石料物理性質(zhì)與密度測(cè)試

二、主要儀器設(shè)備、用具：
（1）李氏瓶：容積為220~250mL，帶有長(zhǎng)約18~20㎝、直徑約1㎝的細(xì)頸，細(xì)頸上有刻度讀數(shù)，準(zhǔn)確至0.1mL。
（2）軋石機(jī)；（3）烘箱；（4）天平(稱量500g感量0.01g)；（5）球磨機(jī)、（6）量筒、（7）研缽、（8）漏斗、（9）溫度計(jì)、（10）小勺、（11）抽氣機(jī)、（12）礦物油(煤油)：無水，使用前需過濾，并抽去煤油中的空氣(或手搖排氣)。瓷皿、濾紙、干燥器、0.25㎜篩等。（13）恒溫水槽：測(cè)定密度時(shí)，需在相同溫度下得到兩次讀數(shù)，因此需備恒溫水槽或其它保持恒溫的盛水玻璃容器，恒溫容器應(yīng)能保持在(t℃±1℃)t=20刻度線。
 

三、試樣制備：初碎、過0.25㎜篩子。
    取代表性巖石試樣在小型軋石機(jī)上初碎(或手工初碎)，再置于球磨機(jī)中進(jìn)一步磨碎，然后用研缽研細(xì)，全部粉碎成能通過0.25㎜=250μm篩子的石粉。60目
 

四、試驗(yàn)步驟：
（1）稱取100g，烘至恒重，冷卻至室溫備用。
    用瓷皿稱取石粉100g，置于105℃±℃的烘箱中烘至恒重，烘干時(shí)間一般為6~12h，然后置于干燥器中冷卻至室溫備用。
（2）將煤油灌入瓶中至零刻度線以上，置于t℃恒溫水中，恒溫0.5h，記下第一次讀數(shù)V1，準(zhǔn)確至0.05mL。
    將抽去空氣的煤油灌入李氏比重瓶中至零刻度線以上，并讀取起始讀數(shù)(以彎液面的下部為準(zhǔn))；再將李氏比重瓶置于t℃恒溫水槽內(nèi)，使刻度部分浸入水中(水溫務(wù)必控制在李氏比重瓶標(biāo)定刻度時(shí)的溫度)，恒溫0.5h，記下第一次讀數(shù)V1，準(zhǔn)確至0.05mL。
（3）仔細(xì)擦凈瓶；
    從恒溫水槽中取出李氏比重瓶，用濾紙將李氏比重瓶?jī)?nèi)零點(diǎn)起始讀數(shù)以上的沒有煤油的部分仔細(xì)擦凈。
（4）準(zhǔn)確稱出質(zhì)量(m1) (準(zhǔn)確至0.001g)
    準(zhǔn)確稱出冷卻后的瓷皿加石粉的合質(zhì)量 (m1) (準(zhǔn)確至0.001g)，用牛骨勺小心地將石粉通過漏斗裝入瓶中，使液面上至20mL刻度處(或略高于20mL刻度處)，在傾注時(shí)勿使石粉粘附于液以上的瓶頸內(nèi)壁上。搖動(dòng)李氏比重瓶，排去其中的空氣，或用抽氣機(jī)抽氣，至液體不再發(fā)生氣泡時(shí)為止。再放入恒溫水槽，在相同溫度下(與第一次讀數(shù)時(shí)的溫度相同)恒溫0.5h記下第二次讀數(shù)。V2準(zhǔn)確稱出瓷皿加剩余石粉的合品質(zhì)m2 。
 

五、結(jié)果整理：

(1)計(jì)算石料的密度，準(zhǔn)確至0.01g/㎝³：
式中：     ρt=（m1- m2）/（v1- v2）（g/cm3）
ρ——石料密度，g/㎝³；
m1______試驗(yàn)前石粉加瓷皿的和質(zhì)量，g；
m2———試驗(yàn)后剩余石粉加瓷皿的和質(zhì)量，g；
V——被石粉所排開的液體體積，即第二次讀數(shù)(V2)－第一次讀數(shù)(V1) cm³。
(2)、以兩次試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值作為測(cè)定值，如兩次試驗(yàn)結(jié)果之差大于0.02 g/㎝³時(shí)，應(yīng)重新取樣進(jìn)行試驗(yàn)。
【注意事項(xiàng)】
（1）該方法適合測(cè)定如水泥、石灰、粉煤灰等任何粉狀材料的密度。
（2）鐵屑用磁鐵吸凈：密度試驗(yàn)要將石料磨成石粉，石粉中的鐵屑在烘干前務(wù)必用磁鐵吸干凈，但瀝青混合料用礦粉則不必。
（3）慢裝料：在向密度瓶中加入石粉過程中應(yīng)盡量減少石粉飛揚(yáng)和散落，同時(shí)加入速度不能快，加一勺等下落到瓶底后再加下一勺，否則將會(huì)出現(xiàn)堵塞的情況。
（4）清理；石粉加畢后 ，應(yīng)將漏斗上、密度瓶口上的石粉用毛筆及其它合適工具清理入密度瓶中。
（5）分析粘壁原因：試驗(yàn)中如出現(xiàn)石粉粘在密度瓶?jī)?nèi)壁上的情況，說明石粉未干，或煤油中含有水分，或密度瓶不干凈，應(yīng)找出原因重新試驗(yàn)。
（6）清洗干凈保存：試驗(yàn)完后，密度瓶用煤油清洗干凈保存，不必用水清洗，若用水清洗再試驗(yàn)前務(wù)必烘干。

