第三章 試驗方法
3.2 試料之物理性質及植生試驗方法
3.2.1 物理性質試驗方法
一 一
一、、、、乾燥試驗方法乾燥試驗方法乾燥試驗方法乾燥試驗方法
因出廠污泥之含水量甚高，於處理上的首要作業是透過乾燥作業 降低其含水量，以利搬運及資源化。本計劃施行高溫烘乾及曝曬兩種 乾燥試驗，觀察乾燥時間與含水量之關係；並定義兩種含水量之表示 方法，即含水率(Water content rate)=(水重量÷含水污泥重)、含水比 (Moisture content)=(水重量÷乾污泥重），於環境工程領域慣用「含水 率」，而於土木工程領域則慣用「含水比」。
於高溫烘乾方面，係將污泥裝入小盤並置入恆溫 100 之烘箱 裡，每隔 1hr 量測一次含水量；圖 3.5 為出廠污泥，圖 3.6 為完全乾 燥後之污泥。另一方面，於實務上，污泥量大往往無法以機械烘乾，
而曝曬則是最經濟的降低含水量方法。曝曬之天候狀態為「有太陽照 射」，將污泥土樣散舖於大盤裡接受日照，落日後或陰雨天則用帆布
年 4 月 9 日終於 2008 年 5 月 13 日，期間之溫度=24~36 、溼度
=50~94%；曝曬累積時間中每隔約 7 小時量測一次含水量。圖 3.7、
圖 3.8 及圖 3.9 分別為不同曝曬日期之土樣外觀狀態。
圖 3.5 烘箱乾燥前之出廠污泥
圖 3.6 完全烘乾後之污泥
圖 3.7 曝曬初始之出廠污泥(2008,04,09)
圖 3.8 曝曬過程之污泥(2008,05,02)
圖 3.9 曝曬結束之污泥(2008,05,14)
二 二 二
二、、、、比重試驗方法比重試驗方法比重試驗方法比重試驗方法
比重(Specific Gravity)定義為該材料之單位重與水單位重之比 值；吾人得藉測定土樣之比重
G
s，使用土壤三相體之重量與體積關 係，計算其孔隙比（e = [( G
s⋅ γw) / γd] − 1
）、飽和度S
（S ⋅ e = G
s ⋅ w
）；
] − 1
）、飽和度S
（S ⋅ e = G
s⋅ w
）；γ
w為水單位重、γ
d為土壤乾單位重（γ
d= γ /( 1 + w )
）、γ
為土壤單位 重、w為土壤含水量。茲依據ASTM-D854
，取通過10
號篩的氣乾土樣約
0.5 N
烘乾又氣乾後，以四分法再分取約0.15 N
的土裝入比重瓶裡進行試驗。見圖
3.10
，此試驗之注意項項為：1.
加水到能蓋過比重瓶之土壤為原則。2.
應緩慢將水沿著玻璃棒順流而下，以免產生氣泡。3.
加熱含土樣之比重瓶時，注意沸騰時勿讓土樣殘留於瓶口處，且 要不停的搖晃瓶子，確實使空氣能排出。4.
試驗過程中，盡量將氣泡排除，以免誤差過大。5.
做3
組試驗，取較接近的2
個數據之平均值為該試樣比重。圖
3.10
比重試驗情形三 三 三
三、、、、稠度試驗方法稠度試驗方法稠度試驗方法稠度試驗方法
因含水量變化而改變土體狀態（液性、塑性、半固體、固體）之 性質稱稠度；吾人分別依
ASTM D-4318
及ASTM-D427
規範求試料 之液性限度LL（見圖3.11
）及塑性限度PL
。LL
為土壤在一特定之 擾動狀態下能發生流動之最小含水量；土壤之含水量達到LL
時，表 其孔隙已完全被水所充滿具液狀性，而可藉本身之重量流動，此時凝 聚力與內摩擦力將遽降，土體完全喪失穩定；一般而言，LL
越大之 土壤，其可塑性、壓縮性大。另一方面，PL
為土壤具可塑性之最低 含水量，PL
值於粘土、膠體土等頗大，於粉土小，於砂、雲母則無 塑性。由粉粘土含量F
及LL
、PL
所衍伸出來的其他參數為塑性指數（
PI = LL − PL )
、液性指數（LI = ( − w PL ) / PI
）、活性（A = PI / F
） 等，並由圖2.2
可知土壤固化材之選擇，也是經由土壤篩分析及PI
值 以評估其適用性。施行液性限度試驗之注意事項為：
1.
準備試料時，烘乾土之溫度不可超過60
o，以免土粒裂解或膠結成 塊破壞吸附水層；膠結成團塊者應予揉散。2.
加水拌土要均勻。3.
各試驗步驟應盡量快速，以免結果發生偏差。4.
應各由同一人敲打讀數及看土壤接縫是否達到12.5
mm。5.
試驗次數宜4
次以上，含水量由低到高變化。施行塑性限度試驗之注意事項為：
1.
加水拌土要均勻，初始含水量宜略小於液性限度。2.
土壤揉搓過程中，壓力應一致。3.
由於要搓出直徑3
mm的土條而且要斷成很多段甚困難，因此水分控制甚重要，且應耐心、細心的做。
圖
3.11
液性限度試驗情形四 四 四
四、、、、粒徑分布試驗方法粒徑分布試驗方法粒徑分布試驗方法粒徑分布試驗方法
茲 以 篩 分 析 法 求 試 料 之 粒 徑 分 佈 曲 線 ， 其 適 用 於 粒 徑
D
>0.075
mm之土樣，ASTM D-452
為其試驗規範。先依四分法取適量試 樣置入篩網組，以搖篩機震動約15
min.後，分別秤留於各篩網之土樣 重量，據以求其粒徑分布曲線。五 五 五
五、、、、
pH
值值值值試驗方法試驗方法試驗方法 試驗方法污泥含有機質，所考慮的可能再利用途是直接作為植生沃土或經 石灰固化改良後作為工程土方，此兩種用途皆須考慮其所含之氫離子 濃度（或稱pH 值）。。。一般而言，適合植生之土壤為。
5<
pH<9
者，若 土壤較具酸性，則應考慮提高土壤鹼性之改良方法，如添加石灰等。另一方面，影響石灰固化土之因素包含離子交換能力、土壤孔隙 水中之
PH
值、固化材料種類、養護時間等諸多因素。污泥添加石灰 之化學反應會使其pH
值增大，pH
值愈高愈有利於離子交換作用之進行固化效果愈好；反之，如
pH
值較小則固化效果差；基本上，鹼 性土壤的水泥固化效果較佳，一般要求其pH
值大於12.1
。石灰固化 土之pH
值若大於12.1
，則土壤之有機物含量將不會妨礙石灰的固化 功能（PCA, 1970
）。求土壤pH 值所需之儀器為
pH
值測定儀、天秤、烘箱及塑膠瓶、燒杯等；參閱圖
3.12
，其試驗步驟如下(NIEA S-410.61C
規範或ASTM D-2976
規範)
：1.
以蒸餾水清洗pH
值測定儀後，擦乾洗淨並校正之。2.
取通過40
號篩之氣乾試料25 g
置入容量150 ml
塑膠瓶內，加入適 量蒸餾水鎖緊瓶蓋搖動使成為濃稠液。3. 15
分鐘後將濃稠液移入燒杯內，以測定儀量其pH 值。圖