1、 /30ICS93.020土壤粒度分布的測定DIN18123代替198304版關鍵詞：土壤，測試，粒度分布。為與國際標準委員會（ISO）出版標準的現行方法保持一致，本標準中使用逗號作為十進制小數點標記。目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark8 前言3 HYPERLINK l bookmark16 1范圍及適用領域3 HYPERLINK l bookmark18 2規范性引用文件3 HYPERLINK l bookmark20 3概念4 HYPERLINK l bookmark22 3.1粒度分布4 HYPERLINK l bookmark24 3.2篩分5 H

2、YPERLINK l bookmark26 3.3沉積6 HYPERLINK l bookmark28 4指定6 HYPERLINK l bookmark32 5篩分法測定粒度分布6 HYPERLINK l bookmark34 5.1概述6 HYPERLINK l bookmark36 5.2儀器6 HYPERLINK l bookmark42 5.3樣品量7 HYPERLINK l bookmark44 5.4步驟8 HYPERLINK l bookmark46 5.4.1干篩分85.4.2細顆粒濕篩分8 HYPERLINK l bookmark54 5.5評估9 HYPERLINK l

3、bookmark56 6沉積法測定粒度分布9 HYPERLINK l bookmark58 6.1概述9 HYPERLINK l bookmark60 6.2原則9 HYPERLINK l bookmark62 6.3方法10 HYPERLINK l bookmark64 6.4儀器116.5校準比重計126.5.1比重計讀數校正值136.5.2彎月面校正值13 HYPERLINK l bookmark78 6.6樣品量14 HYPERLINK l bookmark80 6.7樣品制備（懸浮液）14 HYPERLINK l bookmark82 6.8步驟14 HYPERLINK l book

4、mark84 6.9防止凝結166.10干燥質量的測定16 HYPERLINK l bookmark86 6.10.1蒸發17 HYPERLINK l bookmark88 6.10.2比重計法17 HYPERLINK l bookmark90 6.10.3浸水18 HYPERLINK l bookmark92 6.10.4樣品區分18 HYPERLINK l bookmark94 6.11評估18 HYPERLINK l bookmark96 7結合篩分法和沉積法測定粒度分布19 HYPERLINK l bookmark98 7.1概述19 HYPERLINK l bookmark100 7

5、.2方法207.2.1沉積后篩分207.2.2沉積前篩分207.3步驟和評估207.3.1沉積后篩分207.3.2沉積前篩分21 HYPERLINK l bookmark102 8精確性22 HYPERLINK l bookmark104 9結果的表示23 HYPERLINK l bookmark108 10舉例24下接第3-30頁Ad-“前言本標準由建筑和土木工程標準委員會編制。修訂版與1983年04月版相比，做了以下修改。a）為簡化評估，增加了兩個公式（參見第6.11條）。b）本標準已改進了排版。前版DIN18123:1970-03，1971-06，1983-04.1范圍及適用領域本標準適

6、用于土木工程，基礎建設，水利工程以及公路建設。它具體說明了測定土壤粒度分布（分級）的方法，這個參數用在土木工程方面，評估和分類土壤（參見DIN4022-1和DIN18196）。2規范性引用文件本標準由注日期或不注日期的引用文件和其他出版物的條款組成。這些規范性引用文件被引用在文中恰當的位置，標題在下文列出。凡是注日期的引用文件，其后的修改或修訂版僅當被本標準引用時適用。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。DIN4022-1土壤和巖石的分類及說明孔內探查土壤和巖石不包括連續取芯DIN12336實驗室用平底蒸發皿DIN12348實驗室用帶錐度1:10插口的圓底和平底燒瓶DIN12445

7、實驗室用短漏斗DIN12775實驗室溫度計，刻度間隔為0,1C,0,2C,0,5CDIN18122-1土壤液性和塑性極限的測定DIN18124用比重瓶測定土壤的顆粒密度DIN18196土方工程建筑工程用土壤分類和鑒別土壤組分方法DIN19683-4農業水文學方面的土壤分析物理實驗室試驗土壤含水量的測定DIN66115粒度分析在重力場中用吸管法進行沉積分析ISO3310-1:1990試驗篩技術要求和試驗第1部分：金屬絲編織網試驗篩ISO3310-2:1990試驗篩技術要求和試驗第2部分：金屬穿孔板試驗篩可重復性和再現性條件下用于土壤密度測定實驗室間的試驗比較，德國聯邦交通部委任，項目號9.601

