專利名稱：大量程士壤水吸力測量技術(shù)及其吸力平板的制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用常規(guī)的吸力平板儀測量大量程(0-90kpa)土壤水吸力的技術(shù)及其吸力平板的制作工藝，屬土壤分析儀器測試領(lǐng)域。
吸力平板儀是土壤實驗室里一種多用途的常規(guī)儀器，可用于測定土壤水分特性曲線以及可測出土壤容重、總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度，不同含水條件下的土壤三相比等一系列土壤物理參數(shù)。目前已使用的有砂蕊漏斗吸力平板儀，但它有易漏氣、易破損、精度不夠等缺點。英國的一種吸力平板儀最大測定土壤水吸力范圍為0-40kpa，只能測定土壤中大于7.5微米的各類孔隙度容積，測量范圍受到限制。
本發(fā)明以提高測量精度及擴大測量范圍為目的，提供了一種用常規(guī)的吸力平板儀測量大量程土壤水吸力的技術(shù)及吸力平板的制作工藝，用該工藝制作的吸力平板與已有公知的其他測量部件配合，構(gòu)成的吸力平板儀，可達到測量0-90kpa和大于3.3微米的孔隙度。
在敘述本發(fā)明的內(nèi)容前，讓我們首先了解一下吸力平板儀的測量原理。所謂吸力平板儀的吸力平板即將一定粗細(xì)的砂、土壓實成平板，吸力平板充水后，期間的細(xì)微孔隙具有很強的持水能力，若在平板下施加一個吸力P(負(fù)壓)。這個吸力若小于平板內(nèi)最大孔隙的持水力(毛管引力)時，這種平板只能滲過水流，而不能透過空氣。
若平板上放置一塊被水分飽和了的土樣，平板下的吸力為P。土樣中一部分水分將通過平板向下滲流。直到土壤的持水力與吸力P相等時，向下運動的水流就停止。如果，再增加吸力，由土樣通過平板的水流又開始了。直至土壤持水力與新施加的吸力相等，達到平衡，水分不再運動，記錄每一次施加的吸力P值。稱重每次達到平衡后的試樣。我們就可得到一系列水分吸力與土壤含水量的對應(yīng)值。將這些對應(yīng)值在方格紙上作圖，就可得出土壤水分特征曲線。
根據(jù)茹林公式，可以算出與相應(yīng)吸力相當(dāng)?shù)耐寥揽紫吨睆健?br> 式中d-與吸力相當(dāng)?shù)耐寥揽紫吨睆?毫米)
p-吸力平板下所施加的吸力(厘米水柱高)這樣我們就可從不同吸力下土壤釋出的水量，進一步就可繪出土壤孔隙的累積曲線和分布曲線。
當(dāng)然，儀器可測定的土壤吸力范圍與吸力平板的本身孔徑有關(guān)。平板本身的孔隙組成愈細(xì)。它所能測定的土壤吸力范圍就愈大。但是，這時流經(jīng)平板的水流速度也愈慢。用過細(xì)的平板去測定低吸力區(qū)段的土壤水量(或孔隙量)，將使測試時間大大延長。比較理想的吸力平板的孔隙組成，應(yīng)稍小于被測的多孔體孔徑。二者的孔徑差異最好在一個數(shù)量級左右。這樣，測定時既不會發(fā)生漏氣現(xiàn)象，又使測定所需的平衡時間大為縮短。
依據(jù)上述原理，為了使測量量程擴大多個數(shù)量級，本發(fā)明的關(guān)鍵在于用常規(guī)的吸力平板儀進行測量，該吸力平板儀包括吸力平板及其與其配套的其他公知測量部件，其特征是將測量量程分解為由低至高至少兩段，每段測量范圍分別選用孔隙度不同的吸力平板。將測量量程分為兩段，低段使用石英砂吸力平板，用公知的水柱平衡法及其相應(yīng)的測量部件完成0-10kpa范圍測量，高段使用高嶺土吸力平板，用公知的減壓法及其相應(yīng)的測量部件完成10-90kpa范圍測量。