含水量試驗烘乾法、酒精燃燒法和中子測量法等對土壤中含水量進行測定的試驗方法。
含水量定義為土中自由水的質量與土粒質量之比的百分數，它隨時在變化之中，不是一個常數。一般認為在100℃-110℃溫度下能將土中自由水蒸發掉。
基本介紹
- 中文名：含水量試驗
- 外文名：water content test
- 學科：土木工程
- 目的：土壤中含水量進行測定
- 方法：烘乾法、燃燒法等
- 試樣製備：乾法和濕法
目的意義,試樣製備,土壤自然含水量的測定常用方法,烘乾法,酒精燃燒法,土壤吸濕水的測定,含水量的其他測試方法,特殊土的含水量測試方法,
目的意義
進行土壤含水量的測定有兩個目的：一是為了解田間土壤的實際含水情況，以便及時進行播種、灌排、保墒措施，以保證作物的正常生長；或聯繫作物長相長勢及耕作栽培措施，總結豐產的水肥條件。二是風乾土樣水分的測定，是各項分析結果計算的基礎。
土壤含水量的測定方法很多，如烘乾法、酒精燃燒法和中子測量法等，其中烘乾法是目前國際上土壤水分測定的標準方法，雖然需要採集土樣，並且乾燥時間較長但是因為它比較準確，且便於大批測定，故為常用的方法。
試樣製備
試樣製備方法：試樣製備分為乾法和濕法兩種。
1、乾法製備試樣應按下列步驟進行，用四分法取代表性土樣20g(重型為50kg),風乾碾碎,過5mm(重型過20mm或40mm)篩,將篩下土樣拌勻,並測定土樣的風乾含水率。根據土的塑限預估最優含水率,並按本標準第3.1.6條4、5款的步驟製備5個不同含水率的一組試樣，相鄰2個含水率的差值宜為2%。
輕型擊實中5個含水率中應有2個大於塑限，2個小於塑限，1個接近塑限。
2、濕法製備試樣應按下列步驟進行，取天然含水率的代表性土樣20kg(重型為50kg)碾碎,過5mm篩(重型過20mm或40mm),將篩下土樣拌勻,並測定土樣的天然含水率。根據土樣的塑限預估最優含水率，按本條1注的原則選擇至少5個含水率的土樣，分別將天然含水率的土樣風乾或加水進行製備，應使製備好的土樣水分均勻分布。 試樣製備應按下列步驟進行：
1、將擊實儀平穩置於剛性基礎上，擊實筒與底座聯接好，安裝好護筒，在擊實筒內壁均勻塗一薄層潤滑油。稱取一定量試樣，倒入擊實筒內，分層擊實，輕型擊實試樣為25kg,分3層,每層25擊;重型擊實試樣為4-10kg,分5層,每層56擊,若分3層,每層94擊。每層試樣高度宜相等，兩層交界處的土面應刨毛，擊實完成時，超出擊實筒頂的試樣高度應小於6mm。
2、卸下護筒，用直刮刀修平擊實筒頂部的試樣，拆除底板，試樣底部若超出筒外，也應修平，擦淨筒外壁，稱筒與試樣的總質量，準確至1g，並計算試樣的濕密度。
3、用推土器將試樣從擊實筒中推出，取2個代表性試樣測定含水率，2個含水率的差值應不大於1%。
4、對不同含水率的試樣依次擊實。
土壤自然含水量的測定常用方法
土壤自然含水量是指田間土壤中實際的含水量，它隨時在變化之中，不是一個常數。
烘乾法
1．方法原理
將土壤樣品放在105℃±2℃的烘箱中烘至恆重，求出土壤失水重量占烘乾重量的百分數。在此溫度下，包括吸濕水（土粒表面從空氣中吸取活動力強的水汽分子而成的一種水分）在內的所有水分烘掉，而一般土壤有機質不致分解。
2．操作步驟
（1）將鋁盒擦淨，烘乾冷卻，在1/100天平上稱重，並記下鋁盒號碼（A）。
（2）在田間取有代表性的土樣（0~20cm）20g左右，迅速裝入鋁盒中，蓋好盒蓋，帶回室內（注意鋁盒不可倒置，以免樣品撒落），在天平上稱重（B），每個樣品至少重複測3份。
