DIN_18123-1996土壤粒度分布的测定

1、 /30ICS93.020土壤粒度分布的测定DIN18123代替198304版关键词：土壤，测试，粒度分布。为与国际标准委员会（ISO）出版标准的现行方法保持一致，本标准中使用逗号作为十进制小数点标记。目录TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark8 前言3 HYPERLINK l bookmark16 1范围及适用领域3 HYPERLINK l bookmark18 2规范性引用文件3 HYPERLINK l bookmark20 3概念4 HYPERLINK l bookmark22 3.1粒度分布4 HYPERLINK l bookmark24 3.2筛分5 H

2、YPERLINK l bookmark26 3.3沉积6 HYPERLINK l bookmark28 4指定6 HYPERLINK l bookmark32 5筛分法测定粒度分布6 HYPERLINK l bookmark34 5.1概述6 HYPERLINK l bookmark36 5.2仪器6 HYPERLINK l bookmark42 5.3样品量7 HYPERLINK l bookmark44 5.4步骤8 HYPERLINK l bookmark46 5.4.1干筛分85.4.2细颗粒湿筛分8 HYPERLINK l bookmark54 5.5评估9 HYPERLINK l

3、bookmark56 6沉积法测定粒度分布9 HYPERLINK l bookmark58 6.1概述9 HYPERLINK l bookmark60 6.2原则9 HYPERLINK l bookmark62 6.3方法10 HYPERLINK l bookmark64 6.4仪器116.5校准比重计126.5.1比重计读数校正值136.5.2弯月面校正值13 HYPERLINK l bookmark78 6.6样品量14 HYPERLINK l bookmark80 6.7样品制备（悬浮液）14 HYPERLINK l bookmark82 6.8步骤14 HYPERLINK l book

4、mark84 6.9防止凝结166.10干燥质量的测定16 HYPERLINK l bookmark86 6.10.1蒸发17 HYPERLINK l bookmark88 6.10.2比重计法17 HYPERLINK l bookmark90 6.10.3浸水18 HYPERLINK l bookmark92 6.10.4样品区分18 HYPERLINK l bookmark94 6.11评估18 HYPERLINK l bookmark96 7结合筛分法和沉积法测定粒度分布19 HYPERLINK l bookmark98 7.1概述19 HYPERLINK l bookmark100 7

5、.2方法207.2.1沉积后筛分207.2.2沉积前筛分207.3步骤和评估207.3.1沉积后筛分207.3.2沉积前筛分21 HYPERLINK l bookmark102 8精确性22 HYPERLINK l bookmark104 9结果的表示23 HYPERLINK l bookmark108 10举例24下接第3-30页Ad-“前言本标准由建筑和土木工程标准委员会编制。修订版与1983年04月版相比，做了以下修改。a）为简化评估，增加了两个公式（参见第6.11条）。b）本标准已改进了排版。前版DIN18123:1970-03，1971-06，1983-04.1范围及适用领域本标准适

6、用于土木工程，基础建设，水利工程以及公路建设。它具体说明了测定土壤粒度分布（分级）的方法，这个参数用在土木工程方面，评估和分类土壤（参见DIN4022-1和DIN18196）。2规范性引用文件本标准由注日期或不注日期的引用文件和其他出版物的条款组成。这些规范性引用文件被引用在文中恰当的位置，标题在下文列出。凡是注日期的引用文件，其后的修改或修订版仅当被本标准引用时适用。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。DIN4022-1土壤和岩石的分类及说明孔内探查土壤和岩石不包括连续取芯DIN12336实验室用平底蒸发皿DIN12348实验室用带锥度1:10插口的圆底和平底烧瓶DIN12445

7、实验室用短漏斗DIN12775实验室温度计，刻度间隔为0,1C,0,2C,0,5CDIN18122-1土壤液性和塑性极限的测定DIN18124用比重瓶测定土壤的颗粒密度DIN18196土方工程建筑工程用土壤分类和鉴别土壤组分方法DIN19683-4农业水文学方面的土壤分析物理实验室试验土壤含水量的测定DIN66115粒度分析在重力场中用吸管法进行沉积分析ISO3310-1:1990试验筛技术要求和试验第1部分：金属丝编织网试验筛ISO3310-2:1990试验筛技术要求和试验第2部分：金属穿孔板试验筛可重复性和再现性条件下用于土壤密度测定实验室间的试验比较，德国联邦交通部委任，项目号9.601