石英砂吸力平板的結(jié)構(gòu)為在一容器內(nèi)，自容器底面起向上依次設(shè)置緊實的粗石英砂層和細(xì)石英砂層，二層間設(shè)有隔離布，容器底面上設(shè)有通負(fù)壓的孔；所說高嶺土吸力平板的結(jié)構(gòu)為上述細(xì)石英砂層之上再設(shè)置一層高嶺土層。石英砂吸力平板中粗石英砂粒徑為1-2mm，細(xì)石英砂粒徑為20-100um，粗石英砂層厚為2-3cm，細(xì)石英砂層厚7-9cm，二層之間為化纖布隔離，高嶺土粒徑10um左右，層厚10mm左右。制作石英砂吸力平板，步驟如下取鋁鍋或不銹鋼鍋作為容器，底上打孔，并接上導(dǎo)氣(水)螺栓。先在容器底部放置2-3cm厚的粒徑為1-2mm的粗石英砂，注水，搖動容器，使石英砂盡量緊實。然后在其上復(fù)蓋一層不易腐爛的布料。在布料之上放置5cm左右厚、粒徑為20-100um的細(xì)石英粉。加水至石英粉表面，推平石英粉，用橡皮管使真空泵系統(tǒng)與容器底部導(dǎo)氣螺栓相連，一邊攪動細(xì)砂，一邊緩緩在容器底部抽吸水份。當(dāng)水面降至砂面時，關(guān)閉真空泵閥門，按動石英粉表面，使石英顆粒發(fā)生位移趨向致密排列。揉動3-5分鐘后，再緩緩打開真空泵閥門，再次吸收石英砂表面水份，當(dāng)水層剛從砂面上消失，立即關(guān)閉真空泵閥門，再在砂面上用力按動，使石英顆粒的排列進一步趨緊，砂面上又一次出現(xiàn)淺水層，然后再次吸水，再按動砂面……，如此反復(fù)4-5次，直至砂面上再也按不出水層為上。再一次倒入細(xì)石英粉5cm左右，重復(fù)以上操作，使吸力平板的致密細(xì)石英粉總厚達8cm左右。20-100um的細(xì)石英粉中，20-60um顆粒至少應(yīng)占90％，其余為60-100um顆粒。在容器底部的吸水速率為每分鐘10-200毫升。按動石英粉表面使石英顆粒位移的揉動用力頻率為1.5秒一次。在制成石英砂吸力平板的基礎(chǔ)上，再制作高嶺土吸力平板，步驟如下將高嶺土礦粉碎、磨細(xì)過0.5mm篩，然后按土水比1∶5混合后，在超聲波清洗器內(nèi)處理15-25分鐘，使高嶺土細(xì)粉進一步分散成懸濁液；將此漿體淀清后，倒去表層清水后倒入石英砂平板內(nèi)。將吸力平板聯(lián)接在真空泵系統(tǒng)中，對其施加60kpa吸力，隨著水份的析出，高嶺土漿逐漸變干，并出現(xiàn)裂縫。應(yīng)將裂縫、裂隙抹平后繼續(xù)進行施加負(fù)壓脫水，當(dāng)高嶺土進入塑性階段時，對高嶺土表面施力拍打，并保持高嶺土表面表整，然后對平板施加90kpa以上吸力，繼續(xù)脫水，再進行拍打、抹平……直至脫水過程中高嶺土表面肉眼不見縫隙。在石英平板與容器壁的接觸部位用刀片挖出寬1cm，深1.5cm的石英粉，將高嶺土充填其中，以增加容器壁附近高嶺土厚度。高嶺土漿脫水過程中，進入塑性階段時(含水量＜27％)，方可擊打平板表面。
附圖及實施例

圖1為0-10kpa石英吸力平板儀示意圖；圖2為10-90kpa高嶺土吸力平板儀示意圖。
