0.01~0.005中粉粒细粉粒中粉粒0.005~0.002物粗黏粒细粉粒0.002~0.001理性0.001~0.0005粗黏粉黏黏粒黏粒0.0005~黏细黏粒细黏粒粒0.0001粒胶质黏粒<0. 0001二、方法选择粒径分析目前最为常用的方法为吸管法和比重计法。吸管法操作繁琐，但较精确；比重计法操作较简单，适于大批测定，但精度略差，计算也较麻烦。如果要求不是很精确也可采用简易比重计法和手测法。三、简易比重计法（一)方法原理无论是吸管法还是比重计法，土粒的粒径分析大致分为分散、筛分和沉降3个步骤。1.土壤的复粒变成单粒一一分散根据要求的精度不同，采取分散土粒的方法不同。（1)除去有机质：土样中含有大量有机质影响测定结果，故通常采取过氢氧化法C+2H,0, →CO, ↑+H,0(2)除去碳酸盐（脱钙)：通常采用盐酸处理，淋洗Ca(草酸及硝酸银检查）C,CO,=+2HCI -→C,C, +CO, 个+H,OCa* +H,C,O4 -→2H*+C.C,O ↓CI- + A,NO, → A,CI I NO,盐酸处理土壤后的洗失量处理原则：对于盐基不饱和的土壤，应把盐酸洗失量加入到“物理黏粒”中。对于盐基饱和的土壤，把盐酸洗失量加到“物理砂粒”中。(3）直接分散法；对于要求精度不高的土样分析时可采用直接分散法，并根据土壤pH值采用不同的分散剂：①酸性土壤(50g)+0.5MNaOH40ml作用：中和酸度外使土壤胶体形成代换性钠的胶体。②中性土壤(50g)+0.25MNa,C,O.20mlC.CO,+土胶Ca+2Na,C,O→2CaC,O→+土胶2Na+Na,C015
15 0.01～0.005 中粉粒 0.005～0.002 细粉粒 物 理 性 黏 粒 中粉粒 0.002～0.001 粗黏粒 细粉粒 黏粒 黏粒 0.001～0.0005 细黏粒 黏 粒 粗黏粉 0.0005～ 0.0001 细黏粒 ＜0．0001 胶质黏粒 二、方法选择 粒径分析目前最为常用的方法为吸管法和比重计法。吸管法操作繁琐，但较精确；比 重计法操作较简单，适于大批测定，但精度略差，计算也较麻烦。如果要求不是很精确也 可采用简易比重计法和手测法。 三、简易比重计法 (一)方法原理 无论是吸管法还是比重计法，土粒的粒径分析大致分为分散、筛分和沉降 3 个步骤。 1．土壤的复粒变成单粒——分散根据要求的精度不同，采取分散土粒的方法不同。 (1)除去有机质：土样中含有大量有机质影响测定结果，故通常采取过氢氧化法 C + 2H2O2 → CO2 +H2O (2)除去碳酸盐(脱钙)：通常采用盐酸处理，淋洗 Ca(草酸及硝酸银检查) CsCO3 z + 2HCl → CaCl2 + CO2 + | H2O + → + + + 2 2 4 2 4 2 Ca H C O 2H CaC O − − C1 + AgNO3 → AgC1 NO3 盐酸处理土壤后的洗失量处理原则： 对于盐基不饱和的土壤，应把盐酸洗失量加入到“物理黏粒”中。 对于盐基饱和的土壤，把盐酸洗失量加到“物理砂粒”中。 (3)直接分散法；对于要求精度不高的土样分析时可采用直接分散法，并根据土壤 pH 值采用不同的分散剂： ①酸性土壤 (50g) + 0.5MNaOH 40ml 作用：中和酸度外使土壤胶体形成代换性钠的胶体。 ②中性土壤 (50g) 0.25MNa C O 20ml + 2 2 4 CaCO3 +土胶Ca + 2Na2C2O4 → 2CaC2O4 +土胶2Na + Na2CO3
