激光粒度分析仪法和密度计法在土工颗粒分析试验中的比较分析

耿潇

摘要：该文对激光粒度分析仪法和密度计法在土工颗粒分析试验中的比较进行分析，通过试验的方式，分别对两种粒度测定方法进行利用，详细介绍了具体实验的步骤，再根据测试的结果，对2种方法进行比对分析，从而有效确保了激光粒度分析仪法和密度计法的比对效果，便于实际土工颗粒分析试验中，能够选择适宜的方法，积极推动相关项目的顺利进行。

关键词：激光粒度分析仪法密度计法土工颗粒分析试验比较分析

中图分类号：TU41 文献标识码：A   文章编号：1672-3791（2021）09（c）-0000-00

Comparative Analysis of Laser Particle Size analyzer Method and densitometer Method in Geotechnical Particle AnalysisTest

GENG Xiao

（Shanghai Shenyuan Geotechnical Engineering Co.， Ltd.， Shanghai， 200011 China）

Abstract：In this paper， the comparison of laser particle size analyzer method and densitometer method in geotechnical particle analysis test is analyzed. Through the test， the two particle size determination methods are used respectively， the specific experimental steps are introduced in detail， and then the two methods are compared and analyzed according to the test results， So as to effectively ensure the comparison effect of laser particle size analyzer method and densitometer method， facilitate the selection of appropriate methods in the actual geotechnical particle analysis test， and actively promote the smooth progress of relevant projects.

Key Words： Laser particle size analyzer; Densitometer method; Geotechnical particle analysis test; Comparative analysis

土工颗粒分析的试验是岩土工程中的重点试验，通过该项试验，可以实现对土工颗粒的分析，能完成土工颗粒的种类确定、物理力学和动力特性等的分析。在实际的试验中，可供选择的方法相对较多，包括筛分法、密度计法、移液管法等。在实际的应用中，每种方法都有各自的限制，而激光粒度分析仪法也是一种有效的测量方法，能保证分析效果。基于此，该文对激光粒度分析仪法和密度计法在土工颗粒分析试验中的比较分析进行研究，对它们进行定量分析，明确它们的差异性和相关性，明确二者的转化关系，以期促进激光粒度分析仪法在土工颗粒分析试验中的合理应用[1]。

1激光粒度分析仪法和密度计法的比较研究

密度计法是土工颗粒分析试验中的一种方法，实际运用时，该方法能够根据不同粒径的颗粒在液体中的沉降差異性，来完成颗粒分布的分析。基本国策，是将样品置于某种液体内，促使它们形成悬浊液，且确保悬浊液的颗粒在重力或离心力的作用下发生沉降，不同粒径颗粒的沉降速度是存在差异的。其中，大颗粒的沉降速度相对较高，小颗粒的沉降速度相对较慢。更小的颗粒，沉降速度就更慢，甚至可能会处于布朗运动的状态，从而导致更小颗粒的沉降难度更大。所以，在实际应用中密度计法，应用时会受到试验原理的影响，导致更小的颗粒那难以测量，所以这种方法的准确性就存在一定的欠缺。激光粒度分析仪法与密度计法的原理不一样，但是其可以克服密度计法的缺陷，这种测量方法的原理为激光衍射原理，是在激光发射器发射出单色光，且经光路变化为平面波的平行光衍射光，会分散在介质中，对大小不同的颗粒进行散射、衍射，对光投向在不同方向的光信号进行采集，之后再对这部分光信号进行分析，就能将信息转化为粒度的分布信息，从而完成土工颗粒分析试验[2]，并且能够获取准确的测量结果。现以BT-9300SE激光粒度分析仪为例与密度计法做比较，可以得到如下表1的对比信息。

通过比较，可以发现，激光粒度分析仪法在测试范围、样品量和评价测量时间等领域都要的明显优于密度计法。为进一步分析，需要通过土工颗粒试验分析的方式对它们进行比较分析。