參看圖1為石英砂吸力平板裝置的示意圖，用來測定0-10千帕斯卡吸力范圍。其工作原理為水柱平衡法。整個裝置由水位瓶1、供水瓶2、沉淀瓶3和石英砂平板砂浴四部分組成。石英砂平板是在容器(鋁鍋)4內(nèi)，由底部向上設(shè)置粗石英砂層5、細(xì)石英砂層6構(gòu)成，二層之間有化纖布7隔離，容器底部有導(dǎo)水(氣)螺柱8，整個石英砂平板置于木架9上。石英砂浴上放置土壤試樣10，試樣通常用環(huán)刀在田間直接采取。吸力大小由水位瓶控制，吸力h(厘米水)即為土壤樣品的中點(樣品平均高度)到排水面的垂直距離(厘米數(shù))。當(dāng)水分飽和后的土樣放入砂浴后，土樣中吸力小于h厘米水的那部分土壤孔隙內(nèi)的水分，經(jīng)排水孔排出。相反，若土壤樣品的吸力大于h厘米水時，此時排水口成為進氣口，隨著空氣進入，水由水位瓶補給土樣，直至土樣的吸力等于h厘米水為止。供水瓶也是為了保持砂浴內(nèi)經(jīng)常充滿水而設(shè)置的。試驗結(jié)束后，可打開供水瓶開關(guān)K1及砂浴的連接開關(guān)K3，使砂浴中充滿水。12為水位瓶支架，11為水位瓶的排水口也是進氣口，K2、K4也是閥門開關(guān)。
參看圖2，10-90千帕斯卡土壤含水量測量是在高嶺土吸力平板上進行的。它是由真空泵1、水汽吸收瓶2、緩沖瓶3、水銀壓力計12和高嶺土吸力平板等部分所組成。高嶺土吸力平板是在鋁鍋容器4內(nèi)，由底部向上設(shè)置粗石英砂層5，細(xì)石英砂層6，二層之間有化纖隔離布7，細(xì)石英砂層之上再設(shè)高嶺土層11，8為容器底部的導(dǎo)氣(水)螺栓，9為木架，10為土樣。T1-T5為閥門開關(guān)。測定是用減壓法原理進行的。真空泵實施減壓，水銀壓力計顯示所施加的吸力即二臂水銀柱的高差h(厘米)乘系數(shù)1.36為吸力的千帕斯卡數(shù)。水汽吸收瓶與1000ML緩沖瓶均為保護真空泵所設(shè)。前者用150毫升濃硫酸(每年換一次新的)，后者為一空瓶，防止?jié)饬蛩釡\入真空泵。
進行測量的步驟如下將采好土樣的環(huán)刀放在水槽里，每個環(huán)刀下填有透水石。為了防止土壤在泡水后的散落，可在環(huán)刀下方墊一層濾紙。若裝的是松散土樣，環(huán)刀下不但要放一張濾紙，還要用紗布扎好。然后，向水槽內(nèi)注水，水面超過透水石約10m，放置2小時，使水自然上吸，再加水至離環(huán)部上緣半厘米處，放置一晝夜使土壤被水飽和，特別緊實，粘重的土樣泡水時間應(yīng)延長。土壤飽和后，將水槽中水放去，使水面與透水石上緣相平。這時環(huán)刀內(nèi)土樣平均承受的吸力(毫巴數(shù))為環(huán)刀高度(厘米數(shù))的一半。假如環(huán)刀高為5厘米，則其吸力為2.5厘米水。如此放置24小時。然后，將環(huán)刀取出，用干布抹去環(huán)刀外面水分，稱得重量為g3(精確到0.1克)。
稱重后的土樣放入石英砂，調(diào)節(jié)水位瓶的高度，使h等于15厘米，關(guān)閉K1、K4閥門。打開K2、K3閥門。放置24小時后，稱重土樣。得重量g4。稱重后土樣仍放回石英砂浴。再調(diào)節(jié)水位高度，使h等于30厘米。24小時后，再稱土樣得重量g5。接著再做h等于60、100厘米水柱吸力級。
在石英浴做完100厘米水柱吸力這一級后，土樣放入高嶺土吸力平板裝置，依次做300、600、900厘米水柱各級。開動真空泵，打開T2、T3、T4，使壓力計指示在相應(yīng)的吸力值。然后將T2處關(guān)緊即可。如300厘米水柱吸力時，水銀壓力計二臂的高差應(yīng)是22.1厘米。水銀壓力計始終指示在同一壓力值上，否則應(yīng)開動真空泵調(diào)正。
