摘要：对坝体填筑质量控制需要测定土料含水率和压实干密度，其中，含水率是一个重要指标，常规测定用标准烘干法，但标准法用时较长，影响施工进度，实际施工中通常采用快速烘干法。本工程经比较后选用微波炉烘干法测定土料含水率。微波烘干法的准确性与土料性质、烘干温度、烘干时间等因素有关，在施工前，必须对微波烘干测定含水率与标准烘箱测定含水率进行对比试验，确定烘干时间和温度，并用统计方法确定与标准法之间的误差。本文就是通过两种烘干测定含水率方法的对比试验，用数理统计方法求得其相关系数，为土方填筑质量控制提供了一个快速、合理的含水率测定方法。
关键词：含水率 试验 微波 修正
1引言
西段村水库是三门峡市槐扒引黄提水灌溉工程的调蓄水库，由大坝、输水洞、泄洪洞、溢洪道等建筑物组成。其中，大坝为均质土坝，坝长650m，最大坝高46.6m，筑坝土料为重粉质壤土，共计填筑土方157.6万m3。
对坝体填筑质量控制需要测定土料含水率和压实干密度，其中，含水率是一个重要指标，常规测定用标准烘干法，但标准法用时较长，影响进度，实际施工中通常采用快速烘干法。本工程经比较后选用微波炉烘干法测定土料含水率。微波烘干法的准确性与土料性质、烘干温度、烘干时间等因素有关，在施工前，必须对微波烘干测定含水率与标准烘箱测定含水率进行对比试验，确定烘干时间和温度，并用统计方法确定与标准法之间的误差。本文就是通过两种烘干测定含水率方法的对比试验，用数理统计方法求得其相关系数，为土方填筑质量控制提供了一个快速、合理的含水率测定方法。
2对比试验
2.1试验依据
本试验依据《土工试验规程》（SL237-1999）。
2.2实验仪器、设备
2.2.1电热恒温电烘箱（北京中兴伟业仪器公司101型）。
2.2.2格兰仕微波炉，WP750L23-6型。
2.2.3电子天平，称量500g，感量0.01g。
2.2.4瓷质小碗若干、皿盒、量筒、玻璃棒、毛刷等。
2.3试样选取
本试验所选土料为工程所用丁村土区Q3粉质壤土，有机质含量5%。
2.4试验步骤
勘察设计单位提供的《丁村土区工程地质勘查报告》显示土区土料最优含水率为18.9%，故本次试验选用14%、18%、19%、20%、22%五种含水率的土样进行试验。
2.4.1不同含水率土样制备
2.4.2标准含水率测定
采用电热恒温电烘箱，烘干时间采用8h，烘干温度设定为110 0C恒温对5种土样同时进行标准含水率测定。结果见表一。
表一 标准含水率试验结果
|
试样编号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
标准含水率（%） |
14.48 |
18.05 |
19.28 |
20.80 |
22.96 |
|
参数设定 |
t=8h，T=1100C恒温 | ||||
2.4.3微波烘干法含水率试验测定
采用WP-750L23-6型微波炉，结合土质情况，烘干温度拟定为中高火（低火烘干时间过长，高火易引起土料化学变化），烘干时间分别设定为7、9、11、13、15、17、19、21min。试验结果见表二。
|
时间设定（min） 试样编号 |
7 |
9 |
11 |
13 |
15 |
17 |
19 |
21 |
|
1 |
13.4 |
14.03 |
12.68 |
13.84 |
13.93 |
|
|
|
|
2 |
16.98 |
17.32 |
16.24 |
17.47 |
17.61 |
17.65 |
17.71 |
17.96 |
|
3 |
19.15 |
18.14 |
17.23 |
18.11 |
18.79 |
19.32 |
18.98 |
18.78 |
|
4 |
20.44 |
19.67 |
19.71 |
20.56 |
20.37 |
20.58 |
21.73 |
20.99 |
|
5 |
22.54 |
21.96 |
22.29 |
21.53 |
21.40 |
22.10 |
21.81 |
22.73 |
|
温度设定 |
中高火 | |||||||
表二微波烘干法含水率试验结果
转贴于3试验结果分析
3.1微波烘干时间的确定
3.1.1微波烘干法测定含水率与标准含水率差值见表三，五种含水率差值与烘干时间关系见图一。
|
|
编号 |
微波烘干时间（min） | |||||||
|
7 |
9 |
11 |
13 |
15 |
17 |
19 |
21 | ||
|
与标准含水率差值（%） |
1 |
-1.08 |
-0.45 |
-1.8 |
-0.64 |
-0.55 |
|
|
|
|
2 |
-1.07 |
-0.73 |
-1.81 |
-0.58 |
-0.44 |
-0.4 |
-0.34 |
-0.09 | |
|
3 |
-0.13 |
-1.14 |
-2.05 |
-1.17 |
-0.49 |
0.04 |
-0.3 |
-0.5 | |
|
4 |
-0.36 |
-1.13 |
-1.09 |
-0.24 |
-0.43 |
-0.22 |
0.93 |
0.19 | |
|
5 |
-0.42 |
-1 |
-0.67 |