8、*3概念3.1粒度分布粒度分布（分级）表示土壤中各种大小的颗粒的质量百分比（即：各部分的比例）。3.2筛分本标准中，筛分是用筛子将一份土壤样品分离成不同粒度级颗粒组的过程。颗粒尺度是由颗粒已通过的筛面（方孔穿孔板或金属丝编织网）上的最小筛孔尺寸指明。孔径即粒径。3.3沉积沉积是土壤颗粒在液体中沉淀，得出质量分级。在斯托克斯定律的基础上颗粒大小或直径按照对等的球直径来定义，即：具有相同密度和相同沉积速度的球体，其直径也就是所测定的颗粒的直径。4指定指定通过第5条规定的沉积法测定土壤的粒度分布：试验DIN18123-55筛分法测定粒度分布5.1概述所含颗粒大于0,063mm的土壤，其粒度分布用筛分

9、法测定。不含小于0,063mm颗粒的土壤用干筛分。否则，先进行湿筛分移除细颗粒，然后剩下的粗颗粒干筛分。5.2仪器下列仪器是必须的。a）试验筛，直径不超过200mm,包括：-满足ISO3310-1要求的金属丝编织网试验筛，孔径分别为0,063mm，0,126mm，0,25mm，0,4mm1），0,5mm，1mm和2mm；-满足ISO3310-2要求的方孔穿孔板试验筛，孔径分别为4mm，8mm，0,25mm，16mm，31,5mm和63mm；-其他试验筛，如有必要。盖。c)接料盘。桶(用于湿筛分)。天平，样品质量的误差极限不超过0,1%。炉子，可保持在105C，或类似干燥装置。清筛刷。5.3样品

10、量样品代表待试验土壤，其质量应符合表1的规定。表1：作为估计的最大粒度的一个因素最小样品质量估计的最大粒度，单位：mm最小样品质量，单位：g215053001070020200030400040700050120006018000若样品量较大，将有大量的筛下物。为了减少工作，基于表1，取筛下物的代表性子样品，用于后面的筛分。5.4步骤5.4.1干筛分样品应在炉内105C的温度下干燥，接着冷却至室温后，称重，精确至其总质量的0,1%。然后根据第5.2条的规定，通过组装的套筛进行筛分。如果残留有颗粒的筛子少于三个，应插入其他筛子，如有必要。手工进行筛分或借助于筛分机。5.4.1.1手工筛分更适宜用

11、悬挂装置作为机械支持来进行手工筛分。水平摇晃筛子。筛孔小于0,5mm的筛子应单独摇晃，并用软刷将最细的颗粒刷过筛孔。将大部分残留在每个筛子上的颗粒和细颗粒收集在接料盘内，包括最后的筛下物，称重精确到其质量的0,1%。5.4.1.2机械筛分机械筛分一般要求每十分钟筛一次。筛孔小于0,5mm的筛子应单独手工摇晃（参见第5.4.1.1条）。残留在每个筛子上的颗粒，其质量应根据第5.4.1.1条进行测定。5.4.1.3筛分损失初始样品质量和筛上物累积质量的差异不能超过初始样品质量的1%。如果差异较大，用一份新样品重新筛分。细颗粒湿筛分如果样品含有非常多的极细颗粒，应首先用湿筛分移除这些极细颗粒。因此，

12、样品应在炉内105C的温度下干燥，冷却，并称重，精确度为0,1%。随后,将样品放入桶内，加水充分搅拌，分离出细颗粒和粗颗粒，洗过的悬浮液通过0,063mm或0,125mm的筛子。筛下物收集在容器内，残留在筛子上的部分倒回桶内剩余颗粒一起。重复这个步骤直到通过筛子的水是澄清的。注释：为防止损坏筛子，在其顶部装上一个1mm的筛子。每次操作用尽可能少的水。粗颗粒部分，包括最后的残留物，应干燥，然后根据第5.4.1条的要求进行干筛分。通过筛子洗过的细颗粒部分应在105C的温度下干燥至恒定质量并称重。5.5评估对于每种大小的颗粒，筛上物的质量应换算为总（干燥）样品量的质量百分比，所有筛下物亦同。筛下物应