（3）將打開蓋子的鋁盒（蓋子放在鋁盒旁側或蓋子平放在盒下），放人105℃±2℃的恆溫箱中烘6~8小時。
（4）待烘箱溫度下降至50℃左右時，蓋好蓋子，置鋁盒於乾燥器中30分鐘左右，冷卻至室溫，稱重（C），如無乾燥器，亦可將蓋好的鋁盒放在磁碟或木盤中，待至不燙手時稱重。
（5）然後，啟開盒蓋，再烘4小時，冷卻後稱重，一直到前後兩次稱重相差不超過1%時為止（C）。
3．結果計算
土壤含水量（%）
式中：
A — 鋁盒重（g）
B — 鋁盒加濕土重（g）
C — 鋁盒加烘乾土重（g）
4．注意事項
（1）烘箱溫度以105℃±2℃為宜，溫度過高，土壤有機質易碳化逸失。在烘箱中，一般土壤烘乾6小時即可烘至恆重，質地較輕的土壤烘的時間可較短，約5~6小時即可。
（2）乾燥器內的乾燥劑（氯化鈣或變色矽膠）要經常更換或處理。變色矽膠在乾燥時呈藍色，吸濕後呈紅色。如呈紅色後，須重新放在烘箱中烘到藍色再放回乾燥器使用。
（3）在計算時要以烘乾土重為基數，因為：
①只有以烘乾土重為基數，才能給土壤水變化的清晰概念。
②化學分析換算要以烘乾土重為基數。
③能使不同土壤的分析結果相互比較。因各地的土壤濕度不同，但烘乾土的重量是不變的。
（4）本法須進行三次平行測定，取其算術平均值，以一位小數（%）表示，其平行差值不得大於1%。
（5）本法測定本身的誤差取決於所用天平的精確度和取樣的代表性。所以，在田間取樣時，需要注意取樣點的代表性，在大範圍內測定時需多點重複。
5．儀器設備
鋁盒、烘箱、乾燥器、分析天平（1/100）、土鑽、小刀。
酒精燃燒法
1．方法原理
本方法主要是利用酒精和水互相溶解和酒精在土中燃燒，使其水分蒸發，由燃燒前后土樣的減重算出土壤含水量。
酒精在土面上燃燒，在未達到燃點之前即將氣化，使火焰與土面保持2~3cm的距離，此時土樣溫度約在70~80℃之間。但是，在火焰將熄滅前的幾秒鐘，火焰與土面接觸，使土溫上升到180~200℃以後溫度很快地下降到85~90℃，並緩慢地冷卻。即使再度燃燒，土樣最高溫度也不會超過200~220℃，並且高溫階段的時間甚短，所以土樣中的有機質及鹽類損失甚微（有機質含量高於50g·kg的樣品不適用本方法）。據研究，本法較用烘乾法測定土壤含水率的差值一般在0.5~0.8%左右。
用酒精燃燒法測定土壤含水量，全過程只需20分鐘，它是一種快速測定方法，很適合于田間進行。
2．操作步驟
（1） 將烘乾冷卻的鋁盒用1/100分析天平稱重（A）。
（2） 用鋁盒稱土樣10g左右，注意操作迅速，取樣均勻。稱重（B）。
（3） 用滴管向鋁盒滴加酒精，至盒中呈現自由液面時為止（約用7mL酒精）稍加振盪，使土樣均勻分布於盒中。
（4） 點燃酒精（注意勿使火柴屑掉入土樣中），經數分鐘後熄滅，待土樣冷卻後，再滴加酒精（2~3mL）進行第二次燃燒。一般情況下，樣品經3~4次燃燒後，即可達恆重。然後稱重（C），精確到0.01g。
3．結果計算
土壤含水量（%）
式中：
A——鋁盒重（g）；
B——濕土加鋁盒重（g）；
C——乾土加鋁盒重（g）。
4．儀器與試劑
天平（感量0.01g）、蒸發皿、酒精（純度96%以上）、火柴、滴管、量筒（10mL）。
土壤吸濕水的測定
土壤吸濕水的測定主要是運用烘乾法。
（1）方法原理
與土壤自然含水量測定相同，即將土壤樣品放在105℃±2℃的烘箱中烘至恆重，求出土壤失水重量占烘乾重量的百分數。在此溫度下，包括吸濕水（土粒表面從空氣中吸取活動力強的水汽分子而成的一種水分）在內的所有水分烘掉，而一般土壤有機質不致分解。。