8、*3概念3.1粒度分布粒度分布（分級）表示土壤中各種大小的顆粒的質量百分比（即：各部分的比例）。3.2篩分本標準中，篩分是用篩子將一份土壤樣品分離成不同粒度級顆粒組的過程。顆粒尺度是由顆粒已通過的篩面（方孔穿孔板或金屬絲編織網）上的最小篩孔尺寸指明。孔徑即粒徑。3.3沉積沉積是土壤顆粒在液體中沉淀，得出質量分級。在斯托克斯定律的基礎上顆粒大小或直徑按照對等的球直徑來定義，即：具有相同密度和相同沉積速度的球體，其直徑也就是所測定的顆粒的直徑。4指定指定通過第5條規定的沉積法測定土壤的粒度分布：試驗DIN18123-55篩分法測定粒度分布5.1概述所含顆粒大于0,063mm的土壤，其粒度分布用篩分

9、法測定。不含小于0,063mm顆粒的土壤用干篩分。否則，先進行濕篩分移除細顆粒，然后剩下的粗顆粒干篩分。5.2儀器下列儀器是必須的。a）試驗篩，直徑不超過200mm,包括：-滿足ISO3310-1要求的金屬絲編織網試驗篩，孔徑分別為0,063mm，0,126mm，0,25mm，0,4mm1），0,5mm，1mm和2mm；-滿足ISO3310-2要求的方孔穿孔板試驗篩，孔徑分別為4mm，8mm，0,25mm，16mm，31,5mm和63mm；-其他試驗篩，如有必要。蓋。c)接料盤。桶(用于濕篩分)。天平，樣品質量的誤差極限不超過0,1%。爐子，可保持在105C，或類似干燥裝置。清篩刷。5.3樣品

10、量樣品代表待試驗土壤，其質量應符合表1的規定。表1：作為估計的最大粒度的一個因素最小樣品質量估計的最大粒度，單位：mm最小樣品質量，單位：g215053001070020200030400040700050120006018000若樣品量較大，將有大量的篩下物。為了減少工作，基于表1，取篩下物的代表性子樣品，用于后面的篩分。5.4步驟5.4.1干篩分樣品應在爐內105C的溫度下干燥，接著冷卻至室溫后，稱重，精確至其總質量的0,1%。然后根據第5.2條的規定，通過組裝的套篩進行篩分。如果殘留有顆粒的篩子少于三個，應插入其他篩子，如有必要。手工進行篩分或借助于篩分機。5.4.1.1手工篩分更適宜用

11、懸掛裝置作為機械支持來進行手工篩分。水平搖晃篩子。篩孔小于0,5mm的篩子應單獨搖晃，并用軟刷將最細的顆粒刷過篩孔。將大部分殘留在每個篩子上的顆粒和細顆粒收集在接料盤內，包括最后的篩下物，稱重精確到其質量的0,1%。5.4.1.2機械篩分機械篩分一般要求每十分鐘篩一次。篩孔小于0,5mm的篩子應單獨手工搖晃（參見第5.4.1.1條）。殘留在每個篩子上的顆粒，其質量應根據第5.4.1.1條進行測定。5.4.1.3篩分損失初始樣品質量和篩上物累積質量的差異不能超過初始樣品質量的1%。如果差異較大，用一份新樣品重新篩分。細顆粒濕篩分如果樣品含有非常多的極細顆粒，應首先用濕篩分移除這些極細顆粒。因此，

12、樣品應在爐內105C的溫度下干燥，冷卻，并稱重，精確度為0,1%。隨后,將樣品放入桶內，加水充分攪拌，分離出細顆粒和粗顆粒，洗過的懸浮液通過0,063mm或0,125mm的篩子。篩下物收集在容器內，殘留在篩子上的部分倒回桶內剩余顆粒一起。重復這個步驟直到通過篩子的水是澄清的。注釋：為防止損壞篩子，在其頂部裝上一個1mm的篩子。每次操作用盡可能少的水。粗顆粒部分，包括最后的殘留物，應干燥，然后根據第5.4.1條的要求進行干篩分。通過篩子洗過的細顆粒部分應在105C的溫度下干燥至恒定質量并稱重。5.5評估對于每種大小的顆粒，篩上物的質量應換算為總（干燥）樣品量的質量百分比，所有篩下物亦同。篩下物應