13、如第9条所述用绘图方式表述。6沉积法测定粒度分布6.1概述沉积法用于测定通过0,125mm筛子的颗粒的粒度分布。粒度小于0,001mm的颗粒，其粒度分布不能用这种方法测定。6.2原则不同大小的颗粒悬浮在静水中时沉积的速度不同。粒度分布衍生自颗粒大小，颗粒密度和沉积速度间的关系，如斯托克斯定律所述。由于该定律适用于 /30球体，颗粒大小按照对等的球直径来解释，即：在悬浮液中的反应的球体，其直径匹配受验颗粒（参见第3.3条）。6.3方法为了形成悬浮液，样品应在桶内与水混合，搅拌，然后放在一边静置。因为每种大小的颗粒具有不同的沉积速度，随着时间的过去，颗粒大小分布发生变化，并且悬浮液呈现不同的密度。

14、这里有三种测量粒度分布变化及测定颗粒大小质量百分比的常用方法：曲恩移液管法（参见DIN19683-4），安瑞森法（参见DIN66115），以及符合Bouyoucos-Casagrande的比重计法。由于后者更适宜，下面将阐述后者。这种方法中，定期测量悬浮液的密度（参见第6.8条）。粒度分布由比重计的密度和浸入深度计算得出。6.4仪器下列仪器是必须的。a）比重计，如图1所示，20C下校准刻度，密度范围从0,995g/cm3至1,030g/cm3，刻度间隔0,0005g/cm3。b）量筒，无浇注唇，440mm高，内径60mm,1000cm3处有测标。c）恒温槽，如果实验室内极限温度波动，量筒可浸没

15、其中。d）温度计，刻度范围0C至50C，刻度间隔0,1C,如DIN12775所述。e）搅拌器。f）炉子，可保持105C的温度。g）分析天平，误差极限小于0,1g。h）秒表。i）药勺。j）密封瓶，内装含焦磷酸钠的分散剂（每1000cm3蒸馏或去离子水溶解20gNA4P2O710H2O制备而成）。k）蒸发器。l）蒸发皿，如DIN12336所述，直径为115mm和190mm。m）烧瓶，约250cm3的容量，如DIN12348所述，配有玻璃塞。n）广口瓶，约500cm3的容量，配有玻璃塞。0）漏斗，如DIN12445所述。6.5校准比重计由于比重计和量筒的制造尺寸与图1规定的尺寸并不完全相符，每个比重

16、计使用前应确认其实际尺寸。6.5.1比重计读数校正值高度h，单位:cm（对应比重计读数；参见图2）,由下列等式计算得出：P其中，h是球体的高度（即：从颈部到底部的距离），单位：cm；h0是从球体的颈部到最低刻度线的距离，单位：cm；h是从比重计上的最低刻度线到读数（=4142,8（1,03-p），单位：mm（参见S图3）处的距离，单位：cm;VA是比重计球体的体积，单位：cm3；AZ是量筒的横截面面积，单位：cm2。该等式假设对称球体的体积中心在瓶颈下h/2处。通常，下一步是读出图3所示列线图中h/R，p刻度右边的读数。为了评P估，读数p通过R校正，得出真实的比重计读数，R（参见第6.11条）

17、。因此推荐使用h/R，p刻度右边的R值，把弯月面校正值C考虑进去（参pm见第6.5.2条）。弯月面校正值试验中，比重计读数（p或R）取弯月面上边缘对应的值。由于比重计刻度是按水平液面设计的，读数应引入弯月面曲线校正值。由于额外的分散剂导致蒸馏水的密度增加，需进行二次校正（参见第6.9条）。为了测定这些校正值的总和，以及比重计零误差的校正值，用移液管吸取25cm3焦磷酸钠溶液放入1000cm3的量筒，并用蒸馏水填充直至量筒的1000cm3刻度线处。搅拌溶液使其温度达到20C时，按照第6.8条所述方式将比重计浸入量筒。读出弯月面上边缘处的数值，计算得出校正值R,R的负值即弯月面校正值，Cm。m6.

18、6样品量样品量应选作为受验土壤类型的一个因素，如表2所示。表2：土壤类型及所要求的样品量土壤类型样品量（干燥质量），单位：g砂土多达75不含砂的粘性土3050咼塑性粘土10306.7样品制备（悬浮液）未干燥的样品应在瓷皿中的25cm3的分散剂溶液（参见第6.9条）和不超过100cm3蒸馏水中浸泡几个小时，然后用药勺充分搅拌，直到它变成软性均质浆糊。用400cm3的蒸馏水稀释浆糊，倒入搅拌容器，小心不要损失任何物料，搅拌10分钟（高塑粘土需30分钟）。接着将混合物移入一个量筒，再次注意不要损失任何物料，然后用蒸馏水填充量筒直到1000cm3刻度线处。6.8步骤头尾翻转，用力摇晃内装土壤悬浮液的量