③石灰性土壤（50g)+0.5M[NaPO,].60ml作用：对于0.002mmCaCO3表面形成不溶的胶状保护物，致使CaC03不再溶解：3CaC0, +[NaPO,]+3XH,O→3Ca(PO,)2+3CO, +6Na*对于土壤胶体上的代换性钙全部被钠所代换：土壤胶体3Ca+[NaPO,]+3XH,0→土壤胶体6Na+3Ca(P0,)2.XH,O2.粗土粒的筛分粒径大于0.6mm的粗土粒，用孔径粗细不同的筛相继筛分经分散处理的土样悬液，可得到不同粒径的土粒数量。常规粒径分析应该只对>0.25mm的土粒进行筛分，但由于>0.1mm的土壤颗粒在水中沉降速度太快，用吸管吸取悬液常常得不到较好的结果，因此筛分范围可放宽到0.1mm，即对>0.1mm的土粒进行筛分。3.细土粒的沉降分离(Stokes定律的应用)当充分分散的王粒均匀地分布在静水中，由于重力作用土粒开始沉降，沉降一开始，土粒速度渐增。由此引起的介质的黏滞力（摩擦阻力）也随之增加，仅仅在一瞬间，重力与阻力即达平衡（加速度为零），土粒便作匀速沉降。此时，其沉降速度与土粒半径平方成正比，此即司笃克斯（stokes）定律，其公式如下：2 gr? ×ds- dv = knV-3987u式中：V一一土粒沉降速度（cm/s)；G—一重力加速度（981cra/s)；R一一土粒半径(c m);d一一土粒密度（比重）（g/cm）；d一一介质（水)密度（g/cm)；n—一介质(水)的黏滞系数[g / (cm·s)]。把胶结土壤颗粒的物质驱除，使土壤颗粒全部分散成单粒状态，在一定高度的容器中，成悬液状态，粗颗粒沉降最快，细的颗粒沉降慢（表2-2）。在一定深度的那一段液柱内，它的悬液比重将逐渐降低，我们利用特制的土壤比重计，在规定时间内，测定某一深度内悬液比重，从而换算出土壤中粗细颗粒的比例，并可推算出壤质地等级。16
16 ③石灰性土壤 (50g) 0.5M[NaPO ] 60ml + 3 6 作用：对于 0．002mmCaC03表面形成不溶的胶状保护物，致使 CaC03不再溶解： + 3CaC03 +[NaPO3 ] 6 + 3XH2O →3Ca(PO3 ) 2+3CO3 + 6Na 对于土壤胶体上的代换性钙全部被钠所代换： 土壤胶体 3Ca +[NaPO3 ] 6 + 3XH2O → 土壤胶体 6Na + 3Ca(P03 )2 • XH2O 2．粗土粒的筛分 粒径大于 0.6mm 的粗土粒，用孔径粗细不同的筛相继筛分经分散处理的土样悬液，可 得到不同粒径的土粒数量。常规粒径分析应该只对＞0.25mm 的土粒进行筛分，但由 于>0.1mm 的土壤颗粒在水中沉降速度太快，用吸管吸取悬液常常得不到较好的结果，因 此筛分范围可放宽到 0．1mm，即对>0．1mm 的土粒进行筛分。 3．细土粒的沉降分离(Stokes 定律的应用) 当充分分散的土粒均匀地分布在静水中，由于重力作用土粒开始沉降，沉降一开始， 土粒速度渐增。由此引起的介质的黏滞力(摩擦阻力)也随之增加，仅仅在一瞬间，重力与 阻力即达平衡(加速度为零)，土粒便作匀速沉降。此时，其沉降速度与土粒半径平方成正 比，此即司笃克斯(stokes)定律，其公式如下： 2 2 9 2 kr ds dw V gr = − = 式中：V——土粒沉降速度(cm／s)； G——重力加速度(981cra／s 2 )； R——土粒半径(c m)； ds——土粒密度(比重)(g／cm 3 )； dw——介质(水)密度(g／cm 3 )； ——介质(水)的黏滞系数[g／(cm·s)]。 把胶结土壤颗粒的物质驱除，使土壤颗粒全部分散成单粒状态，在一定高度的容器中， 成悬液状态，粗颗粒沉降最快，细的颗粒沉降慢(表 2-2)。在一定深度的那一段液柱内， 它的悬液比重将逐渐降低，我们利用特制的土壤比重计，在规定时间内，测定某一深度内 悬液比重，从而换算出土壤中粗细颗粒的比例，并可推算出土壤质地等级
表2-2小于某粒径颗粒沉降时间表温度（℃）4431'32"2'55”48"51'30"422'50”"48"61'25”40'2'50"48"71'23"38'2'45"48"1'20"37'48"82'40"48"91'18"36"2'30”1'18"35'2'25”"48"102'25'1"48"111'15"34'1' 