学文网摘要：土的含水率试验依据《土工试验方法标准》GB/T50123-1999进行。本文就土的含水率试验，阐述测量不确定度的评定方法与步骤，在实践中的应用，提高检测实验室的检测水平，使检测数据更准确完整。
关键词：土样 含水率 试验
一.含水率是土的基本物理性指标之一，它反映土的状态，含水率的变化将使土的一系列物理学性质随之而异。这种影响表现在各个方面，如反映在土的稠度方面，使土成为坚硬的、可塑的或流动的；反映在土内水分的饱和程度方面，使土成为稍湿、很湿或饱和的；反映在土的力学性质方面，能使土的结构强度增加或减少，紧密或疏松，构成压缩性及稳定性的变化。因此，土的含水率是研究土的物理力学性能必不可少的一项指标。同时，土的含水率也是土工建筑物施工质量控制的依据。
1.定义：含水率，是试样在105～110℃温度下烘至恒量时所失去的水质量和恒量后干土质量的比值，以百分率表示，其计算公式如下：
式中：w--试样含水率（%）
m--试样湿质量（g）
md--试样干质量（g）
2.本试验适用于粗粒土、细粒土和有机土。当土中有机质含水量超过干土质量5%时，应将温度控制在65～70℃的恒温下烘至恒量。因为有机质土在105～110℃温度下，经长时间烘干后，有机质特别是腐殖酸会在烘干过程中逐渐分解而不断损失，使测得的含水率比实际的含水率大，土中有机质含量越高，误差就越大。
二、试验方法
测定含水率的方法多种多样，如烘干法、酒精燃烧法、炒干法、比重法、实容积法、微波法和核子射线法等。分别介绍如下：
1.烘干法：将试样放入温度能保持在105～110℃的电热烘箱中烘至恒值，是测定含水率的通用标准方法，精度高，试样简便，结果稳定。因此，此法为室内测定含水率的标准方法，为国家标准。在野外无烘干箱设备或要求快速测定含水率，则可根据土的性质和工程情况分别采用下列方法。
2.酒精燃烧法：在试样中加入酒精，利用酒精在试样上燃烧，将土烤干，使土中水分蒸发，是快速测定法中比较准确的一种方法，适用于没有烘箱或土样较少的情况。由于此法难以控制105～110℃的恒温条件，与定义不完全符合，因此一般在现场使用，或者在制备试样时测定风干土样的含水率，供制样参考。酒精惹燃烧法测得的含水率略低于烘干法所测得的含水率。
3.干炒法：用火炉或电炉将试样炒干，在炒干过程中，随时翻拌试样，至试样表面完全干燥。此法适用于砂性土及含砾较多的土，在工地使用。此法也不符合定义所规定的105～110℃，干炒法温度在100～150℃所测得的含水率略大于烘干法。
4.比重法：该法是根据比重试验，测定湿土体积，估计土粒比重，间接计算土的含水率。由于试验时没有考虑温度的影响，所测得的结果准确度较差。土内气体能否充分排除，直接影响试验成果的精度，故此法仅适用于砂性土。
5.实容积法：根据波义尔-马略特定律设计的速测含水率仪。它是通过测定土中固相和液相的体积，取土的经验比重值，换算出土的含水率。该法的原理是波义尔-马略特定律首先要求气温基本保持不变，这在填筑工地上是很难达到的。若以标准温度为20℃，那么气温变化±1℃，实容积的变化就达到5%，相应含水率的变化也约5%。为此，比较少用。
6.微波法：微波加热是近年来发展的一门新技术。微波是一种超高频的电磁波。微波加热就是通过微波发生器产生微波能，然后用微波能（传送线）将微波能输送到微波加热器中，加热器中的试样受到微波的照射后就发热，使水分蒸发。由于微波具有一定的穿透深度，使被加热物体里外同时加热，因此具有均匀、快速的优点。显然，快速干燥工艺在土工试验中具有重要的意义。但微波加热的温度如何控制，烘干时间采用多长等，还有待于进一步研究和实践。
7.核子射线法：利用核子法测定土石等材料原位密度和含水率是一项迅速发展的无损、快速检查新技术。用表层型核子水分-密度仪测定材料密度和含水率是一种间接的物理测量方法。其测量依据是仪器所记录到的γ射线或热中子计数率分别与被测材料密度和含水率有确定的相关性。通过预先建立适合仪器进行密度或水分测量的标定曲线，确定被测材料的密度或含水率。