19、筒几分钟，注意不要损失任何物料，然后放置桌上。同时，秒表开始计时并将比重计插入悬浮液，使其能自由浮动。30秒，1分钟和2分钟后，分别读出弯月面上边缘对应的比重计读数。|III!OunmzfnII:rr(ocogzLLI*11FT|卜了r*i|i!4fMLL真实的比重计读数ng,R住o6ez9Ln；小时JddiiiLLtHiIn严池”屮;”心片忡*hOOOQOQOOKI9CM秒SeconcsQOOOpggi讪【山川IA|l|l|l|l|l(I|H7OCO9WlTfiT|rmiisirs胃分钟举inf6msl6iIHiliMMIL9CD匸PM98仁Md9grf时间m巳to089ZL*”“J山川山【

20、U1TTTrrTTr沁t沉积速度加F.in匚口迂esf6rnLn0A111订川14山l“J爲I丨丨I山川、ZV9n液体的动态粘滞度，单位：Ns/m2p液体的密度，单位：g/cm3Wd粒径，单位：mm（等于球面直径）伟高度，单位：cmp观察到的比重计读数R=R+Cm真实的比重计读数p=1+10-3R温度为T时，悬浮液的密度ps颗粒密度，单位：g/cm3u沉积速度，单位：cm/sT温度，单位：。Ct经过时间，单位：秒Rz=（pz-1）103（比重计读数校准）Cm弯月面校正律定斯克托斯unoingino温度升-单位：（仅用于水）口uh1丄ilII-1111111J11IIi.11ILIJiiu|ii

21、ii.|-iiJLuiL.uituijI!_I_!,h.-lII_|_LnoLnrnv#图3：根据斯托克斯定律评估比重计法的计算图小心地从悬浮液中拿出比重计，在量筒内的蒸馏水中清洗，使其漂浮在此量筒内直到读出下一个读数。从开始沉积起，分别在5分钟，15分钟，45分钟，2小时，6小时和24小时后读出比重计读数。每次读数后，应从悬浮液中拿出比重计，并放在内装蒸馏水的量筒内清洗。悬浮液的温度在开始15分钟内测量一次，随后每读一次数立即测量。6.9防止凝结悬浮液中的超细颗粒容易凝结（絮凝）。如果凝结发生在沉积分析的过程中，所测超细颗粒部分的比例小于实际值。因此，有必要在悬浮液中加入适量的分散剂，防止凝

22、结。所用分散剂为焦磷酸钠Na4P2O710H2O）（参见第6.4条），每1000cm3悬浮液中加0,5g焦磷酸钠。每次读数时应检查分散剂是否有效。注释：悬浮液中形成混浊度明显不同的两层，表示凝结的有效程度。下层中的絮状物清晰可见。即使按照第6.6和6.8条的规定实施，仍然出现凝结，应使用其他方法测定颗粒的粒度分布。6.10干燥质量的测定测试粘性土壤时，不能通过试验前干燥样品后测定其干燥质量，因为这样将改变粘土的胶质，妨碍颗粒完全分离并将促进悬浮液的絮凝作用。蒸发干燥质量在试验完成后通过蒸发测定。为了减少蒸发量，向悬浮液中滴入几滴盐酸。这样将导致形成絮凝物，并加速沉积过程。用虹吸管吸出澄清的液体

23、，然后蒸发剩余的颗粒，称重，精确至0,1g。6.10.2比重计法向容量不超过250cm3的平底烧瓶内充满蒸馏水，直至边缘。摇晃烧瓶使空气排除，用玻璃瓶塞塞住烧瓶，防止困住气泡，然后称重得到mi,精确至0,1g。按照第6.7条的规定，制备的悬浮液用约100cm3的蒸馏水稀释，搅拌从而排除空气，然后倒入平底烧瓶，小心不要损失任何物料。再次摇晃烧瓶，充满蒸馏水，塞紧未困住空气，称重得到m2,精确至0,1g。两次称重的差量即悬浮液中样品的质量，（等于样品质量与置换出的液体质量的差量），如下列等式所述：%二叫-码-叫生詁其中，p是颗粒密度，如DIN18124所述；smd是样品的干燥质量。d比重计读数，单