2激光粒度分析仪法和密度计法在土工颗粒分析试验中的比较分析

主要是通过土工颗粒分析试验的方式，实现对它们的比对分析。

2.1主要仪器设备和分散剂

密度计选择型号为TM-85型的，至于水浴箱，则可以选择的恒温型的，并保证温度在0～100℃。洗筛为0.075mm的规格，至于漏斗，则选择直径略大的。再配以搅拌器和煮沸设备，用于测定质量的电子天平，还有量筒。另外，为保证测定效果，还要准备4%浓度的六偏磷酸钠、温度计，且温度范围在0～50℃[3]。

这些就是实验中会用到的设备，在试验之前，需要对设备进行检查，确保设备能够稳定运行。

2.2样品制备

（1）使用电子天平，获取样品200～300g，在将其碾碎后，过筛，再通过计算，對出筛土与原本样品的百分比。

（2）利用目测法，实现对样品的检测，确认样品是否需要进行洗盐，如果不需要进行，则可以进行下一步试验，其中经过检验后，确认不需要洗盐就可以不用进行这一步，否则要进行洗盐。这样才能保证试验的顺利进行。

（3）选取2mm筛下的土样，对其进行测定，确认土样的含水率，再使用天平对其进行称重，选取30g用于密度计法样品，1g用于激光粒度分析仪法的样品，选取完成后，将样品置于锥形瓶中，再注入水，选取200ml，浸泡1夜。

（4）经过浸泡后，将锥形瓶置于煮沸设备中，再连接冷凝管，进行煮沸作业。如果没有冷凝管，就要对水分蒸发的问题进行控制，否则煮沸分散法的效果就不能符合要求[4]。

而激光粒度仪法在实际的应用中，要按照操作手册进行，其基本操作与密度计法的操作基本相似，但是样本的量是有差异的，而且激光粒度仪法在实际的使用中，消耗的时间也更少。

2.3悬浊液的制备

（1）经过上述工序，在样品基本准备完成后，选取4%六偏磷酸钠溶液，选取量为10ml，加入选取好的样品，充分搅拌，生成悬浊液。

（2）之后，将液体导入洗筛中，注意锥形瓶底部残留的土粒都要导入洗筛中。

（3）洗筛略微倾斜，促使沉淀物，可以位于洗筛底的一边，之后，在对其进行研磨，并使用胶头滴管，对其进行冲洗，经过反复操作，获取悬浊液，保证悬浊液澄清。

（4）悬浊液进入量筒，注意这一过程，需要使用胶头滴管进行，再加上纯水，确保量筒内悬浊液的容量变为1000ml，之后，再对温度进行调整，加入恒温水浴中，确保温度到达20℃[5]。

激光粒度仪法与密度计法在悬浊液制备时是有差别的，注意制备时，要与密度计法进行相应的比较。在比较的过程中，要注意发现问题，并找出造成问题发生的原因，从而实现对问题的处置，进而保证测量的可靠性。另外，激光粒度仪法在实际的试验中，是选择湿法进行的，如此可以确保试验数据的准确与可靠。

2.4搅拌机读数。

（1）用温度计对悬浊液的温度进行测定，其温度为20℃，达到这一温度后，可以进行搅拌作业，搅拌，注意不要让悬浊液溅出筒外。如果条件允许，实际的搅拌过程中，可以使用人工搅拌的方式对量筒底部的沉淀进行搅拌，且确保搅拌次数的可靠，搅拌要在60次，确保悬浊液内土粒的均匀分布。

（2）取出搅拌器。将密度计放入悬浊液中，之后进行测定，选择1、5、30、120、140min各个时间段的密度计读数。此外，还可以根据需要，对密度计的读数或缩短最后一次的读数时间，且保证每次读数在预定时间的30s之内，再将密度计放入，以实现读数的获取，从而保证读数的可靠性。并且，注意读数过程中要控制误差对数据的影响，确保数据的准确[6]。

激光粒度仪法在实际的搅拌中，与这密度计法类似，但是样品的使用量有差异。所以，需要注意激光粒度仪法的样品使用量，同时读数的时候也有明显差异。激光粒度仪法是根据仪器显示的数据进行读数，读数时，要注意误差的控制，避免误差给读数造成影响。

