专利名称：土壤密度测量方法中的专用蜡封纸盒的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种土壤密度测量方法，特别涉及细粒土、砂类土和细粒砾类土、 中粒砾类土土样的土壤密度测量方法。本实用新型还涉及该方法中的专用蜡封纸盒。
背景技术：
目前，对于测量土壤密度的方法主要有环刀法、电动取土法、蜡封法、灌水法、灌砂法。环刀法主要适用于可以塑型的不含砾石颗粒的细粒土 ；电动取土法主要适用于硬塑土， 且成本较高；蜡封法主要适用于可以塑型的易破裂土和形态不规则的坚硬土 ；灌水法主要适用于粗粒土和巨粒土 ；灌砂法主要适用于现场测定细粒土、砂类土和砾类土，不可以在实验室测定。目前，对于稿件用纸或包装用纸等，其中一些类型的纸浸入水中后即被沾湿，含有水的纸的重量会显著增加且浸水后的纸遇外力容易破裂，这些类型的纸的隔水性能差，而另一些类型的纸浸入水中后，虽然隔水性能较好，但由于表面过于光滑而不宜粘贴，会导致粘贴成的纸盒密封性差，容易散开。故目前对于制作隔水性能良好而且密封性良好的适合于本试验的小纸盒方面，还没有较完善的产品。沙土等难以塑型的细粒土、砂类土和细粒砾类土、中粒砾类土，由于其难以塑型， 对于一定质量的土样，测量其体积时困难很大，而目前还没有较好的塑型方式，故对其密度的测量精度产生了较大影响。此外，目前还没有可以在实验室中测量沙土等难以塑型的细粒土、砂类土和细粒砾类土、中粒砾类土的密度的方法。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的问题，提供了一种在实验室或野外条件下较精确的测量沙土等难以塑型的细粒土、砂类土和细粒砾类土、中粒砾类土土样的密度的测量方法。同时，本实用新型还提供了该方法中的专用蜡封纸盒。为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的一种实现所述土壤密度测量方法中的专用蜡封纸盒是一个采用A4复印纸制成的容积在30立方厘米至40 立方厘米的长方体。专用蜡封纸盒的长、宽与高的取值相差小于等于5厘米，专用蜡封纸盒的高度值与长度值和专用蜡封纸盒的高度值与宽度值的值差为0 <值差< 5厘米。专用蜡封纸盒的里面与外面上分别覆盖了厚度为0. 4 0. 7毫米的石蜡膜。技术方案中所述的专用蜡封纸盒的长、宽与高分别为3厘米、3厘米与3. 5厘米，专用蜡封纸盒的里面与外面上覆盖的石蜡膜中没有气泡。与现有技术相比本实用新型的有益效果是1.目前，对于土壤密度的测定，主要通过记录待测土样的质量与体积的比值来获取该土样密度。对于沙土等难以塑型的细粒土、砂类土和细粒砾类土、中粒砾类土，由于土壤本身无法塑型，所以目前对于待测土样的体积的测量精度较低。本实用新型所述的土壤密度测量方法可以解决沙土等难以塑型的细粒土、砂类土和细粒砾类土、中粒砾类土的塑型问题，极大地提高了待测土样体积的测量精度，从而极大地提高了对于待测土样密度的测量精度。2.本实用新型所述的土壤密度测量方法中的专用蜡封纸盒，既具有良好的隔水性，而且由于所述的专用蜡封纸盒的粘贴区部分为没有石蜡的复印纸纸质，便于粘贴密封， 故密封性较好，且成本低，其功能特点特别适合于本实用新型所述的土壤密度测量方法。3.本实用新型所述的土壤密度测量方法既可以在室外进行，又可以在室内进行。 试验步骤简单，试验成本低，测量过程完全，测量结果准确、可靠、精度较高，为沙土等难以塑型的细粒土、砂类土和细粒砾类土、中粒砾类土提供了切实可行的试验方法。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明
