在研究土壤的微結構形貌時, 要求土壤樣品必須乾燥。但是土壤乾燥容易導致粘性土隨著含水率的減少, 其微結構也會發生變化, 體積縮小。而常規的乾燥方法, 如風乾法、烘乾法、置換法、凍幹法。下面和大家一起討論下,土壤樣品凍幹與傳統乾燥方法區別。
第一種是風乾法:由於在常溫下孔隙中液體表面張力大, 常引起土樣收縮開裂, 土顆粒重新排列, 孔隙狀態發生變化。
第二種是烘乾法:由於土樣中水分遷移時分子應力分布不均勻而產生裂隙和體積收縮, 在高溫狀態下還可發生土顆粒間的物理化學作用。
第三種是置換法:即用表面張力低的溶液(如乙醇或丙酮) 置換孔隙中的水溶液, 然後再使其自然蒸發乾燥。由於置換過程也會使土樣發生一些變形, 再加上置換液本身有一定的表面張力, 因此效果也不佳。
第四種是凍幹法:由上,可看出常規的風乾法、烘乾法、置換法都存在使樣品體積收縮、改變土微結構狀態的缺陷。土壤凍幹是通過冷凍乾燥機設備在低溫下,使土樣中的液態水變成非結晶態冰, 不產生體積膨脹, 然後在低溫真空條件下讓水分升華排出, 使得土壤樣品乾燥。

因為水的三種相態在一定條件下存在平衡關係, 水的三相點壓力為610.5Pa 、溫度為0.0098 ℃, 在壓力低於三相點壓力時, 固態的冰可升華為水氣。所以通過凍幹方法讓土中的水快速變成不具膨脹性的非結晶態冰, 體積不變,然後使樣品保持低溫狀態, 在凍幹室與排氣口之間的溫差和真空壓力下使水分不斷升華, 樣品逐漸被乾燥。