（2）操作步驟
1．取洗淨的有編號的鋁盒，放在105℃±2℃的烘箱中烘之恆重，帶手套取出放入乾燥器中冷卻，在分析天平（感量0.0001g）上稱得其恆重（A）。
2．用鋁盒稱5g左右的風乾土樣均勻地平鋪於盒中，準確稱重（B）。
3．將鋁盒放入105℃±2℃的恆溫烘箱中烘6小時左右，鋁盒蓋放在鋁盒旁則或傾斜放在鋁盒上。
4．帶手套將鋁盒取出，蓋上蓋子，置鋁盒於乾燥器中20~30分鐘，使冷卻至室溫，稱重。啟開鋁盒蓋，再烘2小時，冷卻，稱至恆重（C），前後兩次稱重之差不大於3mg。
（3）結果計算
土壤含水量（%）
式中：
A — 鋁盒重（g）
B — 風乾土加鋁盒重（g）
C 一 烘乾土加鋁盒重（g）。
（4）儀器
分析天平（感量0.0001g）、角勺、鋁盒、烘箱、手套、乾燥器。
含水量的其他測試方法
1. 紅外線照射法
標準烘乾法和非標準法的區別在於烘千方式的不同。紅外線照射法系將上樣置於紅外線燈光之下烘千，通常將土樣放於距光源5-15咖距離內照射約1h左右即可乾燥。試驗證明， 用此法所得結果較烘乾含水量略大1%左右。紅外乾燥箱體積小，有商業產品。
2. 炒乾法用鍋將試樣炒乾，適用於砂上及含礫較多的土。
3. 實容積法
此法是利用根據波義耳一馬略特定律設計的土壤水分速測儀，它通過測定土中固相、液相的體積，按土的經驗比重值換算出土的含水量，適用於粘性土。對於少量的試樣測試快，而對批量試樣則操作過於繁雜。
4，微波加熱法
微波是一種超高頻的電磁波，微波加熱就是通過微波發生器產生微波能，再把這個微波能用波導輸送到微波加熱器中，加熱器中物體受到微波作用後就自身發熱。對於土中的水分子來說，其電荷分正、負兩種，在微波場作用下不斷快速排列和換向，這種運動使水分子本身發熱、蒸發。
微波加熱器可用商業產品家用微波爐，一批土樣一般兒分鐘就可烘乾。經試驗對比多數土的測試結果與標準烘乾法相對誤差小於1.5%。但對一些含金屬礦物質的土不適用，因為一些金屬物質本身在微波作用下發熱，其溫度會超過：100℃，從而損壞微波爐。
5.碳化鈣氣壓法
碳化鈣為吸水劑。將一定量的濕土樣和碳化鈣置於體積一定的密封容器中，吸水劑與土中的水發生化學反應，產生乙炔氣體，乙炔氣體在密封容器中產生的壓強與土中水分子質量成
美國1967年就將此法列入公路規程，我國現行《公路土工試驗規程》也列入了此法。此法的缺點是要求一種性能穩定的電石粉，而這種要求對試驗需求量小，商業社會的今天不易達到。
特殊土的含水量測試方法
1.含石膏土和有機質土的含水量測試法
含石膏土和有機質土的烘乾溫度在110℃時，對含石膏土會失去結晶水，對含有機質土其有機成分會燃燒，測試結果將與含水量定義不符。這種試樣的乾燥宜用真空乾燥箱在近乎1個大氣壓力作用下將土乾燥，或將烘箱溫度控制在75℃-80℃，乾燥8h以上為好。
2．元機結合料穩定土的含水量測試法
無機結合料在國外常稱為水硬性結合料。它主要指水泥。石灰。粉煤灰和石灰或水泥粉煤灰，所用術語水泥穩定土、石灰穩定土、石灰粉煤灰穩定土等都是總稱。
如水泥與水拌和就要發生水化作用，在較高溫度下水化作用發生較快。因此，需將水泥混合料放在原為室溫的烘箱內，再啟動烘箱升溫，則在升溫過程中水泥與水的水化作用發生較快，而烘乾法又不能除去已與水泥發生水化作用的水，這樣得出的含水量往往偏小，所以應提前將烘箱升溫到110℃，使放人的水泥混合料一開始就能在：105℃-110℃的環境下烘乾。另外．烘乾後冷卻時套用矽膠作乾燥劑。