图1为本实用新型所述的土壤密度测量方法及其专用蜡封纸盒中的专用纸盒的平面展开图样；图2为本实用新型所述的土壤密度测量方法及其专用蜡封纸盒中的对石蜡进行融化所采用的设备的结构原理示意图；图3为本实用新型所述的土壤密度测量方法及其专用蜡封纸盒中的专用纸盒浸蜡的示意图；图4为图3中欲浸蜡的专用纸盒放大后的轴测投影图；图5为本实用新型所述的土壤密度测量方法中测量装满土样的专用蜡封纸盒在水中质量的示意图；图6为本实用新型所述的土壤密度测量方法的流程框图；图中1.物理天平，2.物理天平的配套砝码，3.烧杯，4.蒸馏水，5.装满待测土样的专用蜡封纸盒，6.梯形粘贴区，7.1号土样接触区，8. 2号土样接触区，9. 3号土样接触区， 10. 4号土样接触区，11. 5号土样接触区，12. 6号土样接触区，13. 2号矩形粘贴区，14. 1号矩形粘贴区。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作详细的描述I.专用蜡封纸盒参阅
图1，所述的专用蜡封纸盒用于装载易破裂土及沙土等难以塑型的细粒土、砂类土和细粒砾类土、中粒砾类土等土样。要求本实用新型所述的专用蜡封纸盒是一个容积在30立方厘米至40立方厘米的长方体，这样可以保证试验精度。专用蜡封纸盒的长、宽、 高的取值相差最多不超过5厘米，长与宽的取值也可以相等，且专用蜡封纸盒的高度值大于专用蜡封纸盒的长度值和宽度值，就是说专用蜡封纸盒的高度值分别大于专用蜡封纸盒的长度值和宽度值，专用蜡封纸盒的高度值与长度值和专用蜡封纸盒的高度值与宽度值的值差为0<值差<5厘米。在本实用新型所述的土壤密度测量方法实施例中，蜡封前的专用纸盒的材质为未使用过的崭新的A4复印纸，复印纸干燥，清洁。蜡封前的专用纸盒平面展开图的结构尺寸选取长3厘米，宽3厘米，高3. 5厘米。沿蜡封前的专用纸盒平面展开图中的土壤接触区的某些边的垂直方向增加1厘米宽度的粘贴区，用来将专用纸盒的各个面粘贴在一起。具体地说，专用纸盒平面展开
图1号土样接触区7的左、右侧分别增加1厘米宽的1号矩形粘贴区14，1号土样接触区7的上边增加上底与下底分别为2厘米与3厘米、高为1厘米的梯形粘贴区6。4号土样接触区10与5号土样接触区11的上边与下边分别增加1厘米宽的2 号矩形粘贴区13。专用纸盒的梯形粘贴区6和1号矩形粘贴区14与2号矩形粘贴区13分别粘贴有和粘贴区大小、形状相同的一面撕开的双面胶，双面胶与专用纸盒各粘贴区之间的接触面完全粘贴，双面胶的另一面不撕开。由于蜡封前的专用纸盒体积较小，贴在专用纸盒上的双面胶的质量小于0. 01克，故对本实用新型所述的土壤密度测量方法的测量精度产生的影响甚小参阅图3与图4，蜡封后的专用纸盒平面展开图样的正反表面均覆盖了一层薄而严密的石蜡膜，石蜡膜的厚度约为0. 4 0. 7毫米，石蜡膜力求覆盖均勻，厚度相同，务必保证石蜡将专用纸盒与土样的接触区全部覆盖。若专用蜡封纸盒表面的石蜡模上有气泡，需用热针刺破气泡，再用石蜡填充针孔，涂平针孔。最后需要等待10至20分钟，待蜡封后的专用纸盒完全冷却至室温，且专用纸盒上的石蜡完全凝固后方可使用。II.本实用新型所述的土壤密度测量方法本实用新型所述的土壤密度测量方法适用于沙土等难以塑型的细粒土、砂类土和细粒砾类土、中粒砾类土的密度的测量。