13、如第9條所述用繪圖方式表述。6沉積法測定粒度分布6.1概述沉積法用于測定通過0,125mm篩子的顆粒的粒度分布。粒度小于0,001mm的顆粒，其粒度分布不能用這種方法測定。6.2原則不同大小的顆粒懸浮在靜水中時沉積的速度不同。粒度分布衍生自顆粒大小，顆粒密度和沉積速度間的關系，如斯托克斯定律所述。由于該定律適用于 /30球體，顆粒大小按照對等的球直徑來解釋，即：在懸浮液中的反應的球體，其直徑匹配受驗顆粒（參見第3.3條）。6.3方法為了形成懸浮液，樣品應在桶內與水混合，攪拌，然后放在一邊靜置。因為每種大小的顆粒具有不同的沉積速度，隨著時間的過去，顆粒大小分布發生變化，并且懸浮液呈現不同的密度。

14、這里有三種測量粒度分布變化及測定顆粒大小質量百分比的常用方法：曲恩移液管法（參見DIN19683-4），安瑞森法（參見DIN66115），以及符合Bouyoucos-Casagrande的比重計法。由于后者更適宜，下面將闡述后者。這種方法中，定期測量懸浮液的密度（參見第6.8條）。粒度分布由比重計的密度和浸入深度計算得出。6.4儀器下列儀器是必須的。a）比重計，如圖1所示，20C下校準刻度，密度范圍從0,995g/cm3至1,030g/cm3，刻度間隔0,0005g/cm3。b）量筒，無澆注唇，440mm高，內徑60mm,1000cm3處有測標。c）恒溫槽，如果實驗室內極限溫度波動，量筒可浸沒

15、其中。d）溫度計，刻度范圍0C至50C，刻度間隔0,1C,如DIN12775所述。e）攪拌器。f）爐子，可保持105C的溫度。g）分析天平，誤差極限小于0,1g。h）秒表。i）藥勺。j）密封瓶，內裝含焦磷酸鈉的分散劑（每1000cm3蒸餾或去離子水溶解20gNA4P2O710H2O制備而成）。k）蒸發器。l）蒸發皿，如DIN12336所述，直徑為115mm和190mm。m）燒瓶，約250cm3的容量，如DIN12348所述，配有玻璃塞。n）廣口瓶，約500cm3的容量，配有玻璃塞。0）漏斗，如DIN12445所述。6.5校準比重計由于比重計和量筒的制造尺寸與圖1規定的尺寸并不完全相符，每個比重

16、計使用前應確認其實際尺寸。6.5.1比重計讀數校正值高度h，單位:cm（對應比重計讀數；參見圖2）,由下列等式計算得出：P其中，h是球體的高度（即：從頸部到底部的距離），單位：cm；h0是從球體的頸部到最低刻度線的距離，單位：cm；h是從比重計上的最低刻度線到讀數（=4142,8（1,03-p），單位：mm（參見S圖3）處的距離，單位：cm;VA是比重計球體的體積，單位：cm3；AZ是量筒的橫截面面積，單位：cm2。該等式假設對稱球體的體積中心在瓶頸下h/2處。通常，下一步是讀出圖3所示列線圖中h/R，p刻度右邊的讀數。為了評P估，讀數p通過R校正，得出真實的比重計讀數，R（參見第6.11條）

17、。因此推薦使用h/R，p刻度右邊的R值，把彎月面校正值C考慮進去（參pm見第6.5.2條）。彎月面校正值試驗中，比重計讀數（p或R）取彎月面上邊緣對應的值。由于比重計刻度是按水平液面設計的，讀數應引入彎月面曲線校正值。由于額外的分散劑導致蒸餾水的密度增加，需進行二次校正（參見第6.9條）。為了測定這些校正值的總和，以及比重計零誤差的校正值，用移液管吸取25cm3焦磷酸鈉溶液放入1000cm3的量筒，并用蒸餾水填充直至量筒的1000cm3刻度線處。攪拌溶液使其溫度達到20C時，按照第6.8條所述方式將比重計浸入量筒。讀出彎月面上邊緣處的數值，計算得出校正值R,R的負值即彎月面校正值，Cm。m6.

18、6樣品量樣品量應選作為受驗土壤類型的一個因素，如表2所示。表2：土壤類型及所要求的樣品量土壤類型樣品量（干燥質量），單位：g砂土多達75不含砂的粘性土3050咼塑性粘土10306.7樣品制備（懸浮液）未干燥的樣品應在瓷皿中的25cm3的分散劑溶液（參見第6.9條）和不超過100cm3蒸餾水中浸泡幾個小時，然后用藥勺充分攪拌，直到它變成軟性均質漿糊。用400cm3的蒸餾水稀釋漿糊，倒入攪拌容器，小心不要損失任何物料，攪拌10分鐘（高塑粘土需30分鐘）。接著將混合物移入一個量筒，再次注意不要損失任何物料，然后用蒸餾水填充量筒直到1000cm3刻度線處。6.8步驟頭尾翻轉，用力搖晃內裝土壤懸浮液的量

