本试验方法适用于粒径小于0.075mm的土。

表1-17　颗粒大小分析实验记录表（一）

（一）试验设备和仪器

（1）土壤密度计：甲种：刻度单位以摄氏20℃时每1000mL悬液内所含土质量的克数表示，自－5～50，最小分度为0.5。

乙种：刻度单位以摄氏20℃时悬液的比重表示，刻度为0.995～1.020，分度值为0.0002。

这里仅以甲种密度计为例，乙种密度计请参考SL237—1999《土工试验规程》。

（2）量筒：容积1000mL，内径为60mm，高度为350±10mm，刻度为0～1000mL。

（3）洗筛漏斗：上口直径大于洗筛直径，下口直径略小于量筒直径。

（4）天平：称量1000g，感量0.1g；称量200g，感量0.01g。

（5）温度计：刻度为0～50℃，精度为0.5℃。

（6）煮沸设备：附冷凝管装置。

（7）搅拌器：底板直径为50mm，孔径为3mm。

（8）其他：蒸馏水、烧杯、研钵、秒表、分散剂（如4%六偏磷酸钠）等。

（二）试验原理与计算公式

密度计法（比重计法）是根据土粒的大小不同在静水中的沉降速度也不同的原理制成的。沉降速度与粒径的关系，可由斯托克斯公式求得。

1.计算公式

小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比

式中　X——小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比，%；

　　　CG——土粒比重校正系数，查表1-18；

　　　md——试样干质量，g；

　　　Rm——密度计读数；

　　　mt——温度校正值，查表1-19；

　　　n——弯液面校正值；

　　　CD——分散剂校正值。

表1-18　土粒比重校正值（甲种土壤密度计）

表1-19　温度校正值（mt）

土颗粒的粒径，按下列公式计算

式中　d——颗粒直径，mm；

　　　ρw4——4℃时水的密度，g／cm3；

　　　η——纯水的动力粘滞系数（10－6kPa·s）；

　　　ds——土粒比重；

　　　ρWT——温度为T℃时水的密度；

　　　L——某一时间t内的土粒沉降距离，cm；

　　　g——重力加速度，cm／s2；

　　　t——沉降时间，s。

为了简化计算，公式（1-30）可写成

式中　k——粒径计算系数，与悬液温度和土粒比重有关，其值见附表2；

其余符号同前。

2.绘制颗粒大小分配曲线

颗粒粒径分配曲线应在单对数坐标纸上绘制，并应取小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比为纵坐标，取粒径的对数为横坐标。当密度计法与筛析法联合分析时，应将两段曲线连接处绘成光滑曲线见图1-12。(www.daowen.com)

图1-12　颗粒大小分配曲线

3.计算级配指标

（1）按下式计算不均匀系数

式中　Cu——不均匀系数；

　　　d60——限制粒径，在粒径分布曲线上小于该粒径的土含量占总土质量的60%的粒径；

　　　d10——有效粒径，在粒径分布曲线上小于该粒径的土含量占总土质量的10%的粒径。

（2）按下式计算曲率系数

式中　Cc——曲率系数；

　　　d30——在粒径分布曲线上小于该粒径的土含量占总土质量的30%的粒径；其余符号同式（1-32）。

（三）试验步骤

1.制作并称取土样

密度计法应采用天然含水量的土样。若土样在分析前无法保持其天然含水量时，允许用风干或烘干土进行分析。按下述方法制备土样：

取代表性土样100～200g，放入研钵中，用带橡皮头的研棒研散，然后过2mm筛，将筛上的土粒研散再过筛，直至筛上仅留大于2mm的颗粒为止。

从过筛的土样中称取30g干土，或按下式计算相当于30g干土重的风干土或天然湿度的土

式中　W——相当于30g干土重的湿土质量，g；

　　　w0——风干土（或天然土）的含水率，%。

2.浸泡土样

将称好的土样小心倒入烧瓶中，注入约200mL蒸馏水，浸泡时间不少于18h。

3.煮沸分散

将浸泡好的土样稍加摇荡后，放在电热器上煮沸。煮沸时间从沸腾开始，粘土和不易分散的土，需1h左右，其他土不少于半小时。

4.制备悬液

土样经煮沸分散冷却后，倒入量筒内，烧瓶中残余的土液，须用少量蒸馏水彻底冲洗到量筒内。然后加4%浓度的六偏磷酸钠约10mL于溶液中，再注入蒸馏水（或清水），使筒内悬液达1000mL。

5.搅拌悬液

用搅拌器在悬液中上下搅拌1min，往复各30次，使悬液内土粒均匀分布（注意搅拌时勿使悬液溅出量筒外）。

6.定时观察

取出搅拌器，立即开动秒表，测定经过1、2、5、15、30、60、240min和1440min的密度计读数。

每次读数均应在预定时间前10～20s将密度计放入悬液接近读数的深度，且须保持密度计浮泡在量筒中部位置，不得贴近筒壁。

每次测记读数后，立即将密度计取出，放入盛水量筒中，同时测记悬液温度，准确至0.5℃。放入及取出密度计时，要轻拿轻放，尽量减少悬液扰动。密度计读数均以弯液面的上缘为准，甲种密度计读数应准确至0.5。

7.土壤密度计的校正，应符合下列规定

（1）土粒比重校正：土壤密度计刻度应以土粒比重2.65为准。当试样的土粒比重不等于2.65时，应进行土粒比重校正。校正值查表1-18。

（2）温度校正：土壤密度计是20℃时刻制的，当悬液温度不等于20℃时，应进行校正。校正值查表1-19。

（3）弯液面校正：密度计读数刻度时是以弯液面底为标准，试验时读数以弯液面顶为准，故须校正。可将比重计放入盛20℃蒸馏水的量筒内观察弯液面上缘与下缘读数，其差值即为弯液面校正值。

（4）土粒沉降距离校正：土粒沉降距离应为悬液面至比重计浮泡中心的距离。但当比重计放入悬液后，悬液面因而升高，致使土粒沉降距离较实际为大，故须加以校正。（该校正值由试验室提供）

（5）分散剂校正：比重计刻度是以蒸馏水为标准的，当悬液中加入了分散剂，因而增大了悬液的比重，必须加以校正。其校正方法是注蒸馏水入量筒，然后加分散剂（分散剂品种和用量与试验时采用的相同），使量筒溶液达1000ml，并搅拌均匀，恒温至20℃时，用比重计测出读数，该读数与在20℃蒸馏水中读数之差，就是分散剂校正值。

（四）试验记录

试验记录见表1-20～表1-21。

本试验记录格式如下：

表1-20　颗粒分析试验记录（二）

表1-21　颗粒分析试验表（＜0.075mm）