按照筛分法(T 0115-1993)，所述的土壤粒组范围在0. 002mm 0. 075mm定义为细粒土，所述的粒组范围在0. 075mm 2mm的土壤定义为砂类土，所述的土壤粒组范围在2mm 5mm定义为细粒砾类土，所述的粒组范围在5mm 20mm 的土壤定义为中粒砾类土。参阅图6，本实用新型所述的土壤密度测量方法的步骤如下1.测量用于制作专用纸盒的A4复印纸的体积密度专用蜡封纸盒用于装载易破裂土及沙土等难以塑型的细粒土、砂类土和细粒砾类土、中粒砾类土等土样。本实用新型中所述纸盒有两种称谓蜡封前称为专用纸盒，蜡封后称为专用蜡封纸盒。1)测量者选取崭新的干燥清洁的A4复印纸100张，使用游标卡尺测出该100张 A4复印纸的总厚度H厘米；2)用量程为50厘米的钢直尺测量其中任意5张A4复印纸的长度Ii厘米和宽度 Ki厘米，将这五张A4复印纸分别放入精度为0. Olg的电子天平中称量，记录各A4复印纸的
重量Gi克；3)采用A4复印纸体积密度的计算公式即可计算出A4复印纸的体积密度ν(克/ 立方厘米)。Α4白纸体积密度的计算公式
5Α4复印纸的平均长度= YjI1
i=\ 5A4复印纸的平均宽度= YjK1
i=\A4复印纸的平均重量:G = j^G,
i=l[0037]1张A4复印纸的厚度h = 0. OlH1张A4复印纸的体积V = KLh1张A4复印纸的体积密度为v = ·2.制作专用纸盒的平面展开图样1)参阅
图1，要求专用纸盒的容积在30立方厘米至40立方厘米之间，这样能够保证本实用新型所述土壤密度测量方法的测量精度。在A4复印纸上测量并画出专用纸盒长、 宽与高的轮廓边线。本实用新型中的实施例根据所设计的专用纸盒的结构尺寸，在A4复印纸上使用量程为50厘米的钢直尺测量并画出专用纸盒长为3厘米，宽为3厘米与高为3. 5 厘米的轮廓边线。2)专用纸盒平面展开
图1号土样接触区7的左右两侧分别增加1厘米宽度的1号矩形粘贴区14，1号土样接触区7的上边增加上底与下底分别为2厘米和3厘米、高为1厘米的梯形粘贴区6。4号土样接触区10与5号土样接触区11的上边与下边分别增加1厘米宽的2号矩形粘贴区13。专用纸盒的梯形粘贴区6和1号矩形粘贴区14与2号矩形粘贴区13分别粘贴有和粘贴区大小、形状相同的一面撕开的双面胶，双面胶与专用纸盒各粘贴区之间的接触面完全粘贴，双面胶的另一面不撕开。3)将设计完成的专用纸盒的平面展开图样从A4复印纸上剪下，将双面胶的一面撕开，贴在专用纸盒平面展开图样的粘贴区上，双面胶的形状要与粘贴区的形状相同。4)将贴好双面胶的专用纸盒的平面展开图样放在型号为LT502的电子天平上称量其质量叫(克)。由于蜡封前的专用纸盒体积较小，贴在纸盒上的双面胶的质量小于0. 01克，故对本实用新型所述的土壤密度测量方法的测量精度产生的影响甚小。3.加热融化固体石蜡参阅图2，将常温下的固体石蜡放在250毫升的烧杯中，将250毫升的烧杯放在石棉网上，利用三角架支撑石棉网和烧杯，酒精灯处在最下方。安装好仪器后点燃酒精灯给 250毫升的烧杯加热，将石蜡慢慢融解在烧杯中。测量者在加热过程中需要用玻璃棒不断搅拌石蜡，保证受热均勻。此步骤应能保证石蜡大部分融化时，固体石蜡和液体石蜡的体积之和约为烧杯容积的1/2，保证下一步专用纸盒进入烧杯中后蜡封良好。由于石蜡为非晶体，没有固定的熔点，故在石蜡融化的过程中，测量者需要随时注意石蜡的熔化情况，把握蜡封专用纸盒的最好时机。4.