毛體積密度試驗(yàn)(靜水稱量法)
    在規(guī)定條件下（105℃±5℃烘至恒重，稱空氣中質(zhì)量，吸飽水后稱空氣中質(zhì)量與水中質(zhì)量）。單位毛體積（含實(shí)體體積、開口和閉口孔隙體積，即試件外輪廓包圍的體積）之石料的質(zhì)量稱為毛體積密度（g/cm³）。毛體積密度是石料的物理常數(shù)之一，也是石料孔隙率計(jì)算的參數(shù)之一。毛體積密度越大，石料孔隙率越小，工程性能越好。毛體積密度用水中稱量法測(cè)定。對(duì)遇水崩解、溶解、膨脹或較松軟的石料應(yīng)采用封臘法。
 

測(cè)定石料單位體積之固體材料的質(zhì)量。起水化反應(yīng)不宜用本法。
（1）測(cè)定石料在干燥狀態(tài)下包括孔隙在內(nèi)的單位體積之固體材料的質(zhì)量。
（2）遇水崩解、易溶和有干縮濕脹性的松軟石料不宜用靜水稱量法測(cè)定密度。
試件加工設(shè)備：切石機(jī)、鉆石機(jī)、磨平機(jī)及小錘等。
工業(yè)天平：稱量500g，感量0.01g。
烘箱：能使溫度控制在105±5℃的范圍內(nèi)。
靜水力學(xué)天平：平衡盤、吊鉤、吊網(wǎng)、盛水溶器等。
 

三、試樣：
    將石料試樣錘打成粒徑約50mm的不規(guī)則形狀試件至少3快或?qū)⑹显嚇又瞥蛇呴L(zhǎng)50mm立方體試件(或直徑與高均為50mm的圓柱體試件)3個(gè)，沖洗干凈，注明編號(hào)備用。
步驟：
（1）烘至恒重，冷卻至室溫。
將試件放入烘箱，在105±5℃下烘至恒重，烘干時(shí)間一般12~24h，取出試件置于干燥器內(nèi)冷卻至室溫。
（2）稱量m，準(zhǔn)確至0.01g。
從干燥齊內(nèi)取出試件，放在天平上稱量m，準(zhǔn)確至0.01g
（3）試件浸水48h。
    將稱量后的試件置于盛水容器內(nèi)，先注水至試件高度的1/4處，以后每隔2h分別注水至試件高度的1/2和3/4，6h后將水加至高出試件頂面20mm以上，以利試件內(nèi)空氣出。試件全部被水淹沒后再自由吸水48h。
（4）取出浸水試件，用濕布擦去試件表面水分，立即稱其質(zhì)量m1。
（5）再稱得吸水飽和后試件水中的品質(zhì)m2。
 

五、結(jié)果整理：石料毛體積密度按下式計(jì)算，準(zhǔn)確至0.01g/cm³；
式中：
ρh＝m×ρ/(m1－m2)＝m×ρ/v    
ρh——石料毛體積密度，g/cm³；
m——烘干至恒重時(shí)的試件品質(zhì)，g；
V——石料體積，cm³；
m1————面干吸水飽和試件在空氣中的質(zhì)量，g；
m2——面干吸水飽和試件在水中的質(zhì)量，g；
ρ——水的密度，計(jì)算時(shí)取1 g/cm3。

表觀密度(視密度)：
(1)試樣務(wù)必烘干至恒重，一般烘干時(shí)間不少于12h。
(2)宜于采用規(guī)則試樣：試樣可以采用規(guī)則試樣，也可以采用不規(guī)則試樣，但據(jù)比較試驗(yàn)結(jié)果，規(guī)則試樣的密度略大于不規(guī)則試樣，所以雖規(guī)定可以采用不規(guī)則試樣，但傾向采用規(guī)則試樣。

毛體積密度試驗(yàn)(蠟封法)
    測(cè)定石料在干燥狀態(tài)下包括孔隙在內(nèi)的單位體積之固體材料的質(zhì)量。
    本法宜用于遇水崩解、溶解和干縮濕脹性松軟石料的密度測(cè)定。
 