在石英砂吸力平板上，每測試一級，所需平衡時間為24小時，在高嶺土吸力平板上，300、600、900厘米水柱這三級所需測定平衡時間分別為3天、7天和15天。平衡時間的延長是由于土壤愈干、土中水流速度愈慢的緣故。需要測試那一吸力、一共測試幾級，這由研究者根據(jù)所研究的問題的需要來決定，通?？蓽y2.5、15、30、60、300、600厘米水柱這幾級。在高嶺土吸力平板上做完最后一級以后，將土樣在電熱板上烘干，再在烘箱里105℃烘至恒重(稱得g2)。最后，稱出各環(huán)刀重量g1，并測量烘干后土柱的高和直徑，就可進行計算。
實驗所得的基本數(shù)據(jù)列表如下。根據(jù)這些基本數(shù)據(jù)進行各種土壤物理參數(shù)的運算。
*環(huán)刀體積100立方厘米(一)不同吸力時土壤含水量計算2.5厘米時土壤含水量W1%=g3-g2g2-g1×100]]>15厘米時土壤含水量W2%=g4-g2g2-g1×100]]>600厘米時土壤含水量W6%=g8-g2g2-g1×100]]>這樣，我們就可得到一系列土壤吸力與土壤含水量的對應(yīng)值，據(jù)此可以繪出土壤水分特征曲線。
(二)土壤容重dv=g2-g1v]]>dv-土壤容重，克/立方厘米V-環(huán)刀體積，立方厘米(三)土壤總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度；土壤總孔隙度P1%=(1-dvD)×100]]>
這里D-土壤比重，通常為2.65左右土壤毛管孔隙度P2%=(g3-g2v)×100]]>土壤非毛管孔隙度P2％＝P1-P2(四)土壤各級當(dāng)量孔隙度(容積孔隙度)按茹林公式可以算得2.5、15、30、60、300、600厘米水柱吸力時，其能持水的最大土壤當(dāng)量孔徑分別為1200、200、100、50、10、5微米，從測量基本數(shù)據(jù)我們可以算得 這里V-環(huán)刀容積，立方厘米。
用這些數(shù)據(jù)可以繪制出土壤孔隙累積曲線和土壤孔隙分布曲線。也可以知道在不同土壤吸力條件下，土壤的持水和充氣孔隙數(shù)量。例如，若土壤的總孔隙度為55.6％。從表中數(shù)據(jù)可算出 這就是說，當(dāng)吸力為300毫巴時，土壤持水孔隙度為28.4％，而充氣孔隙度為55.6％-28.4％＝27.2％。
(五)土壤三相比的計算根據(jù)表中數(shù)據(jù)，以計算吸力為2.5毫巴時土壤固、液、氣三相容積比例為(dv/D)∶(g3-g2)/V∶P1-(g3-g2)/V＝1.20/2.70∶(283.0-238.0)/100∶55.6％-(283.0-238.0)/100＝0.44∶0.45∶0.11＝1∶1∶0.25這里土壤比重取2.70。
通常我們需要了解田間持水量狀態(tài)下，田間土壤的三相比，對砂質(zhì)、壤質(zhì)、粘質(zhì)土壤來說，大體上分別相當(dāng)于50、100、300毫巴吸力時的三相比例。
(六)土體收縮量土壤由水分飽和到烘干后的體積變化，它反映出土壤孔隙的穩(wěn)定性和膠體特性。土體收縮量可用下式計算 這里V-環(huán)刀體積，立方厘米。
R-烘干后土柱直徑，厘米。
H-烘干后土柱高度，厘米。
上述各項計算雖然都是簡單的算術(shù)運算，但當(dāng)測定樣品較多時，計算將是冗長乏味的工作。這時，我們可借助計算計進行計算。
