

1.2等溫吸附法[5]

等溫吸附法是將250℃烘干至恒重的土樣放置在不同的水汽平衡壓得空氣中讓其自由吸水，當(dāng)吸附平衡時可測得土樣的重量增量，這部分增量就是土粒所吸附的水分的重量。由于干土在不同的水汽平衡壓下吸附的水量是不同的?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)不同的水汽平衡壓，獲得相應(yīng)地吸附水分的質(zhì)量，畫出曲線，通過曲線的特征可以判定結(jié)合水與自由水的界限，進而求出結(jié)合水的吸附量。

根據(jù)國內(nèi)外的研究結(jié)果表明，以吸附水量為縱坐標，以水汽平衡壓為橫坐標，所得的曲線都有一定的特征。曲線斜率呈現(xiàn)出先大，中間又趨于平穩(wěn)，最后又變大的特征，說明吸附結(jié)合水先快，后緩慢平穩(wěn)，最后又加快的趨勢。根據(jù)曲線的形態(tài)可以進行結(jié)合水和自由水界限的劃分。通過等溫吸附試驗，測得了結(jié)合水的含量，就可以求得結(jié)合水的一部分性質(zhì)參數(shù)，如結(jié)合水的密度，結(jié)合水吸附勢，結(jié)合水的平均積分比容，粘土體積膨脹率等。

1.3熱失重法[6]

熱失重法主要利用熱天平，對物體的質(zhì)量的變化進行量測。熱天平比普通天平的優(yōu)勢在于它可以在物體受熱的情況下，連續(xù)地稱出物體的質(zhì)量，根據(jù)物體失去的重量G和溫度T，可以繪制出熱衷分析曲線，即TG曲線。根據(jù)TG的形態(tài)特征，可以判斷出物質(zhì)在何種溫度下發(fā)生了變化。因為不同的物理或化學(xué)變化，都會在TG曲線上出現(xiàn)相應(yīng)地階梯。TG曲線的斜率代表了物體失去重量的速率。斜率越大，表明物體發(fā)生質(zhì)量變化的速率越大。將充分水和的土樣放到熱天平上，通過對土樣加熱使其失去水分，并可以在加熱的過程中測量出其失重，繪制出TG曲線，根據(jù)曲線的階梯狀特征，定性或定量的判別結(jié)合水的種類和含量。

2各方法的評價

對于容量瓶法，其最大的有點就是操作簡便，原理易于理解，其測試精度雖不是很高，但是也能基本反映出結(jié)合水含量的變化趨勢，目前也得到越來越廣泛的應(yīng)用。對于等溫吸附法，其利用了固體自氣體中吸附的原理。固體自氣體的吸附要比固體自液體的吸附的影響因素少，就這一點還說等溫吸附法要比容量瓶法具有更高的精度。而且等溫吸附法不僅可以定性的判斷結(jié)合水的類型，還可以定量的測出結(jié)合水的含量，因此等溫吸附法在結(jié)合水的量測方面有很好的應(yīng)用前景。對于熱失重法，其最大的有點就是能夠給出溫度變化與失重變化的連續(xù)曲線，既可以做定性的鑒別，也可以做定量的分析，而且在確定正電膠MMH微晶中的水分含量時，應(yīng)用了熱失重法，得到了較為滿意的結(jié)果，因此熱失重法在結(jié)合水的測試方面有很大的利用價值。

目前用于結(jié)合水的測試手段上還有很多其他的方法。例如電化學(xué)法、聲學(xué)法、體積分數(shù)法、水合熵法等等。但是由于其原理需要諸多的假設(shè)進行支持，而這些假設(shè)往往是不符合實際的。對于不同的研究方向可以選擇不同的測試方法，也可以將各種測試手段聯(lián)合使用，盡量使試驗方法符合客觀實際，才能獲得令人滿意的研究結(jié)果。

參考文獻

[1]Pyper J.W.應(yīng)用微波方法測量有機材料中的結(jié)合水分和游離水分[J].國外科技資料， 1992，（10）： 87-95.

[2]吳鳳彩.粘性土的吸附結(jié)合水測量和滲流的某些特點[J].巖土工程學(xué)報， 1984， 6（6）：84-93

[3]許冀泉.粘土的吸水膨脹及其測定方法[J].鉆井液與完井液， 1989， 6（2）： 1-8.

[4]李廣信.高等土力學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004

[5]王平全.粘土表面結(jié)合水的定量分析及水合機制的研究，石油工業(yè)出版社，2002.

[6]袁建濱.粘土中結(jié)合水特性及其測試方法研究.華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012.