二、儀器、材料：靜水力天平、平蘅盤、吊網(wǎng)、盛水容器等。
石蠟(密度一般為 0.93g/cm³)。
試樣：將石料試樣錘打成粒徑約50mm的不規(guī)則形狀試件至少3快或?qū)⑹显嚇又瞥蛇呴L(zhǎng)50mm的立方體試件（或直徑與高均為50mm圓柱體試件）3個(gè)，沖洗干凈，注明編號(hào)備用。
步驟：
（1）烘至恒重，冷卻至室溫。
將試件放入烘箱，在105±5℃下烘至恒重，烘干時(shí)間一般為12～24h，取出置于干燥器內(nèi)冷卻至室溫。
（2）稱其質(zhì)量m,（準(zhǔn)確至0.01g/cm³）。
從干燥器中取出試件，放在天平上稱其質(zhì)量m,（準(zhǔn)確至0.01g/cm³）。
（3）稱出涂有石蠟試件的品質(zhì)m1。
將石蠟加熱熔化，至稍高于熔點(diǎn)(石蠟熔點(diǎn)在55-58℃)，用軟毛刷在石料試件表面涂上一層厚度不大于1mm的石蠟層，冷卻后準(zhǔn)確稱出涂有石蠟試件的質(zhì)量m1。
（4）將涂有石蠟的試件系于天平上，稱出其在水中的質(zhì)量m2。
（5）檢查試件。
    擦干試件表面的水分，在空氣中重新稱取蠟封試件的質(zhì)量。檢查此時(shí)蠟封試件的質(zhì)量是否大于浸水前的質(zhì)量m1如超過0.05g時(shí)，說明試件蠟封不好，水以浸入試件，應(yīng)取件重新測(cè)定。

五、結(jié)果整理：石料毛體積密度按式計(jì)算，準(zhǔn)確0.01g/m³；
　　　　　　　　　　m
ρh＝--------------------------------
　　　(m1－m2)/ ρw  －(m1－m)/ ρp
ρh——石料毛體積密度，g/cm³；
m——烘干至恒重時(shí)的試件品質(zhì)，g；
m1——涂石蠟后的試件在空氣在中的質(zhì)量，g；
m2——涂石蠟后的試件在水中的品質(zhì)，g；
ρp——石蠟的密度，g/m³；0.92/cm3.
ρw——水的密度，計(jì)算時(shí)取1g/cm³

石料物理性質(zhì)試驗(yàn): 飽水率試驗(yàn)(真空法)
測(cè)定石料的飽水率:
石料飽水率是指石料在常溫(20±2℃)和真空(真空度為20mmHg)條件下的更加大吸水質(zhì)量占烘干石料試件質(zhì)量的百分率。
1、試件加工設(shè)備：切石機(jī)、鉆石機(jī)、磨平機(jī)及小錘等。
2、工業(yè)天平：稱量500g，感量0.01g。
3、抽氣設(shè)備：抽氣機(jī)、水銀壓力計(jì)、真空干燥器、凈氣瓶。
試樣：
    將石料試樣制成直徑和高均為50mm的圓柱或邊長(zhǎng)為50mm的正方體試件；(如采用不規(guī)則試件，其邊長(zhǎng)不得小于40mm-60mm，)每組試件至少3個(gè)，石質(zhì)組織不均勻者，每組試件不少于5個(gè)。用毛刷將試件洗滌干凈，并用不易被水浸褪掉的顏料編號(hào)；對(duì)有裂紋的試件應(yīng)棄之不用。
步驟：
1、烘至恒重，冷卻至室溫，稱其質(zhì)量m1準(zhǔn)確至0.01g
    將試件放入溫度為105±5℃的烘箱內(nèi)烘至恒重，烘干時(shí)間一般為12~24h,取出置于干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱其質(zhì)量m1，準(zhǔn)確至0.01g(后皆同)。
2、將試件置于真空干燥器中，注入水，稱其品質(zhì)m2。
    將稱量后的試件置于真空干燥器中，注入清水，水面高出試件頂面20mm以上，開動(dòng)抽氣機(jī)，使產(chǎn)生20mmHg之真空，保持此真空狀態(tài)直至無氣泡發(fā)生時(shí)為止(不少于4h)。關(guān)上抽氣機(jī)，在水中保持試件2h。擰開真空干燥器的開關(guān)，取出試件，用濕紗布擦去表面水分，立即稱其質(zhì)量m2。
 

五、結(jié)果整理：
用下式計(jì)算石料吸水率，準(zhǔn)確至0.01%：
wx％＝(m2－m1)/m1×100
wx——石料吸水率，%；
m1——烘至恒重時(shí)的試件品質(zhì)，g；
m2——吸水至恒重時(shí)的試件品質(zhì)，g。