石英砂吸力平板制作工藝中，從理論上計算，要能耐往10kpa吸力(真空度)，組成的多孔土體其所有孔隙直徑均應(yīng)小于30微米]。這就需要二個條件。一是其組成的固體顆粒粒徑應(yīng)小于100微米；二是這些顆粒均處于致密排列的狀態(tài)。我們備用的細(xì)石英粉粒徑多處于20-60微米之間，少數(shù)60-100微米，在緊排列情況下，其中20微米左右細(xì)粒可嵌充較大顆粒排列形成的孔隙。因此，實驗證明，在使顆粒實施致密排列之后，該吸力平板可耐往15kpa吸力而不漏氣。要使顆粒排列由松趨緊，必須具備兩個條件，一是顆粒表面有水膜(有水膜才易發(fā)生粒間滑動)，二是需外力推動。過干的石英粉，即使有外力作用也排不緊密。有水膜時，沒有外力作用，顆粒也不會產(chǎn)生滑動。這種外力不需要強力打擊，也不需要高的振動頻率。而只需要揉動(或推動)。用力的頻率約1.5秒鐘一次。當(dāng)含水量高的情況下，即使有外力的作用，顆粒的排列不會進一步變緊。就是說，顆粒間的緊排列不能在一次按動中完成。當(dāng)土表有水層生成時，應(yīng)吸去水，再通過外力作用而變緊。實驗證明，顆粒容易發(fā)生緊排列的含水量應(yīng)略小于飽和含水量。這可能與在水份過多條件下，顆粒表面同性電荷的斥力發(fā)生作用，不易使顆粒排緊有關(guān)。已制成的石英砂吸力平板應(yīng)在水柱平衡裝置上考驗，應(yīng)在15kpa吸力下不漏過空氣。在平板面上有3厘米水層條件下每分鐘通過平板的水量應(yīng)在5毫升以上。
根據(jù)顆粒相嵌理論計算表明，要獲得能測試90Kpa以上的高嶺土吸力平板，其平板組成的顆粒直徑應(yīng)在10微米左右。但若全采用10微米左右的高嶺土顆粒作平板制作材料，其材料處理費時費力費錢。通過多次實驗摸索，采用高嶺土材料預(yù)處理方法，通過適當(dāng)?shù)拇旨?xì)顆粒相嵌技術(shù)，滿足①整個高嶺土平板孔隙直徑小于3.3微米；②平板有適宜透水速度(每小時透水量不低于3毫升)兩個條件。向石英砂吸力平板內(nèi)倒放處理后的高嶺土漿(處理后的高嶺土與水混合體，經(jīng)淀清幾日后，倒去表層清水)。高嶺土的倒入量應(yīng)這樣來計算設(shè)制成的高嶺土平板容重為1.45克(厘米)-3。倒入高嶺土(以干粉計算)的重量(克數(shù))應(yīng)為高嶺土板容重(1.45gcm-3)×高嶺土板厚度(1cm)×容器面積(cm2)將倒入高嶺土漿后的吸力平板聯(lián)接在真空泵系統(tǒng)中，并對吸力平板施加60kpa吸力。在高吸力作用下，高嶺土漿中水分通過石英砂平板不斷被吸走。隨著水份的析出，高嶺土漿逐漸變干，并出現(xiàn)肉眼可見的裂縫。此時，應(yīng)將裂縫、裂隙抹平。使高嶺土漿的脫水繼續(xù)進行。若不將這些裂隙抹平，由于系統(tǒng)通過這些裂隙發(fā)生漏氣，脫水不能繼續(xù)進行。當(dāng)然，經(jīng)抹去裂隙后的高嶺土漿表面，由于脫水的繼續(xù)進行又會發(fā)生新的裂隙，應(yīng)多次抹平這些裂隙。當(dāng)脫水進行到高嶺土已進入塑性階段時，用直徑約8厘米的大橡皮塞拍打高嶺土平板表面。拍打時用力不能太大，橡皮塞(或具有平面的木塊)提起約5厘米往下逐步移動拍打。在拍打過程中，用力要均勻，不可用力過猛，否則，制作的平板不易均勻，日后易發(fā)生漏氣。經(jīng)拍打后，平板表面不會十分平整，可用平直的鋸條背刮平平板，將凸出部位高嶺土刮下補在凹處，使平板平整。拍打后的平板將施加90kpa以上吸力。在繼續(xù)脫水過程中，會出現(xiàn)細(xì)微裂隙(肉眼已看不到)而發(fā)生系統(tǒng)漏氣。經(jīng)2-3次均勻拍打—刮平—高吸力考驗的循環(huán)操作后，平板將耐住90kpa吸力不漏氣。高嶺土漿脫水過程中，當(dāng)未達到塑性階段(含水量＞27％)，擊打平板表面，不但不能壓實高嶺土平板，且易發(fā)生平板不均勻性。