将专用纸盒的平面展开图样覆盖石蜡膜1)参阅图3与图4，将石蜡加热至刚过熔点，即大部分石蜡融化时，用镊子夹住步骤1中制作的蜡封前的专用纸盒的平面展开图样的一个粘贴区，将专用纸盒的平面展开图样缓缓浸入刚过熔点的蜡液中，浸没后立即提出，使专用纸盒平面展开图样的正反表面均勻覆盖一薄层严密的石蜡膜。石蜡膜的厚度为0. 4 0. 7毫米，实施例中石蜡膜的厚度为 0. 5毫米，石蜡膜力求覆盖均勻，厚度相同，务必保证石蜡将纸盒与土样的接触区全部覆盖。 若专用纸盒的平面展开图样表面的石蜡膜上有气泡，需用热针刺破气泡，再用石蜡填充针孔，涂平针孔。
6[0051]2)最后需要等待10至20分钟，待蜡封后的专用纸盒的平面展开图样完全冷却至室温，且石蜡已经塑型在专用纸盒的平面展开图样正反表面后方可使用。 3)将蜡封好的专用纸盒的平面展开图样放在型号为LT502的电子天平上称量其质量m2 (克)。5.测量盛满土样的专用蜡封纸盒在空气中的质量1)将里外面覆盖一层均勻的石蜡膜的专用纸盒的平面展开图样的粘贴区的双面胶的另一面撕开，对于受热后失效的双面胶应全部撕下，粘贴新的双面胶。将覆盖蜡膜的专用纸盒的平面展开图样沿
图1中所示的各个边折叠，注意不要多次折叠，防止粘贴区和与土样的接触表面的交汇处的石蜡过多的脱落，多次折叠也容易导致折痕处断裂。用力挤压双面胶，使双面胶与专用纸盒各面粘贴良好。将专用纸盒的平面展开图样粘贴成只有一个长与宽围成的面尚未密封的专用蜡封纸盒。2)将土样倒满专用蜡封纸盒，用量程为50厘米的钢直尺刮平土样，保证纸盒未密封的面密封时纸盒内充满待测土样，没有空气。此时，试验者可以用手向下按压土样，来定性的控制土样的压实程度。装满土样的蜡封纸盒，由于土样对纸盒各个面的压力作用且纸盒为柔软介质，导致纸盒的实际容积大于理论容积，蜡封纸盒整体近似腰鼓形。最后将纸盒尚未密封的面密封，再向各个方向摇晃，保证纸盒不漏土样，放在型号为LT502的电子天平上称量，并记下示数Hl3 (克)。6.测量装满土样的专用蜡封纸盒中土样在水中的质量参阅图5，测量装满土样的专用蜡封纸盒中土样在水中的质量，并利用阿基米德定律换算出专用蜡封纸盒中待测土样的体积。用细线捆绑装满土样的蜡封纸盒，即使细线的一端握在手中，另一端绕专用蜡封纸盒一圈，然后将该细线的两端旋转180度之后再做上述环绕，最后将细线的两端系紧，并留出一段线，这样提起该段留出的线，即可将纸盒提起。 将型号为J11001-500的学生用物理天平调整到可以使用的状态。向250毫升的烧杯倒入足够量的蒸馏水，注入的蒸馏水量约为烧杯容积的2/3，然后将250毫升的烧杯放在型号为 J11001-500的学生用物理天平的杯托盘上。将细线的留出端系在型号为J11001-500的学生用物理天平的吊耳上，使其浸没在型号为J11001-500的学生用物理天平载物台上的盛有蒸馏水的烧杯中，注意装满土样的小纸盒不要接触烧杯杯壁，防止与杯壁之间产生力的作用或与杯壁接触后蜡层被破坏，影响测量结果。向型号为J11001-500的学生用物理天平的右盘内加砝码，适当的调节游码，测量装满土样的专用蜡封纸盒的水下质量叫(克)，准确至0. 02g，并测量蒸馏水的温度T (摄氏度)。7.比较测量数据的正确性将装满土样的专用蜡封纸盒从水中取出，擦干纸盒表面的水分，在空气中称其质量吗(克)。将其与第4步中所称的质量Hl3相比，如果质量增加，表示有水分进入装满土样的专用蜡封纸盒中；如果浸入水分质量超过0. 03克，应重做上述试验。8.进行两次平行测定给所取的待测土样编号，对同一批号的待测土样取两个以上相同的样品，以完全一致的条件(包括温度、湿度、仪器、试剂，以及测量人员)进行测量，看其结果的一致性，两样品间的两次平行测定的差值不得大于0. 03克/立方厘米，否则重做上述试验，取两次测量值的平均值作为最后的土样的密度值。[0062]9.计算待测土样的湿密度《中华人民共和国行业标准-公路土工试验规程》(JTGE40-2007)将土壤的密度