19、筒幾分鐘，注意不要損失任何物料，然后放置桌上。同時，秒表開始計時并將比重計插入懸浮液，使其能自由浮動。30秒，1分鐘和2分鐘后，分別讀出彎月面上邊緣對應的比重計讀數。|III!OunmzfnII:rr(ocogzLLI*11FT|卜了r*i|i!4fMLL真實的比重計讀數ng,R住o6ez9Ln；小時JddiiiLLtHiIn嚴池”屮;”心片忡*hOOOQOQOOKI9CM秒SeconcsQOOOpggi訕【山川IA|l|l|l|l|l(I|H7OCO9WlTfiT|rmiisirs胃分鐘舉inf6msl6iIHiliMMIL9CD匸PM98仁Md9grf時間m巳to089ZL*”“J山川山【

20、U1TTTrrTTr沁t沉積速度加F.in匚口迂esf6rnLn0A111訂川14山l“J爲I丨丨I山川、ZV9n液體的動態粘滯度，單位：Ns/m2p液體的密度，單位：g/cm3Wd粒徑，單位：mm（等于球面直徑）偉高度，單位：cmp觀察到的比重計讀數R=R+Cm真實的比重計讀數p=1+10-3R溫度為T時，懸浮液的密度ps顆粒密度，單位：g/cm3u沉積速度，單位：cm/sT溫度，單位：。Ct經過時間，單位：秒Rz=（pz-1）103（比重計讀數校準）Cm彎月面校正律定斯克托斯unoingino溫度升-單位：（僅用于水）口uh1丄ilII-1111111J11IIi.11ILIJiiu|ii

21、ii.|-iiJLuiL.uituijI!_I_!,h.-lII_|_LnoLnrnv#圖3：根據斯托克斯定律評估比重計法的計算圖小心地從懸浮液中拿出比重計，在量筒內的蒸餾水中清洗，使其漂浮在此量筒內直到讀出下一個讀數。從開始沉積起，分別在5分鐘，15分鐘，45分鐘，2小時，6小時和24小時后讀出比重計讀數。每次讀數后，應從懸浮液中拿出比重計，并放在內裝蒸餾水的量筒內清洗。懸浮液的溫度在開始15分鐘內測量一次，隨后每讀一次數立即測量。6.9防止凝結懸浮液中的超細顆粒容易凝結（絮凝）。如果凝結發生在沉積分析的過程中，所測超細顆粒部分的比例小于實際值。因此，有必要在懸浮液中加入適量的分散劑，防止凝

22、結。所用分散劑為焦磷酸鈉Na4P2O710H2O）（參見第6.4條），每1000cm3懸浮液中加0,5g焦磷酸鈉。每次讀數時應檢查分散劑是否有效。注釋：懸浮液中形成混濁度明顯不同的兩層，表示凝結的有效程度。下層中的絮狀物清晰可見。即使按照第6.6和6.8條的規定實施，仍然出現凝結，應使用其他方法測定顆粒的粒度分布。6.10干燥質量的測定測試粘性土壤時，不能通過試驗前干燥樣品后測定其干燥質量，因為這樣將改變粘土的膠質，妨礙顆粒完全分離并將促進懸浮液的絮凝作用。蒸發干燥質量在試驗完成后通過蒸發測定。為了減少蒸發量，向懸浮液中滴入幾滴鹽酸。這樣將導致形成絮凝物，并加速沉積過程。用虹吸管吸出澄清的液體

23、，然后蒸發剩余的顆粒，稱重，精確至0,1g。6.10.2比重計法向容量不超過250cm3的平底燒瓶內充滿蒸餾水，直至邊緣。搖晃燒瓶使空氣排除，用玻璃瓶塞塞住燒瓶，防止困住氣泡，然后稱重得到mi,精確至0,1g。按照第6.7條的規定，制備的懸浮液用約100cm3的蒸餾水稀釋，攪拌從而排除空氣，然后倒入平底燒瓶，小心不要損失任何物料。再次搖晃燒瓶，充滿蒸餾水，塞緊未困住空氣，稱重得到m2,精確至0,1g。兩次稱重的差量即懸浮液中樣品的質量，（等于樣品質量與置換出的液體質量的差量），如下列等式所述：%二叫-碼-叫生詁其中，p是顆粒密度，如DIN18124所述；smd是樣品的干燥質量。d比重計讀數，單