上述二吸力平板制作中，選料及材料前處理均十分關(guān)鍵。制作吸力平板的材料應(yīng)是脹縮性小的礦物。除基礎(chǔ)材料石英砂外，高嶺土選用乳白色、含鐵量低于0.65％的高品位礦。在1∶5土水比條件下，在CX-250超聲波清洗器(北京醫(yī)療設(shè)備二廠產(chǎn))里超聲波處理20分鐘，使部分高嶺土細(xì)粉進一步分散成懸濁液。此項處理是關(guān)鍵。若用化學(xué)分散劑(如NaOH)，一方面可能分散過分，使吸力平板透水性很差。另一方面化學(xué)處理的高嶺土將影響放置平板容器的壽命。超聲處理時間以20分鐘左右為宜。處理時間過短，被分散的細(xì)粒不夠，平板難以耐住90kpa吸力，容易發(fā)生漏氣。處理時間過長，將影響吸力平板透水性，使日后測試時水份平衡時間冗長。
本發(fā)明可用于測定0-90kpa范圍內(nèi)土壤水分特征曲線，可測得＞3.3微米當(dāng)量直徑的各經(jīng)土壤孔隙的相對含量。獲得不同吸力下土壤可釋放水量及土壤孔隙的分布曲線。同時，它還可測出土壤容重、總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度，不同含水條件下的土壤三相比等一系列土壤物理參數(shù)。也可用于控制試驗樣品相同水分條件的某些土壤試驗。例如，在研究土壤中離子擴散、污染物遷移、轉(zhuǎn)化等問題中，常會遇到這類問題。還可用來研究大型原狀土塊的物理特性，進行土壤水動力學(xué)模型研究。
權(quán)利要求
1.大量程土壤水吸力測量技術(shù)，用常規(guī)的吸力平板儀進行測量，該吸力平板儀包括吸力平板及與其配套的其他公知測量部件，其特征是將測量量程分解為由低至高至少兩段，每段測量范圍分別選用孔隙度不同的吸力平板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大量程土壤水吸力測量技術(shù)，其特征是將測量量程分為兩段，低段使用石英砂吸力平板，用公知的水柱平衡法及其相應(yīng)的測量部件完成0-10kpa范圍測量，高段使用高嶺土吸力平板，用公知的減壓法及其相應(yīng)的測量部件完成10-90kpa范圍測量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大量程土壤水吸力測量技術(shù)，其特征是所說石英砂吸力平板的結(jié)構(gòu)為在一容器內(nèi)，自容器底面起向上依次設(shè)置緊實的粗石英砂層和細(xì)石英砂層，二層間設(shè)有隔離布，容器底面上設(shè)有通負(fù)壓的孔；所說高嶺土吸力平板的結(jié)構(gòu)為上述細(xì)石英砂層之上再設(shè)置一層高嶺土層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大量程土壤水吸力測量技術(shù)，其特征是石英砂吸力平板中粗石英砂粒徑為1-2mm，細(xì)石英砂粒徑為20-100um，粗石英砂層厚為2-3cm，細(xì)石英砂層厚7-9cm，二層之間為化纖布隔離，高嶺土粒徑10um左右，層厚10mm左右。