3两种试验方法和试验结果的对比

3.1仪器选择差异

为了确保两种试验方法的比对分析，需要对两种方法的差异进行比较。首先，选择的仪器设备是不一样的。比如密度计法，使用的是TM-85型的密度计，这类密度计在实际的应用中，能有效降低繁琐的矫正过程，简化试验的流程，同时还能对一些误差进行控制，保证试验数据的精度。在两种试验中，样品的数量也有明显差异，激光粒度仪法的用量要明显低于密度计法，从而有效提高数据的精确度。

3.2悬浊液制备方法差异

制备时，要按照相关规范进行，且将冷却后的悬浊液倒入瓷杯中，并静置1min，之后再将其倒入到量筒内部，底部沉淀则使用橡皮头研杵细心研散，之后加水，均匀搅拌后，再静置1min之后，将上部悬浊液倒入到量筒中，这样反复操作进行，以保证悬浊液的顺利制作完成。

实际制作中，同样还要按照规范进行，并且进行多次试验。试验时如果发现研磨的效果不佳，且存在水量难以控制时，就要注意瓷杯内悬浊液未清澈前，当达到1000ml的刻度后，研磨时间越长，耗费的精力就越多，试验效果也不会特别好。而且由于细粒土未被完全洗进量筒中，会造成密度计读数小于实际值的情况，所以要对其进行改进，从而缩减试验时间，并且节省力气，确保试验结果的准确性。

而激光粒度计法在悬浊液制备中，由于选用的样品量少，所以可以有效缩短悬浊液的制备的时间。在制备过程中，也没有因素会影响悬浊液的制备，可以得到较好的精度效果。

3.3两种方法测试结果的总体特征

密度计法和激光粒度仪法这两种方法，在实际的应用中，需注意对级配曲线进行观看，从而可以看到密度计法和激光粒度仪法在变化趋势基本一致，同时，两种方法级配测定相差较均匀，所以结果出现系统偏差的原因是测试原理的差异。为了保证总体试验比数据有一个大概的了解，现假设密度计测定的结果为真值，那么激光粒度计测定的结果就为预测值，使用公式（1）对结果进比对，并完成误差的分析。

Mape= 1/n ∑_（i=1）^n?|（G_m-G_j）/G_m×100%（1）

按照上述公式，能够计算得出各粒径级相应的平均决定百分误差Mape，并且能够得到二者的误差主要集中在最小的粒径。如表2所示，为两种方法之间的相关系数情况。

通过表2可以发现两种方法的自身结果稳定，说明两种方法之间具有较高的相关性。同时，使用多项拟合回归方程对它们进行评价，可以得到多项拟合回归方程可以实现激光粒度仪法和密度仪法的二者转换，说明这种方法是一种可行的方法，能够满足实际试验的测定需求。

4结语

为研究激光粒度分析仪法和密度计法在土工颗粒分析试验中的比较分析，该文先对激光粒度仪分析法和密度计法进行简单的对比，明确二者之间的差异;再结合实际试验情况，对两种方法的结果差异进行比对和分析;最后，确认激光密度仪分析法与密度仪法具有较好的相关性;同时，激光粒度仪分析法还可以有效地应用到土工颗粒的分析试验中，并且能够满足试验的测定需求，获取准确的数据信息。

参考文献

[1]钱玲珊，郝田.关于颗粒分析试验的误差分析和对策研究[J].科学技术创新， 2019（7）：31-32.

[2] 刘帅，符必昌，赵长明，等.不同分散剂对红土的粒度成分试验的影响[J].工程勘察，2019，47（8）：19-23.

[3] 张敏，张晓斌，孙波.油品密度测定中密度计法的应用与注意事项分析[J].中国化工贸易，2019，11（13）：122.

[4]王征，区晓雯，夏勇.化学发光微粒子免疫测定法、梅毒螺旋体明胶颗粒凝集试验及ELISA三种梅毒血清型诊断方法的比较[J].广州医科大学学报，2020，48（05）：15-18.

[5] 王冰.密度计法对粉土颗粒分析误差影响的试验研究[J].土工基础，2019，33（5）：621-622，626.

[6] 段世航，崔若然，江荣风，等.激光衍射法测定土壤粒径分布的研究进展[J].土壤，2020（2）：247-253.