24、位：g的溫度校正，CT溫度，T,單位：。C圖4：溫度校正值，Ct6.10.3浸水向容量不超過500cm3的廣口瓶內充滿蒸餾水，直至邊緣。用磨口玻璃瓶塞塞緊，防止困住氣泡。任何空氣或多余的液體可從磨口瓶塞處溢出。將塞緊的瓶子浸入裝滿水的浸沒容器，并稱重得到m昇精確至0,1g。將根據第6.7條的規定制備的懸浮液倒入相同的瓶內，用蒸餾水加滿，搖晃從而排氣，然后插上玻璃瓶塞，不要困有空氣。在水下再次稱重精確至0,1g(ma2)。懸浮液中樣品的質量如第6.10.2條所述計算得出。6.10.4樣品區分通過樣品區分測定樣品的干燥質量。為此，將質量為第6.6條規定質量兩倍的并具有相同含水量的樣品分成相等的兩份

25、，其中一份在爐內干燥，另一份用于沉積試驗。6.11評估每種大小的顆粒部分所得讀數應記錄在具有表3給出的標題欄的表內。顆粒直徑，d,用列線圖和斯托克斯定律(參見圖3)測定。動態粘滯度，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過篩顆粒的質量計算為質量百分比，a，具體如第9條所述。表3：用于比重計試驗報告的標題欄讀數時間從試驗開始到讀數時經過的時間RR=R+CmdTCTR+ctahminsggmmCgg%其中，P是比重計的讀數（即：懸浮液的密度），單位：g/cm3；R=（p-1）103是校正值，單位：g；Cm是彎

26、月面校正值，單位：g（參見第6.5.2條）；R=R+C是真實的比重計讀數；mD是對等的球面直徑，單位：mm,最小的顆粒在讀數時，已沉入比重計體積中心的下方；T是懸浮液的溫度，單位：C；CT是溫度校正值，單位：g（參見圖4）；a是直徑小于d的顆粒部分的質量，是樣品總質量，md，的百分比，由下得出：7結合篩分法和沉積法測定粒度分布7.1概述如果一份土壤樣品含有大量粒度小于和大于0,063mm的顆粒，粒徑大于0,125mm的顆粒用篩分法測定其粒度分布，粒徑小于0,125mm的用沉積法。7.2方法沉積后篩分如果粒徑大于0,063mm的顆粒部分，其質量小于樣品干燥質量的20%，粒度分布用第6條規定的沉積

27、法測定。如果同時要求測定大于0,063mm的粒度分布，沉積后用篩分法分離出粗顆粒部分（參見第7.3.1條）。沉積前篩分如果粒徑大于0,063mm的顆粒部分，其質量超過樣品干燥質量的20%，應在沉積前通過篩分分離出粗顆粒，否則在快速沉積過程中，它們將拋起細顆粒偽造結果（參見第7.3.2條）。7.3步驟和評估沉積后篩分如果已用比重計法或樣品區分測定了樣品的干燥質量（參見第6.10.2和6.10.4條），沉積后立即將樣品通過0,125mm的篩子篩分，留在篩上的每種大小的顆粒，其質量根據第5.4條的要求測定。如果根據第6.10.1條的規定，通過蒸發測定的干燥質量，樣品在通過0,125mm的篩子篩分前，

28、應再次放入水中制備。留在每個篩子上的顆粒，其質量，m.，應計算為干燥樣品質量，md，的id百分比。沉積前篩分本步驟中，需用到兩份子樣品。具有第5.3條規定干燥質量mdA的子樣品A,dA應在根據第5.4.2條的要求通過濕篩分移除細顆粒后進行干篩分。通過0,125mm篩子的顆粒，其質量比由下列式子計算得出：殘留在每個篩子上的顆粒，其質量比由下得出：由于樣品在105C的溫度下干燥，子樣品A的細顆粒部分不能沉積。因此,用于沉積的細顆粒應從第二份根據第5.4.2條進行濕篩分的子樣品B中分離出來。樣品B的質量，mdB，應滿足：所得的用于沉積的細顆粒部分，其質量至少等于所要求的樣品質量，md，即：30g50g（參見第6.6條）。為制備子樣品B,只能使用蒸餾水。為了避免形成比所要求用于沉積的溶液更稀釋的懸浮液，用來清洗過0,125mm篩子的細顆粒的蒸餾水應盡可能的少。過量的水應等待恰當時間后，用虹吸管吸出。根據第6.8至6.10條，子樣品B的細顆粒部分進行沉積試驗。結果，即根據第6.11條計算得出質量比，a，乘以叫U得到粒徑小于d的顆粒部分的累積質量百分比a，作為子樣品A的質量cum比：8精確性下列標準偏差是由根據本標準所進行的試驗得