石料物理性質試驗——密度實驗(真密度)

石料的密度又稱真實密度，是在規(guī)定條件（105℃±5℃烘至恒重，溫度20℃）下，單位真實體積（不含孔隙體積）石料的品質（g/cm³），是石料的物理常數之一，也是石料孔隙率計算的參數之一。密度大小取決于造巖礦物種類、巖石的組織結構等。石料的密度越大，其工程性能越好，一般工程用石料的密度在2.5～3.1 g/cm³。石料密度用（1）李氏密度瓶、（2）（比重瓶法）測定，李氏瓶法是按“置換”原理，用煤油置換出知質量的石粉的實體體積。

一、試驗目的：

本試驗是測定含有水溶性礦物成份石料在規(guī)定溫度下烘干至恒重時，石料礦質單位體積(不含開口與閉口孔隙)的質量，并為計算石料孔隙率提供依據。

二、主要儀器設備、用具：

（1）李氏瓶：容積為220~250mL，帶有長約18~20㎝、直徑約1㎝的*，*上有刻度讀數，至0.1mL。（2）軋石機;(3)、烘箱；（4）天平(稱量500g感量0.01g)；（5）球磨機、（6）量筒、（7）研缽、（8）漏斗、（9）溫度計、（10）小勺、（11）抽氣機、（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：測定密度時，需在相同溫度下得到兩次讀數，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上初碎(或手工初碎)，再置于球磨機中進一步磨碎，然后用研缽研細，使之全部粉碎成能通過0.25㎜篩子的石粉。

四、試驗步驟：

（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*次讀數V₁，準確至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(以彎液面的下部為準)；再將李氏比重瓶置于t℃恒溫水槽內，使刻度部分浸入水中(水溫必須控制在李氏比重瓶標定刻度時的溫度)，恒溫0.5h，記下*次讀數V₁，準確至0.05mL。

（3）仔細擦凈瓶；

從恒溫水槽中取出李氏比重瓶，用濾紙將李氏比重瓶內零點起始讀數以上的沒有煤油的部分仔細擦凈。

（4）準確稱出質量(m₁) (至0.001g)

準確稱出冷卻后的瓷皿加石粉的合質量 (m₁) (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)，在傾注時勿使石粉粘附于液以上的瓶頸內壁上。搖動李氏比重瓶，排去其中的空氣，或用抽氣機抽氣，至液體不再發(fā)生氣泡時為止。再放入恒溫水槽，在相同溫度下(與*次讀數時的溫度相同)恒溫0.5h記下第二次讀數。V₂準確稱出瓷皿加剩余石粉的合品質m_{2 。}

五、結果整理：(1)計算石料的密度，至0.01g/㎝³：

式中：ρ——石料密度，g/㎝³；

m_{1______}試驗前石粉加瓷皿的合品質，g；

m_{2————}試驗后剩余石粉加瓷皿的合品質，g；

V——被石粉所排開的液體體積，即第二次讀數(V₂)－*次讀數(V₁) cm³。

(2)、以兩次試驗結果的算術平均值作為測定值，如兩次試驗結果之差大于0.02 g/㎝³時，應重新取樣進行試驗。

【注意事項】

（1）該方法適合測定如水泥、石灰、粉煤灰等任何粉狀材料的密度。

（2）鐵屑用磁鐵吸凈：密度試驗要將石料磨成石粉，石粉中的鐵屑在烘干前必須用磁鐵吸干凈，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盡量減少石粉飛揚和散落，同時加入速度不能快，加一勺等下落到瓶底后再加下一勺，否則將會出現堵塞的情況。

（4）清理；石粉加畢后 ，應將漏斗上、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：試驗中如出現石粉粘在密度瓶內壁上的情況，說明石粉未干，或煤油中含有水分，或密度瓶不干凈，應找出原因重新試驗。

（6）清洗干凈保存：試驗完后，密度瓶用煤油清洗干凈保存，不*水清洗，若用水清洗再試驗前必須烘干。

石料物理性質試驗——毛體積密度試驗(靜水稱量法)

     在規(guī)定條件（105℃±5℃烘至恒重，稱空氣中質量，吸飽水后稱水中質量）下，單位毛體積（含礦實體體積、開口和閉口孔隙體積，即試件外輪廓包圍的體積）石料的質量稱為毛體積密度（g/cm³）。毛體積密度是石料的物理常數之一，也是石料孔隙率計算的參數之一。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定。對遇水崩解、溶解、膨脹或較松軟的石料應采用封臘法。

一、目的和適用范圍：測定石料單位體積固體材料的質量。起水化反應不宜用本法。

（1）測定石料在干燥狀態(tài)下包括孔隙在內的單位體積固體材料的質量。

（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定密度。

二、儀器設備：試件加工設備：切石機、鉆石機、磨平機及小錘等。

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。

靜水力學天平：平衡盤、吊鉤、吊網、盛水溶器等。

三、試樣：制備編號。

將石料試樣錘打成粒徑約50mm的不規(guī)則形狀試件至少3快或將石料試樣制成邊長50mm立方體試件(或直徑與高均為50mm的圓柱體試件)3個，沖洗干凈，注明編號備用。

四、試驗步驟：

（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，烘干時間一般12~24h，取出試件置于干燥器內冷卻至室溫。

（2）稱量m，至0.01g。

從干燥齊內取出試件，放在天平上稱量m，至0.01g(本試驗稱量皆同此).