作者簡介：張兆楠，吉林大學(xué)建設(shè)工程學(xué)院，研究方向：巖土力學(xué)。

摘要：本文簡要介紹了幾種簡便可行的實驗室粘土中結(jié)合水測試方法的基本原理，總結(jié)了各測試方法的有點以及不足之處，建議研究者根據(jù)研究方向，選擇符合客觀實際的測試方法，以期取得令人滿意的研究成果。

關(guān)鍵詞：結(jié)合水；測試方法；簡介與評價

中圖分類號：TU442文獻標識碼：A文章編號：1674-0432（2014）-01-19-1

式中Gs為用中性液體（如煤油）測得的土粒密度，為容量瓶中水實測的變化量。值還要進行水量蒸發(fā)的校正。在試驗的過程中設(shè)一個盛有等量水的容量瓶，在相等的溫度下，記錄試驗結(jié)束時瓶中的水分蒸發(fā)量。

1.2等溫吸附法[5]

等溫吸附法是將250℃烘干至恒重的土樣放置在不同的水汽平衡壓得空氣中讓其自由吸水，當(dāng)吸附平衡時可測得土樣的重量增量，這部分增量就是土粒所吸附的水分的重量。由于干土在不同的水汽平衡壓下吸附的水量是不同的?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)不同的水汽平衡壓，獲得相應(yīng)地吸附水分的質(zhì)量，畫出曲線，通過曲線的特征可以判定結(jié)合水與自由水的界限，進而求出結(jié)合水的吸附量。

根據(jù)國內(nèi)外的研究結(jié)果表明，以吸附水量為縱坐標，以水汽平衡壓為橫坐標，所得的曲線都有一定的特征。曲線斜率呈現(xiàn)出先大，中間又趨于平穩(wěn)，最后又變大的特征，說明吸附結(jié)合水先快，后緩慢平穩(wěn)，最后又加快的趨勢。根據(jù)曲線的形態(tài)可以進行結(jié)合水和自由水界限的劃分。通過等溫吸附試驗，測得了結(jié)合水的含量，就可以求得結(jié)合水的一部分性質(zhì)參數(shù)，如結(jié)合水的密度，結(jié)合水吸附勢，結(jié)合水的平均積分比容，粘土體積膨脹率等。

1.3熱失重法[6]

熱失重法主要利用熱天平，對物體的質(zhì)量的變化進行量測。熱天平比普通天平的優(yōu)勢在于它可以在物體受熱的情況下，連續(xù)地稱出物體的質(zhì)量，根據(jù)物體失去的重量G和溫度T，可以繪制出熱衷分析曲線，即TG曲線。根據(jù)TG的形態(tài)特征，可以判斷出物質(zhì)在何種溫度下發(fā)生了變化。因為不同的物理或化學(xué)變化，都會在TG曲線上出現(xiàn)相應(yīng)地階梯。TG曲線的斜率代表了物體失去重量的速率。斜率越大，表明物體發(fā)生質(zhì)量變化的速率越大。將充分水和的土樣放到熱天平上，通過對土樣加熱使其失去水分，并可以在加熱的過程中測量出其失重，繪制出TG曲線，根據(jù)曲線的階梯狀特征，定性或定量的判別結(jié)合水的種類和含量。

2各方法的評價

對于容量瓶法，其最大的有點就是操作簡便，原理易于理解，其測試精度雖不是很高，但是也能基本反映出結(jié)合水含量的變化趨勢，目前也得到越來越廣泛的應(yīng)用。對于等溫吸附法，其利用了固體自氣體中吸附的原理。固體自氣體的吸附要比固體自液體的吸附的影響因素少，就這一點還說等溫吸附法要比容量瓶法具有更高的精度。而且等溫吸附法不僅可以定性的判斷結(jié)合水的類型，還可以定量的測出結(jié)合水的含量，因此等溫吸附法在結(jié)合水的量測方面有很好的應(yīng)用前景。對于熱失重法，其最大的有點就是能夠給出溫度變化與失重變化的連續(xù)曲線，既可以做定性的鑒別，也可以做定量的分析，而且在確定正電膠MMH微晶中的水分含量時，應(yīng)用了熱失重法，得到了較為滿意的結(jié)果，因此熱失重法在結(jié)合水的測試方面有很大的利用價值。

目前用于結(jié)合水的測試手段上還有很多其他的方法。例如電化學(xué)法、聲學(xué)法、體積分數(shù)法、水合熵法等等。但是由于其原理需要諸多的假設(shè)進行支持，而這些假設(shè)往往是不符合實際的。對于不同的研究方向可以選擇不同的測試方法，也可以將各種測試手段聯(lián)合使用，盡量使試驗方法符合客觀實際，才能獲得令人滿意的研究結(jié)果。

參考文獻

[1]Pyper J.W.應(yīng)用微波方法測量有機材料中的結(jié)合水分和游離水分[J].國外科技資料， 1992，（10）： 87-95.

[2]吳鳳彩.粘性土的吸附結(jié)合水測量和滲流的某些特點[J].巖土工程學(xué)報， 1984， 6（6）：84-93

[3]許冀泉.粘土的吸水膨脹及其測定方法[J].鉆井液與完井液， 1989， 6（2）： 1-8.

[4]李廣信.高等土力學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004

[5]王平全.粘土表面結(jié)合水的定量分析及水合機制的研究，石油工業(yè)出版社，2002.

[6]袁建濱.粘土中結(jié)合水特性及其測試方法研究.華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012.

作者簡介：張兆楠，吉林大學(xué)建設(shè)工程學(xué)院，研究方向：巖土力學(xué)。