比重测定
Specific Gravity of Soil Solids
📖
试验定义与重要性
比重 (Gs)：单位体积土壤固体的质量与同温度下单位体积蒸馏水质量的比值。膨润土典型值范围为 2.40 - 2.80。
Gs = ρsρw = W2 - W1(W4 - W1) - (W3 - W2)
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试验步骤（比重瓶法）
1
比重瓶准备
称量清洁、干燥的比重瓶（50-500 mL）。应使用带盖系统。
2
加入干燥样品
将在105±5°C烘箱中干燥的膨润土样品（5-100g）小心转移至比重瓶中。
样品量： 5-10g（小比重瓶）/ 50-100g（大比重瓶）
3
加水与排气处理
加入蒸馏水（装至2/3）。使用真空泵排除气泡（10分钟）。
关键： 必须完全排除气泡！否则结果会偏低。
4
温度平衡与加满
在20±5°C下将水位加至标线。擦干外表面。
5
纯水测量
倒空比重瓶，清洗干净，仅在20±5°C下装满蒸馏水。
6
温度记录
记录试验温度（°C）。如不是20°C，需应用温度校正系数。
°C
🧮
计算与公式
ASTM D854 / BS 1377-2 比重公式：
Gs
=
W₂ - W₁
干燥样品重量
(W₄ - W₁) - (W₃ - W₂)
排开水重量
W₁ 比重瓶 + 盖子 (g)
W₂ 比重瓶 + 盖子 + 干燥样品 (g)
W₃ 比重瓶 + 盖子 + 样品 + 水 (g)
W₄ 比重瓶 + 盖子 + 纯水 (g)
实时计算助手
干燥样品 (W₂-W₁)：
--
g
总水容量 (W₄-W₁)：
--
g
剩余水量 (W₃-W₂)：
--
g
排开水量：
--
g
÷
比重 (Gs)：
错误
温度校正后 Gs (@20°C)：
错误
⚠️ W₄ 必须大于 W₁
📝
比重读数记录表
称重值与计算
| 参数 | 符号 | 数值 (g) | 备注 |
|---|---|---|---|
| 比重瓶 + 盖子 | W₁ | 干燥、清洁 | |
| + 干燥样品 | W₂ | 105°C 烘干 | |
| + 样品 + 水 | W₃ | 20±5°C，弯月面处 | |
| + 纯水 | W₄ | 同温度 | |
| 温度 | T | °C | |
| 比重 (Gs) | 错误 | ||
| 温度校正后 Gs | -- | ||
✅
膨润土比重标准
钠基膨润土
2.60 - 2.80
API 13A / OCMA
--
钙基膨润土
2.40 - 2.60
API 13A
--
铸造砂
2.50 - 2.70
TSE 5360
--
猫砂
2.30 - 2.50
国内市场
--
精度：两次平行试验结果之差应 ≤ 0.03（BS 1377-2）。重复性限值：±0.02。
🧪
所需设备
- ☑ 比重瓶（50-500 mL，带盖）
- ☑ 精密天平（精度 0.01g / 0.001g）
- ☑ 烘箱（105°C ± 5°C）
- ☑ 真空泵或抽气器
- ☑ 温度计（精度 0.1°C）
- ☑ 干燥器
- ☑ 蒸馏水（脱气）
- ☑ 漏斗和玻璃棒
- ☑ 恒温水浴（温度控制）
🌡️
温度校正系数 (K)
| 温度 (°C) | ρw (g/cm³) | K 系数 |
|---|---|---|
| 18 | 0.9986 | 1.0007 |
| 19 | 0.9984 | 1.0003 |
| 20 | 0.9982 | 1.0000 |
| 21 | 0.9980 | 0.9997 |
| 22 | 0.9978 | 0.9994 |
| 23 | 0.9976 | 0.9991 |
| 24 | 0.9973 | 0.9988 |
| 25 | 0.9970 | 0.9984 |
校正： Gs₂₀°c = K × GsT
⚠️ 关键警告与误差来源：
- 气泡：最常见的误差来源。真空处理时间必须充足（最少 10 分钟）。
- 温度平衡：W₃ 和 W₄ 测量必须在相同温度（±2°C）下进行。
- 弯月面读数：水位应在眼平高度读取，以底部（弯月面底部）为基准。
- 干燥样品：必须在 105°C 下烘干至恒重（最少 4 小时）。
- 水合粘土矿物：高温可能导致失水，建议在 80°C 下干燥。