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的吸力平板制作工藝，其特征是首先制作石英砂吸力平板，步驟如下取鋁鍋或不銹鋼鍋作為容器，底上打孔，并接上導(dǎo)氣(水)螺栓，先在容器底部放置2-3cm厚的粒徑為1-2mm的粗石英砂，注水，搖動容器，使石英砂盡量緊實，然后在其上復(fù)蓋一層不易腐爛的布料，在布料之上放置5cm左右厚、粒徑為20-100um的細(xì)石英粉，加水至石英粉表面，推平石英粉，用橡皮管使真空泵系統(tǒng)與容器底部導(dǎo)氣螺栓相連，一邊攪動細(xì)砂，一邊緩緩在容器底部抽吸水份，當(dāng)水面降至砂面時，關(guān)閉真空泵閥門，按動石英粉表面，使石英顆粒發(fā)生位移趨向致密排列，揉動3-5分鐘后，再緩緩打開真空泵閥門，再次吸收石英砂表面水份，當(dāng)水層剛從砂面上消失，立即關(guān)閉真空泵閥門，再在砂面上用力按動，使石英顆粒的排列進一步趨緊，表面上又一次出現(xiàn)淺水層，然后再次吸水，再按動砂面……，如此反復(fù)4-5次，直至砂面上再也按不出水層為止，再次倒入細(xì)石英粉5cm左右，重復(fù)以上操作，使吸力平板的致密細(xì)石英粉總厚達8cm左右。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的吸力平板制作工藝，其特征是20-100um的細(xì)石英粉中，20-60um顆粒至少應(yīng)占90％，其余為60-100um顆粒，在容器底部的吸水速率為每分鐘10-200毫升，按動石英粉表面使石英顆粒位移的揉動用力頻率為1.5秒一次。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的吸力平板制作工藝，其特征是在制成石英砂吸力平板的基礎(chǔ)上，再制作高嶺土吸力平板，步驟如下將高嶺土礦粉碎、磨細(xì)過0.5mm篩，然后按土水比1∶5混合后，在超聲波清洗器內(nèi)處理15-25分鐘，使高嶺土細(xì)粉進一步分散成懸濁液；將此漿體淀清后，倒去表層清水后倒入石英砂平板內(nèi)，將此時的吸力平板聯(lián)接在真空泵系統(tǒng)中，對其施加60kpa吸力，隨著水份的析出，高嶺土漿逐漸變干，并出現(xiàn)裂縫，應(yīng)將裂縫、裂隙抹平后繼續(xù)進行施壓脫水，當(dāng)高嶺土進入塑性階段時，對高嶺土表面施力拍打，并保持高嶺土表面表整，然后對平板施加90kpa以上吸力，繼續(xù)脫水，再進行拍打、抹平……直至脫水過程中高嶺土表面肉眼不見縫隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的吸力平板制作工藝，其特征是在石英平板與容器壁的接觸部位用刀片挖出寬1cm，深1.5cm的石英粉，將高嶺土充填其中，以增加容器壁附近高嶺土厚度，高嶺土漿脫水過程中，進入塑性階段時(含水量＜27％)，方可擊打平板表面。
全文摘要
本發(fā)明以提高測量精度及擴大測量范圍為目的,提供了一種用常規(guī)的吸力平板儀測量大量程土壤水吸力的技術(shù)及吸力平板的制作工藝,用該工藝制作的吸力平板與已有公知的其他測量部件配合,構(gòu)成的吸力平板儀,可達到測量0－90kpa和大于3.3微米的孔隙度。本發(fā)明的關(guān)鍵在于將測量量程分為兩段,低段使用石英砂吸力平板,高段使用高嶺土吸力平板,高嶺土吸力平板的結(jié)構(gòu)為上述細(xì)石英砂層之上再設(shè)置一層高嶺土層。
文檔編號G01N15/08GK1341850SQ0110800
公開日2002年3月27日 申請日期2001年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月4日
發(fā)明者徐富安 申請人:中國科學(xué)院南京土壤研究所