土壤粒度分析及土性常数测定干法制样标准规程（D421-85）

📋 概述与适用范围

本标准编号为D421-85（2007年重新批准），由美国材料与试验协会土壤与岩石委员会（D18）下属的质地、塑性与密度特性分委会（D18.03）直接制定。首次批准于1935年，是土壤试验领域最基础的样品制备标准之一。全称为“用于粒度分析和土性常数测定的土壤样品干法制备标准规程”。本标准规定了从现场采集的土壤样品，经过风干、研磨、筛分等工序，制备成适用于粒度分布测定以及液限、塑限、离心含水当量、体积收缩等土性常数测试试样的标准方法。适用范围明确：当风干处理对测试结果无显著影响，或测试规范要求以风干试样为基准时方可采用。若风干会导致土性改变（如有机质土或高塑性粘土），则必须选择湿法制备规程（D2217）。本标准不涉及所有安全细节，用户需根据实际情况制定安全方案，并遵守法规。

⚙️ 试验原理与方法

本规程的核心原理是在不破坏土壤原生颗粒的前提下，通过风干降低含水率使团聚体易于分散，然后利用橡胶杵的弹性作用将团聚体破碎为单独颗粒，再通过标准筛进行粒径分级。试验设备包括：感量0.1克的天平、带橡胶覆盖捣槌的研钵、符合美国材料与试验协会E11标准（金属丝网筛规格）的4号（4.75毫米）、10号（2.00毫米）、40号（425微米）筛网，以及用于分样的四分法工具或分样器。

样品制备具体步骤：将现场土壤平铺在盘中，在室温下自然风干至质量恒定；然后将全部风干样品放入研钵，使用橡胶杵捣碎团聚块，注意只捣不磨；接着采用四分法或分样器选取代表性试样。对于粒度分析，需取出能够通过10号筛的土样，砂性土不少于115克，粉土或粘土不少于65克。对于土性常数测试，则需要通过40号筛的土样共220克，具体分配见技术参数表。之后将所选试样称量（作为总试样质量，未扣除吸湿水），用10号筛进行初次筛分；筛上部分放回研钵再捣碎后再次筛分，直至筛上物基本为单独粗颗粒；最后将筛上部分冲洗去除粘附的细粒，干燥后称量，记录为砾石质量。

📊 技术参数与指标

标准中明确规定了所用筛网的规格、不同测试要求的试样用量等关键技术参数，汇总如下：

注：筛网须符合E11标准对金属丝网筛的规定。

粒度分析需过10号筛（2.00毫米）的材料。

以上材料均需通过40号筛（425微米）。

🔬 工程应用与注意事项

本规程是岩土工程实验室的核心基础方法，广泛应用于土壤分类、路基填料评价、农业土壤分析等场景。通过干法制备的试样可用于确定土的粒度分布曲线、液塑限指标、收缩性及持水特性，进而评判土体的工程性质。在实际应用中需注意以下几点：第一，风干过程必须在室温下进行，严禁烘箱加热，以免不可逆地改变粘性土性质；第二，四分法取样前必须将土样充分混合，防止粗细颗粒分离；第三，筛分时间应足够长，手工筛时建议每层至少筛1分钟，直至每分钟通过量不超过总量的1%；第四，对含有大量大于4号筛粒径的样品，应先过4号筛并记录粗粒质量，然后按标准处理；第五，质量控制方面，应定期用标准砂检查筛网精度，每批试验至少安排10%的平行样用于数据可靠性验证。

❓ 常见问题解答