影響顆粒分析試驗成果的相關因素分析

潘周霞

茂名市城規(guī)勘察測繪院有限公司 廣東茂名 525000

摘要：顆粒分析是一項常規(guī)土工試驗項目，但影響試驗成果的因素眾多，且各種因素影響程度不一樣。本文結合對甲種密度計法顆粒分析試驗，詳細從實驗設備和試驗過程兩個方面分析了顆粒分析試驗成功的影響因素，希望對有關工程有所幫助。

關鍵詞：顆粒分析試驗；甲種密度計法；相關因素

顆粒分析試驗是測定干土中各種粒組所占該土總質量的百分數(shù)的方法借以明了顆粒大小分布情況供土的分類及概略判斷土的工程性質及選料之用。然而，影響顆粒分析試驗成果的因素很多，如土性差異導致取樣不均、試樣用量不統(tǒng)一、密度計類型不同、試驗溫度不同、分散劑劑量不標準、讀數(shù)誤差、所得試驗數(shù)據(jù)處理方法不同等，各種因素對顆粒分析試驗成果影響程度不一樣。因此，本文對影響顆粒分析試驗成果的因素進行探討。

1 儀器設備的影響

甲種密度計法主要裝備：量筒、標準分析篩（孔徑0.070～0.5mm）、TM-85甲種密度計（刻度-5°～50°，最小分度值0.5°）。這三種儀器如并未經(jīng)計量檢定部門鑒定而直接使用，會影響結果。

1.1 TM-85甲種密度計的影響

密度計已經(jīng)檢定，彎液面校正值-0.2，平均修正值為-0.4°（0°～30°讀數(shù)范圍內），在處理軟件中這兩項合為刻度彎液面系數(shù)Cm=-0.6°，若不考慮此項修正，會令結果有偏差，如表1所示。密度計有誤差超過±1.0°而檢定不合格的，用這密度計進行試驗且未作任何修正，其對試驗結果的影響較大。

1.2 標準分析篩的影響

目前試驗設備廠家魚龍混雜，有的廠家生產(chǎn)的分析篩未能通過計量檢定部門檢定。

根據(jù)我院經(jīng)驗建議選用金屬絲編織網(wǎng)篩并送檢合格后使用。

1.3 量筒的影響

規(guī)范要求量筒的內徑約為60mm，容積1000mL，高度約為420mm，刻度精確至10mL。標準量筒0～1000mL刻度的高度為350mm，屬細高型，而市面上1000mL的量筒多是粗矮型，刻度高多在300mm左右，量筒高度對土粒的有效沉降距離有影響：

L=L1+（L0-Vb/2A）（1）

式（1）中：L——土粒有效沉降距離，cm；

L1——自最低刻度至玻璃桿上各刻度的距離，cm；

L0——浮泡中心至最低刻度的距離，cm；

Vb——密度計浮泡體積，cm3；

A——1000mL量筒截面積，cm2。

式（1）又可簡化成一個一元二次方程，即：

L=a-b·R（2）

式（2）中：R——密度計讀數(shù)；

a、b——常數(shù)。

由式（2）可知，量筒高度影響a值，所以在某些計算軟件中，對量筒高度進行了考慮。我院試驗中心部分量筒為刻度高度為330mm的非標準量筒（因為非專用量筒底部凹凸不平，0處難以測量，可采用100～1000mL刻度的距離乘以10/9，可得到0～1000mL刻度高），如果選用非標準量筒（刻度高為330mm），而未進行校正有微小差別（見表2）。

表2 非標準量筒校正與否對試驗結果影響對比表

2 試驗過程的影響

2.1 取樣質量的影響

試樣為風干試樣，按規(guī)范要求，應測其風干含水率，根據(jù)風干含水率確定試驗所需土樣的質量m0。若不考慮風干含水率直接取30g土樣進行試驗，則會使結果偏離正常值（見表3）。