-1.43 |
-1.56 |
-0.86 |
-1.15 |
-0.23 | |
表三 微波烘干法测定含水率与标准含水率差值
3.1.2数据分析
结合表三，从W=14.48%曲线Ⅰ来看，微波烘干法在中高火档位，烘干时间从7~15min，含水率均未达到14.48%，第三点为明显偏离趋势点，相差最小的点为9 min时0.45%。
从W=18.05%曲线Ⅱ来看，烘干时间从7~21 min，含水率均未达到18.05%，第三点为明显偏离趋势点，其余点较有规律，差值随着时间第延趋近于零，相差最小的点为21 min时0.09%。
从W=19.28%曲线Ⅲ来看，第三点为明显偏离趋势点，其余点较有规律，差值随着时间第延趋近于零并于17 min时基本达到标准值，相差最小的点为21 min时0.09%。
从W=20.80%曲线Ⅳ来看，最佳烘干时间在17~19 min时，相差较小的点为17 min时0.22%和21分钟的0.19%。
从W=22.96%曲线Ⅴ来看，最佳烘干时间在9 min或者17~19 min时。
综上，可靠的最佳烘干时间届于17~19 min，含水率在14~22%之间，规律基本吻合，所以，选定18min为最终烘干时间。另外，从关系图上可以看出第1、2、3点多呈现下降态势，亦即在7、9、11 min时，含水率反而在下降，推测和当地土壤有机质、矿物质含量有关。
3.2选定微波烘干时间参数后对比试验
基于以上分析，针对土区土料试样，修正微波烘干法试验参数：选定烘干时间为18 min，烘干温度设定为中高火档位，进行17%、18%、19%、20%含水率测定对比试验。
3.2.1采用电热恒温烘箱测定标准含水率结果见表四
|
试样编号 |
组号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
平均 |
|
标准含水率（%） |
1 |
16.40 |
16.50 |
16.57 |
16.54 |
16.70 |
16.53 |
16.57 |
16.56 |
16.62 |
16.60 |
16.56 |
|
2 |
17.87 |
17.91 |
17.72 |
17.85 |
18.24 |
17.87 |
17.67 |
17.69 |
17.73 |
18.27 |
17.99 | |
|
18.24 |
18.12 |
18.13 |
18.62 |
18.05 |
17.90 |
|
|
|
| |||
|
3 |
18.23 |
18.38 |
18.31 |
18.43 |
18.33 |
18.33 |
18.20 |
18.22 |
18.27 |
18.26 |
18.30 | |
|
4 |
19.46 |
19.33 |
19.40 |
19.44 |
19.41 |
19.43 |
19.42 |
19.36 |
19.36 |
19.48 |
19.41 | |
|
参数设定 |
t=8h，T=110 0C恒温 | |||||||||||
表四 标准含水率
3.2.2采用微波炉烘干测定含水率结果见表五
表五 微波测定含水率
|
试样编号 |
组号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
平均 |
|
微波含水率（%） |
1 |
16.62 |
16.75 |
16.88 |
16.70 |
16.78 |
16.72 |
16.60 |
16.76 |
16.70 |
16.51 |
16.70 |
|
2 |
18.23 |
18.19 |
18.13 |
18.28 |
18.15 |
18.18 |
18.21 |
18.01 |
17.98 |
18.18 |
18.19 | |
|
18.32 |
18.11 |
18.11 |
18.32 |
18.41 |
18.28 |
|
|
|
| |||
|
3 |
18.55 |
18.52 |
18.24 |
18.44 |
18.18 |
18.79 |
17.96 |
18.17 |
18.48 |
18.51 |
18.38 | |
|
4 |
19.59 |
19.53 |
19.39 |
19.58 |
19.26 |
19.48 |
19.66 |
19.86 |
19.59 |
19.70 |
19.56 | |
|
参数设定 |
t=18min，T=中高火 | |||||||||||
3.3相关分析
将以上W标、W微数据相对应点绘到坐标纸上（见图二），可以看出，标准烘干法测定的含水率W标与对应的微波烘干法测定的含水率W微呈一元线性回归关系。经相关分析计算得相关系数r=0.978，相关关系较密切，另外两个系数A=0.15，B=0.986，属正相关。
线性方程为： W标= B*W微+A
则：W标= 0.986 W微+0.15
4结论
综上，得到修正公式为：W标= 0.986 W微+0.15。在实际施工中，可以参照该公式对微波烘干法测定的土料含水率进行修正。
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