（3）試件浸水48h。

將稱量后的試件置于盛水容器內，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，立即稱其質量m₁。

（5）再稱得吸水飽和后試件水中的品質m₂。

五、結果整理：石料毛體積密度按下式計算，至0.01g/cm³；

       式中：ρ_h——石料毛體積密度，g/cm³；

m——烘干至恒重時的試件品質，g；

V——石料體積，cm³；

m_{1————}面干吸水飽和試件在空氣中的質量，g；

m₂——面干吸水飽和試件在水中的品質，g；

         ——水的密度，計算時取1 g/cm³。

組織均勻的巖石，其密度應為3個試件測得結果之平均值；組織不均勻的巖石，其密度應記錄zui大值與zui小值。

計算：石料的面干飽和水密度和表觀密（視密度）度可按下式：

      (1)              (2)

表觀密度(視密度)：

符號意義同上；

【注意事項】

(1)試樣必須烘干至恒重，一般烘干時間不少于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，但據比較試驗結果，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。

石料物理性質試驗——毛體積密度試驗(蠟封法)

一、目的及適用范圍：

測定石料在干燥狀態(tài)下包括孔隙在內的單位體積固體材料的質量。

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定。

二、儀器、材料：靜水力天平、平蘅盤、吊網、盛水容器等。石蠟(密度一般為0.93g/cm³)。

三、試樣：制備編號。

將石料試樣錘打成粒徑約50mm的不規(guī)則形狀試件至少3快或將石料試樣制成邊長50mm的立方體試件（或直徑與高均為50mm圓柱體試件）3個，沖洗干凈，注明編號備用。

四、試驗步驟：

（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，烘干時間一般為12～24h，取出置于干燥器內冷卻至室溫。

（2）稱其質量m,（至0.01g/cm³）。

從干燥器中取出試件，放在天平上稱其質量m,（至0.01g/cm³）。

（3）稱出涂有石蠟試件的品質m₁。

將石蠟加熱熔化，至稍高于熔點(一般石蠟熔點在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，冷卻后準確稱出涂有石蠟試件的品質m₁。

（4）將涂有石蠟的試件系于天平上，稱出其在水中的品質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量。檢查此時蠟封試件的質量是否大于浸水前的質量m₁如超過0.05g時，說明試件蠟封不好，水以浸入試件，應取件重新測定。

五、結果整理：石料毛體積密度按式計算，0.01g/m³；

式中：ρ_h——石料毛體積密度，g/cm³；

m——烘干至恒重時的試件品質，g；

m₁——涂石蠟后的試件在空氣在中的質量，g；

m₂——涂石蠟后的試件在水中的品質，g；

ρ_p——石蠟的密度，g/m³；0.92/cm^3.

ρ_w——水的密度，計算時取1g/cm³

1、組織均勻的巖石，其密度應為3個試件結果之平均值；2、組織不均勻的巖石，密度應記錄zui大值于zui小值。

石料物理性質試驗

飽水率試驗(真空法)

一、       試驗目的：測定石料的飽水率。

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zui大吸水質量占烘干石料試件質量的百分率。

二、儀器設備： 1試件加工設備：切石機、鉆石機、磨平機及小錘等。

2工業(yè)天平：稱量500g，感量0.01g。

3抽氣設備：抽氣機、水銀壓力計、真空干燥器、凈氣瓶。

三、試樣：制備編號。

將石料試樣制成直徑和高均為50mm的圓柱或邊長為50mm的正方體試件；(如采用不規(guī)則試件，其邊長不得小于40mm---60mm，)每組試件至少3個，石質組織不均勻者，每組試件不少于5個。用毛刷將試件洗滌干凈，并用不易被水浸褪掉的顏料編號；對有裂紋的試件應棄之不用。

四、試驗步驟：

1、烘至恒重，冷卻至室溫，稱其質量m₁至0.01g(后皆同)。

將試件放入溫度為105±5℃的烘箱內烘至恒重，烘干時間一般為12~24h,取出置于干燥器內冷卻至室溫，稱其質量m₁，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，開動抽氣機，使產生20mmHg之真空，保持此真空狀態(tài)直至無氣泡發(fā)生時為止(不少于4h)。關上抽氣機，在水中保持試件2h。擰開真空干燥器的開關，取出試件，用濕紗布擦去表面水分，立即稱其質量m₂。

五、結果整理：

用下式計算石料吸水率，至0.01%：

式中：w_x——石料吸水率，%；

m₁——烘至恒重時的試件品質，g；

m₂——吸水至恒重時的試件品質，g。

1、組織均勻的試件，取3個試件試驗結果的平均值作為測定值；2、組織不均勻的，則取5個試件試驗結果的平均值作為測定值。

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