24、位：g的温度校正，CT温度，T,单位：。C图4：温度校正值，Ct6.10.3浸水向容量不超过500cm3的广口瓶内充满蒸馏水，直至边缘。用磨口玻璃瓶塞塞紧，防止困住气泡。任何空气或多余的液体可从磨口瓶塞处溢出。将塞紧的瓶子浸入装满水的浸没容器，并称重得到m昇精确至0,1g。将根据第6.7条的规定制备的悬浮液倒入相同的瓶内，用蒸馏水加满，摇晃从而排气，然后插上玻璃瓶塞，不要困有空气。在水下再次称重精确至0,1g(ma2)。悬浮液中样品的质量如第6.10.2条所述计算得出。6.10.4样品区分通过样品区分测定样品的干燥质量。为此，将质量为第6.6条规定质量两倍的并具有相同含水量的样品分成相等的两份

25、，其中一份在炉内干燥，另一份用于沉积试验。6.11评估每种大小的颗粒部分所得读数应记录在具有表3给出的标题栏的表内。颗粒直径，d,用列线图和斯托克斯定律(参见图3)测定。动态粘滞度，n，以及水的密度，pw，由下得出：”0,00178=1+0,0337r+0,00022T2=1+(2.317-2,0-16210过筛颗粒的质量计算为质量百分比，a，具体如第9条所述。表3：用于比重计试验报告的标题栏读数时间从试验开始到读数时经过的时间RR=R+CmdTCTR+ctahminsggmmCgg%其中，P是比重计的读数（即：悬浮液的密度），单位：g/cm3；R=（p-1）103是校正值，单位：g；Cm是弯

26、月面校正值，单位：g（参见第6.5.2条）；R=R+C是真实的比重计读数；mD是对等的球面直径，单位：mm,最小的颗粒在读数时，已沉入比重计体积中心的下方；T是悬浮液的温度，单位：C；CT是温度校正值，单位：g（参见图4）；a是直径小于d的颗粒部分的质量，是样品总质量，md，的百分比，由下得出：7结合筛分法和沉积法测定粒度分布7.1概述如果一份土壤样品含有大量粒度小于和大于0,063mm的颗粒，粒径大于0,125mm的颗粒用筛分法测定其粒度分布，粒径小于0,125mm的用沉积法。7.2方法沉积后筛分如果粒径大于0,063mm的颗粒部分，其质量小于样品干燥质量的20%，粒度分布用第6条规定的沉积

27、法测定。如果同时要求测定大于0,063mm的粒度分布，沉积后用筛分法分离出粗颗粒部分（参见第7.3.1条）。沉积前筛分如果粒径大于0,063mm的颗粒部分，其质量超过样品干燥质量的20%，应在沉积前通过筛分分离出粗颗粒，否则在快速沉积过程中，它们将抛起细颗粒伪造结果（参见第7.3.2条）。7.3步骤和评估沉积后筛分如果已用比重计法或样品区分测定了样品的干燥质量（参见第6.10.2和6.10.4条），沉积后立即将样品通过0,125mm的筛子筛分，留在筛上的每种大小的颗粒，其质量根据第5.4条的要求测定。如果根据第6.10.1条的规定，通过蒸发测定的干燥质量，样品在通过0,125mm的筛子筛分前，

28、应再次放入水中制备。留在每个筛子上的颗粒，其质量，m.，应计算为干燥样品质量，md，的id百分比。沉积前筛分本步骤中，需用到两份子样品。具有第5.3条规定干燥质量mdA的子样品A,dA应在根据第5.4.2条的要求通过湿筛分移除细颗粒后进行干筛分。通过0,125mm筛子的颗粒，其质量比由下列式子计算得出：残留在每个筛子上的颗粒，其质量比由下得出：由于样品在105C的温度下干燥，子样品A的细颗粒部分不能沉积。因此,用于沉积的细颗粒应从第二份根据第5.4.2条进行湿筛分的子样品B中分离出来。样品B的质量，mdB，应满足：所得的用于沉积的细颗粒部分，其质量至少等于所要求的样品质量，md，即：30g50g（参见第6.6条）。为制备子样品B,只能使用蒸馏水。为了避免形成比所要求用于沉积的溶液更稀释的悬浮液，用来清洗过0,125mm筛子的细颗粒的蒸馏水应尽可能的少。过量的水应等待恰当时间后，用虹吸管吸出。根据第6.8至6.10条，子样品B的细颗粒部分进行沉积试验。结果，即根据第6.11条计算得出质量比，a，乘以叫U得到粒径小于d的颗粒部分的累积质量百分比a，作为子样品A的质量cum比：8精确性下列标准偏差是由根据本标准所进行的试验得