1、密度计 通常采用的密度计有甲、乙两种，这两种密度计的制造原理及使用方法基本相同,但密度计的读数所表示的含义则是不同的，甲种密度计读数所表示的是一定量悬液中的干土质量；乙种密度计读数所表示的是悬液比重。 (1)甲种密度计，刻度单位以在20ºC时每1000mL悬液内所含土质量的克数来表示，刻度为-5～50，最小分度值为0.5。 (2)乙种密度计，刻度单位以在20ºC时悬液的比重来表示，刻度为0.995～1.020，最小分度值为0.0002。 2、量筒：容积1000mL； 3、漏斗式洗筛：孔径0.075mm； 4、搅拌器：轮径50mm，孔径3mm； 5、煮沸设备：电热器、锥形烧瓶； 6、分散剂：4%六偏磷酸钠或其他分散剂； 7、其他：温度计、研钵、秒表、烧杯、瓷皿、天平等。

操作步骤

1、密度计的校正 密度计在制造过程中, 其浮泡体积及刻度往往不易准确, 况且, 密度计的刻度是以20C的纯水为标准的。由于受实验室多种因素的影响，密度计在使用前应对刻度、弯液面、土粒沉降距离、温度、分散剂等的影响进行校正。 (1)土粒沉降距离校正 ① 测定密度计浮泡体积 在250mL量筒内倒入约130mL纯水，并保持水温为20C，以弯液面上缘为准，测记水面在量筒上的读数并划一标记，然后将密度计缓慢放入量筒中，使水面达密度计的最低刻度 处(以弯液面上缘为准)时，测记水面在量筒上的读数并再划一标记，水面在量筒上的两个读数之差即为密度计的浮泡体积，读数准确至1mL。 ② 测定密度计浮泡体积中心 在测定密度计浮泡体积之后, 将密度计垂直向上缓慢提起，并使水面恰好落在两标记的中间，此时，水面与浮泡的相切处(弯液面上缘为准)，即为密度计浮泡的中心，将密度计固定在三角架上，用直尺量出浮泡中心至密度计最低刻度的垂直距离。 ③ 测定1000mL量筒的内径（准确至1mm），并计算出量筒的截面积。 ④ 量出密度计最低刻度至玻璃杆上各刻度的距离, 每5格量距1次。 ⑤ 按下式计算土粒有效沉降距离 )A 2(A 201bbVLLVLL  (1-2) 式中，L为土粒有效沉降距离，cm；L为水面至密度计浮泡中心的距离，cm；L1为最低刻度至玻璃杆上各刻度的距离，cm；L0为密度计浮泡中心至最低刻度的距离，cm；Vb为密度计浮泡体积，cm3；A为1000mL量筒的截面积，cm。 ⑥ 用所量出的最低刻度至玻璃杆上各刻度的不同距离L1值代入式(1-2), 可计算出各相应的土粒有效沉降距离L值，并绘制密度计读数与土粒有效沉降距离的关系曲线，从而根据密度计的读数就可得出土粒有效沉降距离。

(2)刻度及弯液面校正 试验时密度计的读数应以弯液面的上缘为准，而密度计制造时其刻度是以弯液面的下缘为准。因此应对密度计刻度及弯液面进行校正。将密度计放入20ºC纯水中，此时密度计上弯液面的上、下缘的读数之差即为弯液面的校正值。因弯液面上缘刻度永远大于下缘刻度，故此值永远为正。某些密度计出厂时已注明以弯液面上缘为准，即校正值为零。

(3)温度校正 密度计刻度是在20ºC时刻制的, 但试验时的悬液温度不一定恰好等于20ºC, 而水的密度变化及密度计浮泡体积的膨胀，会影响到密度计的准确读数，因此需要加以温度校正。密度计读数的温度校正值可从表1-1查得。

(4)分散剂校正 为了使悬液充分分散，常加一定量的分散剂，悬液的密度则比原来的增大，因此应考虑分散剂对密度计读数的影响。具体方法是：将量筒内1000mL的纯水恒温至20ºC, 先测出密度计在20ºC纯水中的读数, 然后再加试验时采用的分散剂, 用搅拌器在量筒内沿整个深度上下搅拌均匀, 并将密度计放入溶液中测记密度计读数, 两者之差, 即为分散剂校正值。

(5)土粒比重校正 密度计刻度系假定悬液内土粒的比重为2.65制作的，若试验时土粒的比重不是2.65，则必须加以校正，甲、乙两种密度计的比重校正值可由表1-2查得。