分为土壤湿密度和土壤干密度，利用公式对测量结果进行处理即可以得到待测土样的湿密
度。计算土壤的湿密度公式
f \
m, -m，ρ =-----
m3 - m4 m2- Jnl Jnl
、PiVPnV y利用以下公式可以通过土壤的湿密度求得土壤的干密度
PP =-
L J g 1 + 0.01 v-A4复印纸的体积密度(克/立方厘米)；Hi1-蜡封前的专用纸盒质量(克)；m2-蜡封后的专用蜡封纸盒质量(克)；m3-盛满土样的专用蜡封纸盒在空气中的质量(克)；m4-盛满土样的专用蜡封纸盒在蒸馏水中的质量(克)；m5-从蒸馏水中取出并擦干的盛满土样的专用蜡封纸盒的质量(克)；T-试验时250毫升的烧杯中蒸馏水的温度(摄氏度)；ρ ff-温度为T摄氏度的蒸馏水的密度；P -待测土样的湿密度，精确至0. 01克/立方厘米；ρ g-待测土样的干密度，精确至0. 01克/立方厘米；ρ n-石蜡密度，应事先实测，精确至0. 01克/立方厘米，一般可取0. 92克/立方厘米；ω -待测土样的含水率。实施例中土壤密度测量方法所使用的测量器具及性能参数1.本实用新型所述的土壤密度测量方法中主要测量仪器及性能参数1)型号为Jl 1001-500的物理天平
物理天平规格型号J11001-500最大称量500g分辨率/感重(b)0. 02g游码标尺量程Ig重量约6. 5公斤外形尺寸(长、高、宽)504 χ 479 χ 263 2)型号为LT502的电子天平[0084]
权利要求1.一种土壤密度测量方法中的专用蜡封纸盒，其特征在于，所述的专用蜡封纸盒是一个采用A4复印纸制成的容积在30立方厘米至40立方厘米的长方体，专用蜡封纸盒的长、 宽与高的取值相差小于等于5厘米，专用蜡封纸盒的高度值与长度值和专用蜡封纸盒的高度值与宽度值的值差为0<值差<5厘米，专用蜡封纸盒的里面与外面上分别覆盖了厚度为0.4 0.7毫米的石蜡膜。
2.按照权利要求1所述的土壤密度测量方法中的专用蜡封纸盒，其特征在于，所述的专用蜡封纸盒的长、宽与高分别为3厘米、3厘米与3. 5厘米，专用蜡封纸盒的里面与外面上覆盖的石蜡膜中没有气泡。
专利摘要本实用新型公开了一种土壤密度测量方法中的专用蜡封纸盒。专用蜡封纸盒是一个采用A4复印纸制成的容积在30立方厘米至40立方厘米的长方体，专用蜡封纸盒的长、宽与高的取值相差小于等于5厘米，长与宽的取值也可以相等，专用蜡封纸盒的高度值分别大于专用蜡封纸盒的长度值和宽度值，即专用蜡封纸盒的高度值与长度值和专用蜡封纸盒的高度值与宽度值的值差为0＜值差≤5厘米。专用蜡封纸盒的里面与外面上分别覆盖了厚度为0.4～0.7毫米的石蜡膜，专用蜡封纸盒的里面与外面上覆盖的石蜡膜中没有气泡。本实用新型实施例中所采用的专用蜡封纸盒的长、宽与高分别为3厘米、3厘米与3.5厘米。
文档编号B65D5/56GK202175247SQ20112006790
公开日2012年3月28日 申请日期2011年3月15日 优先权日2011年3月15日
发明者孙博华, 李静, 赵健 申请人:吉林大学