关于颗粒分析试验的误差分析和对策研究

郭佳伟

【摘要】颗粒分析试验是当前土木工程中的基础试验，其主要作用是分析土壤中的粒径。其中常见的试验方法有筛析法和密度计法，这两种方法都能够准确地对土壤颗粒组成进行分析和定名。但是在试验过程中存在一定的误差，为此文章重点讲解了两种颗粒分析试验的方法，同时分析了在试验中的误差，望能为有关人员提供到一定的参考和帮助。

【关键词】颗粒分析试验;误差;对策

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.15.215

1、前言

土的颗粒分析试验是土工试验中重要的一项内容，能够真实的测定土中各粒组干土的质量分数。土壤自身的性质是不均匀的，保存、运输等都会对土壤结构造成一定的影响，且试验过程中环境、设备等因素都会影响试验结果的准确性。

2、颗粒分析试验方法介绍

2.1筛析法（筛分法）

筛析法的试验目的是测定土中各粒组占该土总质量的百分数，以便了解土粒的组成情况。根据土壤样品的孔径大小，将土壤样品分为几类，然后对每组土壤样品进行称重，以计算其在总土壤样品中的比例。筛选分析是最简单的颗粒分析方法，原理简单且操作十分方便，筛分方法的粒径范围为0.075mm～60mm。

2.2密度计法

在细粒土壤的筛选方法中，通常适合低于0.075mm的细粒土壤。试验的具体操作步骤如下：首先制备试样，使用直径为0.075mm的过滤筛将试样过筛后，将筛下土放入干燥箱中进行干燥。为了保证样品充分干燥，干燥箱的温度应控制在100℃左右，干燥时间应不少于8小时。充分烘干后，用天平称量30克烘干试样，并将其放入三角烧瓶中，在盛有试样的三角烧瓶中注入200mL纯水，进行浸泡，时间不少于18h（对于砂性较大、易于分散的土，可适当减少浸泡时间），稍加摇匀后，放在沙浴中煮沸，煮沸时间从水沸腾开始计时，粘土和不易分散的土，一般煮沸1.0h左右，其他土可酌量减少，但不得少于0.5h。待悬液冷却后，将其倒入标明号码的量筒内，并应将烧瓶中剩留的悬液，分次用少量纯水洗净倒入量筒内。加4%浓度的六偏磷酸钠约10mL于悬液中，使桶内悬液恰达1000mL。将盛有悬液的量筒，置于平稳且便于测读的平台上。准备好密度计、秒表、记录纸等，并先熟悉密度计刻度的读法。然后将搅拌器放入量筒内，沿整个悬液深度上下搅拌约1min往复各30次，使悬液彻底均匀，搅拌完毕，立即取出搅拌器，同时开动秒表，测定经过1、5、30、120、1440min时的密度计读数。根据试样情况或实际需要，可增加密度计读数或缩短最后一次读数的时间。每次读数应在预定时间前10-20s，将密度计小心地放入悬液中接近读数的深度，以免密度计上下跳动。提放密度计时，应使密度计的中轴垂直液面，要轻拿轻放，尽量减少对悬液的扰动。密度计读数均以弯液面上缘为准。甲种密度计应准确至0.5，乙种密度计应准确至0.0002。每次读数完毕立即取出，将其放入盛纯水的量筒中，同时测定相应的悬液温度准确至0.5℃。

3、颗分试验误差产生的原因

3.1筛析法试验误差产生的原因

颗粒筛分分析试验产生误差的主要原因有：一是筛分不均匀造成随机误差;二是试验环境不同造成的环境误差;三是操作人员的技术水平和操作方法不当造成操作误差。[1]以随机误差为例，分析了如何最大限度的避免随机误差。在测量中，我们将筛分后留在筛网上的土壤颗粒进行分级称重，用来判定土壤的定名。但在实际筛分中，有些粒径相同的土壤颗粒不能通过筛网，有些则能顺利通过筛网。这与土颗粒在土中的振动和位置角以及筛分时间和筛分深度有关。在具体的试验中土壤颗粒的各个组分都有这种筛分塞，使得筛分后的土壤颗粒不能包含在同一级别的颗粒中。土壤质量的变化可以从土壤水平颗粒的计算中看出。在这种情况下，虽然土壤定名与实际土壤质量一致，但其中某一级别的数量是不匹配的。当土颗粒在筛子上振动时，一些直径相同的土颗粒可以通过筛子，但是有些则不能通过筛子。这主要取决于土壤颗粒在筛面和筛子上的角度。实际上，在筛网的所有阶段都存在堵塞现象，导致剩余筛网的质量下降，影响每个颗粒组在总土壤中百分比的变化，从而使得土壤定名与实际不符。在这种情况下，我们可以通过增加土壤样品的总重量来确保土壤样本的筛分质量。在筛分试验中，土壤样本总重量越小，误差越大。总重量越大，误差越小。因此，为了保证筛分数据的准确性，我们将严格按照规范操作，尽可能的减小误差。

3.2密度计法试验误差产生的原因

密度计有两种，一种是测量1000mL悬浮液在干燥土壤中的重量，另一种是通过计算得出物体的比重。虽然两种密度计的原理和方法相同，但用于测量悬浮液的温度标准是不同的。另外，为避免计算误差，应注意选择合适的计算公式。一般来说，密度计的制造精度高，在此外，密度计的校准基于蒸馏水。什么时候添加分散剂后，需要重新标定土壤颗粒的沉降距离、弯月面和温度。颗粒试验所需的試验温度应保持在20℃左右，以保证比重计的精度，但在实际操作中很难满足这一要求，必须根据试验情况进行环境调整。因此测试前一定要对密度计的弯月面进行校准。利用密度，在悬浮液中加入分散剂，还应考虑分散剂对密度计的干扰，密度计应进行相应的校准。测试样品的状态和质量也会带来一些误差结果，例如，粘土颗粒的测试结果受样品状态的影响很大，样品在自然状态下进行测试，取样时应该尽量均匀，尽量减少误差。

结语：

由上可知，在实际操作的过程中，有关人员应当依据土样的具体情况然后选择出适合的试验方法，且在试验前应当对试验仪器和设备都进行计量检定和校准，在操作的过程中应当严格按照规范要求操作，才能有效的减少误差。

参考文献：

[1]孟凡会.谈读数频次对颗粒分析试验的影响[J].山东水利，2020，No.260（07）：40-41.

[2]郑卉.旋转变压器误差分析及校正对策分析[J].信息周刊，2020，000（009）：P.1-2.

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[4]孟珊珊.关于煤炭检验中存在的误差及处理分析[J].能源技术与管理，2020，v.45;No.193（03）：152-154.

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