2、处理土样及制备悬液 (1) 取代表性试样200～300g, 风干并测定试样的风干含水率，放入研钵中，用带橡皮头的研棒研散。 (2) 称风干试样30g，倒入500mL锥形瓶，注入纯水200ml, 浸泡过夜。 (3) 将盛土液的锥形瓶稍加摇晃后放在煮沸设备上进行煮沸，煮沸时间宜为40min。 (4) 将冷却后的悬液全部冲入烧杯中，用带橡皮头研棒研磨；静止约1min，将上部悬液倒在0.075mm洗筛上，经漏斗注入1000mL的大量筒内，遗留杯底沉淀物用橡皮头研棒研散，再加适量纯水搅拌，倒出上部悬液过筛入量筒内。如此反复，直至悬液澄清后将烧杯中全部试样过筛，冲洗干净；将筛上砂粒移入蒸发皿内，烘干后，按试验一步骤2过筛称量，并计算各粒组百分含量。 (5) 在大量筒中加入4%浓度的六偏磷酸钠10mL，再注入纯水至1000mL。 3、按时测定悬液的密度及温度 (1)将搅拌器放入量筒中，沿悬液深度上下搅拌1min，使土粒完全均布到整个悬液中。注意搅拌时勿使悬液溅出量筒外。 (2)取出搅拌器，同时立即开动秒表，将密度计放入悬液中，测记0.5、1、2、5、15、30、60、120和1440min时的密度计读数，并测定其相应的悬液温度。根据试验情况或实际需要，可增加密度计读数次数，或缩短最后一次读数时间。 (3) 每次读数时均应在预定时间前10～20s将密度计徐徐放入悬液中部，不得贴近筒壁，并使密度计竖直，还应在近似于悬液密度的刻度处放手，以免搅动悬液。 (4) 密度计读数以弯液面上缘为准。甲种密度计应准确至0.5, 估读至0.1；乙种密度计应准确至0.0002, 估读至0.0001。每次读数完毕，立即取出密度计，放入盛有清水的量筒中。 (5) 测定悬液温度，应准确至0.5ºC。

成果整理

1、试样颗粒粒径按斯托克斯公式(1-3)计算，d 为土颗粒粒径，mm； 为水的动力粘滞系数（kPa·s×10－6 ）；Gs为土粒比重；Gwt为 tºC 时水的比重；ρwt为4ºC时纯水的密度，g/cm3；L为土粒下沉距离，cm；t 为土粒下沉时间，s；g为重力加速度(cm/s2 )；A为粒径计算系数，与悬液温度和土粒比重有关，可由表1-3查得。 2、小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比可按式(1-4)或式(1-5)计算： ，X为小于某粒径的试样质量的百分比，%；ms为土样干质量，g；CG为土粒比重校正值, 查表1-2；R 为甲种密度计读数；mt为悬液温度校正值，查表1-1；n为弯液面校正值；DC为分散剂校正值。 (2)乙种比重计，GC 为土粒比重校正值，查表1-2；R为乙种密度计读数；tm为悬液温度校正值， 查表1-1；n为弯液面校正值；DC 为分散剂校正值；Vx为悬液体积(=1000mL)；ρw20为 20℃时纯水的密度，取0.9982g/cm3 。 3、在半对数坐标上绘制颗粒大小分布曲线，求不均匀系数Cu和曲率系数Cc，说明该土的均一性。 必须指出的是, 当试样中既有小于0.075mm的颗粒, 又有大于0.075mm的颗粒, 需进行密度计法和筛析法联合分析时, 应考虑到小于0.075mm的试样质量占试样总质量的百分比, 即应将按式(1-4)或式(1-5)所得的计算结果, 再乘以小于0.075mm的试样质量占试样总质量的百分数, 然后再分别绘制密度计法和筛析法所得的颗粒大小分布曲线, 并将两段曲线连成一条平滑的曲线。 4、填写试验报告。

注意事项

1、每次测得悬液密度后，均应将密度计轻轻放在盛水的量筒中。 2、读数要迅速准确，不宜将密度计在悬液中放置时间过久。在正式试验前，必须多次练习密度计的准确读数方法。 3、试验前，应将量筒放在固定平稳的地方，试验中不得移动，并保持悬液温度稳定。

筛析法测定砂土的粒度成分，是利用一套孔径大小不同的标准土壤筛来分离一定量的代表性砂土中与筛孔径相应的粒组，通过天平称量，得其各粒组的质量，以便计算各粒组的相对含量，进而确定砂土的粒度成分。制备后的土样，通过筛析，按其不同粒组的相对含量可划分为巨粒类土、粗粒类土和细粒类土。巨粒类土应按粒组划分；粗粒类土应按粒组、级配、细粒土含量划分；细粒类土的定名应按细粒土中所含粒组含量以及有机质含量来进行分类。理论上讲用筛析法测得的留筛比重被视为实际留筛比重，而在室内土工试验室的实际操作中，当颗粒处于筛孔上并受到振动时， 有的土颗粒可以通过筛孔而有的却不能通过，被赌在筛孔中，这主要取决于土颗粒的粒径和颗粒在筛面上的角度，以及筛分的持续时间。被赌在筛孔中的土颗粒质量被忽略了，在实际操作过程中每一级筛子都有不同程度的赌筛现象，从而造成每一级土的留筛比重发生变化，所测得的各粒组含量占该土总质量的百分数发生改变，使得试验结果造成土的定名与实际不符。不同筛子、不同操作者及试样总质量的影响；不同厂家生产的筛子，筛孔的形状有圆形的也有方形的，而且时间用久了筛孔的尺寸会发生变形，甚至断丝而又不能及时得到更换， 筛孔尺寸的变形误差会造成留筛比重的变化从而造成各级粒组含量占该土总质量的百分数的变化；不同的操作者在操作过程中使用的操作方法的不同也会造成试验误差。有的操作者制备土样是将试样放在橡皮垫上用木碾碾细土样，也有将试样放在碾钵中碾细土样;所选代表性试样总质量的影响，试样质量大误差就小，试样质量小误差就大。