深层型核子水分-密度仪利用探棒通过钻孔或测量导管放至地面下预定深度，分别用γ射线散射法和快中子被氢原子慢化法测定材料原位密度和含水率变化。
三、试验中的几个问题
1.代表性试样的选取和试样数量
进行含水率试验时，常因土层不均匀，试样数量过少，扰动土样（风干土）拌和不匀，钻探取样时，取土器和筒壁的挤压，土样在运输和存放期间保持不当等各种因素影响试验结果。这些影响因素中，有的属于人为造成，钻探取土和运输过程中造成的影响可以从发展野外现场测试方法加以解决，如采用核射线法测定含水率。土层不均匀是土体本身的客观实际，为此，选取测定含水率的试样时，应根据试验目的和要求而定。若为了了解全土层综合而概略的天然含水率，可沿土层剖面竖向切取土样，拌和均匀测定其含水率。如果配合压缩试验、抗剪强度试验、渗透试验，应在切取式样环刀的上下，两面选取土样，这样测得的含水率结果可能由于土样层次不均有所差异，但有助于了解土层的真实情况和对试验结果的分析。关于式样的数量，对于烘干法，为使试验结果准确可靠，同时考虑到烘培时间的长短，粘质土取15～30g；砂质土或砾质土因持水性差，颗粒大小相差悬殊，含水量易于变化，所以式样应多取一些，规定采用50g。酒精燃烧法大多为施工质量控制所采用为使酒精用量不宜过大，实践证明粘性土的数量为5-10g干炒法适用于颗粒均匀的砂、砾料，式样数量应根据含粗颗粒粒径的大小而选择，粒径大的多取，参考下表：
实容积法，对原状土或击实土，按密度试验要求用环刀切取试样，对散状土取代表性试样80～100%。微波法一般可取30×2cm3的试样即可。
2.测定含水率时烘干温度和时间的控制
国家标准中规定测试含水率时的烘干温度采用105～110℃，这是因为取决于土的水理性质。粘性土中水一般分为强粘结水、弱粘结水和自由水三种，为不试强结合水不断析出及有机质不断损失，保证测得的结果稳定，烘干稳定不宜过高，目前国际上一些主要试验标准烘干温度在100～115℃之间。
酒精燃烧法和炒干法，其温度均不不符合100～115℃的要求，但酒精倒入试样燃烧开始时即气化，酒精的气体部分构成火焰的焰心火焰与土样一般保持2-3cm的距离，实际上土样受到的温度仅在70-80℃，待火焰将熄灭的几秒钟才与土面接触，致使土的温度上升200-220℃。由于高温燃烧时间较短，土样基本受到适宜的温度，根据经验得知，测得的结果与烘干法误差不大。炒干法是将金属盘放到火炉上将土炒干，温度在100-150℃，由于砂土中强粘结水较少，温度影响较小。
至于烘干时间与土的类别及取土量有关。对粘性土取15-30g，烘干时间不少于8h，是根据多年比较试验而确定的，对砂性土不少于6h，由于砂性土持水性差，水含量易于变化对烘干、烧干、炒干的试样应先冷却后再称重，一是避免因天平受热不匀影响称重精度，二是防止热土吸收空气中的水分。为此，试样应放在装有干燥剂的干燥缸内冷却，缸口涂以凡士林与外界空气隔绝，试样在干燥缸内冷却至室温再称重。
3.关于有机质土的含水率测定
在105-110℃恒温下长期烘培，有的有机质特别是腐植酸可在烘培过程中逐渐分解而不断的减轻其质量，使测得的含水率比实际的含水率大，有的有机质（如有机碳）在烘培中其质量因氧化而增加，使测得的含水率比实际的含水率小；因此标准规定有机质含量超过5%的土烘干温度采用65-70℃。
4.平衡试验和平行差值
标准中规定采用平行试验的目的是为了避免操作中发生错误，对原状土通过平行试验可进一步了解含水率的平均程度。为保证试验准确度，试验中规定平行差值是合理的，对于烘干法，含水率在40%以下，允许差值1%。含水率大（等）于40%，允许差值2%。而对于一些快速测定法，由于准确度较差，只能参考烘干法的规定，斟酌采用。