12"33'2'20'1"48"1232'48"131'10"2'15°1"48"1'10"31'2'15'1”141'08"2'15'1”481530'161'06"29"2'5'1"48"171'05"28'2'0'1”48"1'55'1”"48"181'02”27″30”"191'00"27'155'1”48"58"26"1’50*1”48*202156"26'1'50*1"48"551'50°1"48*2225'54"24'30"1'45'1"48"2354"1’40'1"48"2424"53"48"2523'30"1’40'1”51"1'35'1”48"2623'50"22'1'30'1"48"2748"48"2821'30"1'30'1”46"21'48"291’30″1”45*48"3020'1'28'1"45"1’25'1”48”3119°30”45"1'25'1"48"3219"3344"19'1'20″1"48"44*1'20'1"48"3418'30"3542"18*1'20'1"48"42"1’15'1"48"3618"1'15"48"3740"17'30"38"17'30"1'15"48"3837"48"3917'1’15”充分分散成单粒的土壤在沉降简中沉降，使土壤悬液的比易0.099灯重发生变化。用比重计测定之，可以反应出土粒分布情况，甲1.0000.5cm种（鲍氏）比重计（士壤相对（质量）密度计）（图2-10），可以直接1.030指示出比重计所处深度的悬液中土粒含量。即可从比重计刻度话wssK上直接读出每升悬液中所含土粒的重量。不同粒径的土粒含量星工可按不同温度下土粒沉降时间测出。S(二）仪器与用品测定悬液密度的图2-10比重计1.比重计杆2.比重计浮泡（摘自A，瓦久尼娜等编的（土滚及土质、物理性质测定法）17
17 表 2-2 小于某粒径颗粒沉降时间表 温度（0 C） 4 1’32” 43’ 2’55” 48” 5 1’30” 42’ 2’50” 48” 6 1’25” 40’ 2’50” 48” 7 1’23” 38’ 2’45” 48” 8 1’20” 37’ 2’40” 48” 9 1’18” 36’ 2’30” 48” 10 1’18” 35’ 2’25” 48” 11 1’15” 34’ 2’25’1” 48” 12 1’12” 33’ 2’20’1” 48” 13 1’10” 32’ 2’15’1” 48” 14 1’10” 31’ 2’15’1” 48” 15 1’08” 30’ 2’15’1” 48” 16 1’06” 29’ 2’5’1” 48” 17 1’05” 28’ 2’0’1” 48” 18 1’02” 27’30” 1’55’1” 48” 19 1’00” 27’ 1’55’1” 48” 20 58” 26’ 1’50’1” 48’ 21 56” 26’ 1’50’1” 48” 22 55” 25’ 1’50’1” 48” 23 54” 24’30” 1’45’1” 48” 24 54” 24’ 1’40’1” 48” 25 53” 23’30” 1’40’1” 48” 26 51” 23’ 1’35’1” 48” 27 50” 22’ 1’30’1” 48” 28 48” 21’30” 1’30’1” 48” 29 46” 21’ 1’30’1” 48” 30 45” 20’ 1’28’1” 48” 31 45” 19’30” 1’25’1” 48” 32 45” 19’ 1’25’1” 48” 33 44” 19’ 1’20’1” 48” 34 44” 18’30” 1’20’1” 48” 35 42” 18’ 1’20’1 ” 48” 36 42” 18’ 1’15’1” 48” 37 40” 17’30” 1’15” 48” 38 38” 17’30” 1’15” 48” 39 37” 17’ 1’15” 48” 充分分散成单粒的土壤在沉降简中沉降，使土壤悬液的比 重发生变化。用比重计测定之，可以反应出土粒分布情况，甲 种(鲍氏)比重计(土壤相对(质量)密度计)(图 2-10)，可以直接 指示出比重计所处深度的悬液中土粒含量。即可从比重计刻度 上直接读出每升悬液中所含土粒的重量。不同粒径的土粒含量 可按不同温度下土粒沉降时间测出。 (二)仪器与用品