2.2 易溶鹽的影響

土中易溶鹽的含量超過0.5%時，顆粒分析試驗時應該先洗鹽。規(guī)范條文說明中也列舉了一些數(shù)據(jù)對洗鹽和未洗鹽的試驗結果進行了分析，得出結論是：洗鹽前粉粒含量高、粘粒含量低；洗鹽后粉粒含量低、粘粒含量高。其數(shù)據(jù)中列舉了某地區(qū)編號為146的土樣，其粘性土含鹽量達14.62%時對粘粒含量的影響為40.04%（洗鹽前）、41.13%（洗鹽后）。筆者認為，此數(shù)據(jù)與另一地區(qū)有一定差距，這與兩地土質的礦物成分有關。筆者曾做過另一地區(qū)一含鹽量為8%的粘性土的顆粒分析試驗，其含鹽量對粘粒含量的影響巨大，試驗結果粘粒含量12.0%（洗鹽前）、54.7%（洗鹽后），具體結果如表4所示。

原因是易溶鹽含量較高使細粒土在水中下沉的速度大大加快，使測量的粘粒含量偏小，因此鹽漬土顆粒分析前必須進行洗鹽處理。

當含鹽量較小時，可不必洗鹽，表5為一含鹽量0.4%的試樣洗鹽前后的對比分析結果。

2.3 浸泡時間的影響

將試樣放入500mL的錐形瓶中，放入200mL水浸泡過夜，煮沸40min。此步驟使土顆粒充分分散，與未浸泡過夜，直接煮沸，冷卻后進行試驗結果對比（見表6）。

表6 浸泡時間對試驗結果的影響對比表

2.4 溫度的影響

密度計的刻制溫度是20℃，顆粒下沉試驗中的標準溫度是20℃。溫度的變化不僅影響密度計的讀數(shù)及顆粒的下沉速度，同時將引起懸液體積的不均勻膨脹，而產(chǎn)生對流現(xiàn)象。此種對流會影響顆粒的勻速下沉，因此在讀數(shù)過程中，應盡量控制溫度變化在±2℃范圍內，溫度校正值在20℃左右每度相差0.3，溫度計的精度是不容忽視的。

溫度計精度至少要達到規(guī)范要求的0.5℃，建議選用精度為0.1℃，并經(jīng)檢定合格的精密溫度計，要保證每次讀數(shù)后立即量測溫度，絕不能整個讀數(shù)過程中只量測一次溫度。

2.5 分散劑的影響

分散劑種類很多，根據(jù)土的pH值由低到高，可依次選用氨水、氫氧化鈉、草酸鈉、焦磷酸鈉等。國標規(guī)定使用4%的六偏磷酸鈉10mL，六偏磷酸鈉適用于堿性土，這也與另一地區(qū)的土質相適應。

密度計的刻度系以純水為標準，懸液中加入分散劑后相對密度增大，故須進行校正，排除其影響，分散劑校正系數(shù)即20℃下加入分散劑的水溶液與純水的讀數(shù)之差，用CD表示，參考值為-0.4。此項若不考慮對結果影響見表7。

表7 CD修正與否對試驗結果影響對比表

3 其他因素的影響

除了以上因素的影響外，秒表精確與否、人員讀數(shù)誤差等諸多因素也會對試驗結果產(chǎn)生一定影響。

4 結語

綜上所述，為了減少顆粒分析試驗的誤差，可以從儀器設備和試驗過程著手，選擇標準的密度計、分析篩和量筒，注意樣品、易溶鹽的質量，同時注意溫度、浸泡時間和分散劑的影響，保證試驗結果的準確性。

參考文獻：

[1]曹曉娟.關于顆粒分析試驗的誤差分析和對策研究[J].鐵道工程學報.2014（02）

[2]趙玉花.正交設計確定顆粒分析試驗成果的影響因素[J].中國市政工程.2010（06）

[3]王卉.顆粒分析試驗誤差產(chǎn)生的原因[J].資源環(huán)境與工程.2011（05）