(1)特种土壤比重计。(2)沉降筒（或1000ml量筒），带搅拌棒1个，0.25mm小铜筛1个。(3)500ml三角瓶。(4）温度计50℃或100C。(5)100ml量简。(6)酒精灯或调温电炉。(三)1药品(1)氢氧化钠溶液[C(N.OH)=0.5mol/L)20g氢氧化钠(NaOH)化学纯溶于水，稀释至1L.(2)草酸钠溶液[c(1/2Na,CO.）=0.5mol/L]:35.5g草酸钠（NaOH化学纯)溶于水稀释至1L(用于中性土壤)。(3)六偏磷酸钠溶液(c[1/6(NaPO,)]=0.5mol/L)：51g六偏磷酸钠[(NaP03)6，化学纯]溶于水稀释至1L（用于碱性土壤）。（四）操作步骤1）1mm的石砾处理：将土样风干，抹去粗有机质，磨碎过1mm筛，大于Imm的石砾装在血器中，加水煮沸，用带橡皮头的玻璃棒轻轻擦洗，倾去浊水，再加水煮洗，如此反复进行，直至将石砾洗清。将石砾烘干，过3mm筛，分别称重，并称量通过1mm筛孔的全部土重，算出石砾的含量百分数。如果没有石砾，则过1mm筛孔的细土母需称量。(2)样品分散：可省去去除有机质和脱钙的手续。称取通过1mm筛孔的风干样品50g，置于500ml三角瓶中，加蒸馏水湿润样品，另称10g置于称血中，做吸湿水以计算烘干土重，将0.5MNaOH60ral加入三角瓶中，再加蒸馏水水使三角瓶内土液体积达250ml，盖上小漏斗，摇匀后静置20min后加热，并经常摇动三角瓶，以防土粒沉积瓶底结成硬块或烧焦，影响分散或使三角瓶破裂。应保持沸腾半小时。煮沸过程中如泡沫多，可加1一2滴异戊醇去沫，防止煮沸液溢出。冷却后将三角瓶内的消煮液全部无损地移至1000ml沉降筒中，土液加蒸馏水至1000ml，放置于温差变化小的平稳桌面上，准备好比重计、秒表、温度计记录纸等。（3）测定悬液比重：用搅拌器搅拌悬液1min（上下各约30次），从停正搅拌时开始记录时间，并测定悬液温度。按表2-2所列温度、时间和粒径的关系。根据所测液温和待测18
18 (1)特种土壤比重计。 (2)沉降筒(或 1000ml 量筒)，带搅拌棒 1 个，0.25mm 小铜筛 1 个。 (3)500ml 三角瓶。 (4)温度计 500 C 或 l00C。 (5)100ml 量简。 (6)酒精灯或调温电炉。 (三)1 药 品 (1)氢氧化钠溶液 [C(N OH) 0.5mol / L] a = 20g 氢氧化钠 (NaOH) 化学纯溶于水，稀释至 1L。 (2)草酸钠溶液 [c(1/ 2Na2CO4 ) = 0.5mol / L]: 35.5g 草酸钠( NaOH 化学纯)溶于水稀释 至 1L(用于中性土壤)。 (3)六偏磷酸钠溶液 c[1/ 6(NaPO3 ) 6 ] = 0.5mol / L：51g 六偏磷酸钠[(NaPO3)6,化学纯] 溶于水稀释至 1L（用于碱性土壤）。 （四)操作步骤 (1)lmm 的石砾处理：将土样风干，拣去粗有机质，磨碎过 lmm 筛，大于 Imm 的石砾装 在皿器中，加水煮沸，用带橡皮头的玻璃棒轻轻擦洗，倾去浊水，再加水煮洗，如此反复 进行，直至将石砾洗清。将石砾烘干，过 3mm 筛，分别称重，井称量通过 1mm 筛孔的全部 土重，算出石砾的含量百分数。如果没有石砾，则过 1mm 筛孔的细土母需称量。 (2)样品分散：可省去去除有机质和脱钙的手续。称取通过 lmm 筛孔的风干样品 50g， 置于 500ml 三角瓶中，加蒸馏水湿润样品，另称 10g 置于称皿中，做吸湿水以计算烘干土 重，将 0．5M NaOH 60ral 加入三角瓶中，再加蒸馏水水使三角瓶内土液体积达 250ml， 盖上小漏斗，摇匀后静置 20min 后加热，并经常摇动三角瓶，以防土粒沉积瓶底结成硬块 或烧焦，影响分散或使三角瓶破裂。应保持沸腾半小时。煮沸过程中如泡沫多，可加 1— 2 滴异戊醇去沫，防止煮沸液溢出。 冷却后将三角瓶内的消煮液全部无损地移至 1000ml 沉降筒中，土液加蒸馏水至 1000ml，放置于温差变化小的平稳桌面上，准备好比重计、秒表、温度计记录纸等。 (3)测定悬液比重：用搅拌器搅拌悬液 lmin(上下各约 30 次)，从停止搅拌时开始记 录时间，井测定悬液温度。按表 2-2 所列温度、时间和粒径的关系。根据所测液温和待测
粒级最大直径值，选定测比重读数的时间，提前30s将比重计轻轻插入悬液中，到了选定时间马上读数，并再次测试液温，要求二次试温误差不超过0.5℃，否则重新搅拌，（按照上述步骤可分别测出0.05，0.01，0.005，0.001mm等各级土粒的比重计读数。）如选用卡庆斯基分质类地制计算质地时，只需测定<0.01mm黏粒含量就可。（五）测定值校正（比重计校正见附录）（1分散剂校正值（即每升悬液中所含分散剂的数量）：加入样品中的分散剂充分分散样品井分布在悬液中，故对0.1mm各级颗粒含量均需校正。由于在计算中各级含量百分数由各级依次递减而算出。所以，分散剂占烘于样品重的百分数可直接从测得最小一级的粒径含量中减去。(2)比重计读数的温度校正：由于比重计读数时不一定为20℃，因而温度不同时，必须将比重计读数加以校正，根据第二次测试的土液的实际温度查校正值表（表2一10）。(3）当石砾含量小于5%时，应将1-3rnrn石砾含量归入砂粒之内，并包括在分析结果的10096之内，若大于5%则在质地命名时，冠以“石质性”土（表2-3）。表2-3土壤中所含石砾成分多少的分类（卡庆斯基1972）（1-3mm）石质程度大于1mm土粒含水量（%）石质类型<0. 5非石质土0.5~5轻石质土根据粗骨部分的特片确定为：5-10中石质土漂泺性、石砾性及石石性三类>重石质土石质土（六)结果计算将风干样重换算成烘干土样重，对比重计读数进行必要的校正。校正数=原读数一（分散剂校正值+温度校正值）分散剂校正值（g/L）=加入的分散剂的毫升数×分散剂摩尔浓度×分散剂的摩尔质量校正后读数小于某位粒径土粒的含量%=×100（烘干土样重×石砾%)+烘干土样重比重计法允许平行误差<3%。将相邻两粒径的土粒含量百分数相减，即为该两粒范围内的粒级百分含量。结果记录表：比重计读数物理性砂粒（%）温度校正值校正后比重计读数烘干土重物理性黏粒（%）19
19 粒级最大直径值，选定测比重读数的时间，提前 30s 将比重计轻轻插入悬液中，到了选定 时间马上读数，并再次测试液温，要求二次试温误差不超过 0.50 C，否则重新搅拌， (按 照上述步骤可分别测出 0.05，0.01，0.005，0.001mm 等各级土粒的比重计读数。)如选用 卡庆斯基分质类地制计算质地时，只需测定<0.01mm 黏粒含量就可。 (五)测定值校正(比重计校正见附录) (1)分散剂校正值(即每升悬液中所含分散剂的数量)：加入样品中的分散剂充分分散 样品井分布在悬液中，故对 0．1mm 各级颗粒含量均需校正。由于在计算中各级含量百分 数由各级依次递减而算出。所以，分散剂占烘干样品重的百分数可直接从测得最小一级的 粒径含量中减去。 (2)比重计读数的温度校正：由于比重计读数时不一定为 20℃，因而温度不同时，必 须将比重计读数加以校正，根据第二次测试的土液的实际温度查校正值表(表 2—10)。 (3)当石砾含量小于 5％时，应将 1-3rnrn 石砾含量归入砂粒之内，并包括在分析结果 的 10096 之内，若大于 5％则在质地命名时，冠以“石质性”土（表 2-3）。 表 2-3 土壤中所含石砾成分多少的分类（卡庆斯基 1972）（1-3mm） 大于 1mm 土粒含水量（%） 石质程度 石质类型 ＜0．5 非石质土 0．5～5 轻石质土 根据粗骨部分的特片确定为： 漂泺性、石砾性及石石性三类 石质土 5-10 中石质土 ＞ 重石质土 (六)结果计算 将风干样重换算成烘干土样重，对比重计读数进行必要的校正。 校正数=原读数—(分散剂校正值+温度校正值) 分散剂校正值(g/L)=加入的分散剂的毫升数×分散剂摩尔浓度×分散剂的摩尔质量 小于某位粒径土粒的含量%= 100 % （烘干土样重石砾 ）+ 烘干土样重 校正后读数 比重计法允许平行误差<3％。将相邻两粒径的土粒含量百分数相减，即为该两粒范围内 的粒级百分含量。 结果记录表： 比重计读数 温度校正值 校正后比重计读数 烘干土重 物理性黏粒（%） 物理性砂粒（%）