石料物理性质与密度测试

石料物理性质：
真密度实验：李氏密度瓶法
    石料的密度又称真实密度，是在规定条件105℃±5℃时烘干至恒重，再冷却至温度20℃）下，石料单位真实体积（不含孔隙体积）的质量（g/cm3）。真密度是石料的物理常数之一，也是石料孔隙率计算的参数之一。
加注：P％＝(1－(ρb / ρt))×100％

密度大小取决于造岩矿物种类、岩石的组织结构等。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）测定。
李氏瓶法、比重瓶法是按“置换”原理，用煤油置换出质量石粉的实体体积。
 

一、试验目的：
    本试验是测定含有水溶性矿物成份石料在规定温度下烘干至恒重时，石料矿质单位体积(不含开口与闭口孔隙)的质量，并为计算石料孔隙率提供依据。

二、主要仪器设备、用具：
（1）李氏瓶：容积为220~250mL，带有长约18~20㎝、直径约1㎝的细颈，细颈上有刻度读数，准确至0.1mL。
（2）轧石机；（3）烘箱；（4）天平(称量500g感量0.01g)；（5）球磨机、（6）量筒、（7）研钵、（8）漏斗、（9）温度计、（10）小勺、（11）抽气机、（12）矿物油(煤油)：无水，使用前需过滤，并抽去煤油中的空气(或手摇排气)。瓷皿、滤纸、干燥器、0.25㎜筛等。（13）恒温水槽：测定密度时，需在相同温度下得到两次读数，因此需备恒温水槽或其它保持恒温的盛水玻璃容器，恒温容器应能保持在(t℃±1℃)t=20刻度线。
 

三、试样制备：初碎、过0.25㎜筛子。
    取代表性岩石试样在小型轧石机上初碎(或手工初碎)，再置于球磨机中进一步磨碎，然后用研钵研细，全部粉碎成能通过0.25㎜=250μm筛子的石粉。60目
 

四、试验步骤：
（1）称取100g，烘至恒重，冷却至室温备用。
    用瓷皿称取石粉100g，置于105℃±℃的烘箱中烘至恒重，烘干时间一般为6~12h，然后置于干燥器中冷却至室温备用。
（2）将煤油灌入瓶中至零刻度线以上，置于t℃恒温水中，恒温0.5h，记下第一次读数V1，准确至0.05mL。
    将抽去空气的煤油灌入李氏比重瓶中至零刻度线以上，并读取起始读数(以弯液面的下部为准)；再将李氏比重瓶置于t℃恒温水槽内，使刻度部分浸入水中(水温务必控制在李氏比重瓶标定刻度时的温度)，恒温0.5h，记下第一次读数V1，准确至0.05mL。
（3）仔细擦净瓶；
    从恒温水槽中取出李氏比重瓶，用滤纸将李氏比重瓶内零点起始读数以上的没有煤油的部分仔细擦净。
（4）准确称出质量(m1) (准确至0.001g)
    准确称出冷却后的瓷皿加石粉的合质量 (m1) (准确至0.001g)，用牛骨勺小心地将石粉通过漏斗装入瓶中，使液面上至20mL刻度处(或略高于20mL刻度处)，在倾注时勿使石粉粘附于液以上的瓶颈内壁上。摇动李氏比重瓶，排去其中的空气，或用抽气机抽气，至液体不再发生气泡时为止。再放入恒温水槽，在相同温度下(与第一次读数时的温度相同)恒温0.5h记下第二次读数。V2准确称出瓷皿加剩余石粉的合品质m2 。
 

五、结果整理：

(1)计算石料的密度，准确至0.01g/㎝³：
式中：     ρt=（m1- m2）/（v1- v2）（g/cm3）
ρ——石料密度，g/㎝³；
m1______试验前石粉加瓷皿的和质量，g；
m2———试验后剩余石粉加瓷皿的和质量，g；
V——被石粉所排开的液体体积，即第二次读数(V2)－第一次读数(V1) cm³。
(2)、以两次试验结果的算术平均值作为测定值，如两次试验结果之差大于0.02 g/㎝³时，应重新取样进行试验。
【注意事项】
（1）该方法适合测定如水泥、石灰、粉煤灰等任何粉状材料的密度。
（2）铁屑用磁铁吸净：密度试验要将石料磨成石粉，石粉中的铁屑在烘干前务必用磁铁吸干净，但沥青混合料用矿粉则不必。
（3）慢装料：在向密度瓶中加入石粉过程中应尽量减少石粉飞扬和散落，同时加入速度不能快，加一勺等下落到瓶底后再加下一勺，否则将会出现堵塞的情况。
（4）清理；石粉加毕后 ，应将漏斗上、密度瓶口上的石粉用毛笔及其它合适工具清理入密度瓶中。
（5）分析粘壁原因：试验中如出现石粉粘在密度瓶内壁上的情况，说明石粉未干，或煤油中含有水分，或密度瓶不干净，应找出原因重新试验。
（6）清洗干净保存：试验完后，密度瓶用煤油清洗干净保存，不必用水清洗，若用水清洗再试验前务必烘干。

毛体积密度试验(静水称量法)
    在规定条件下（105℃±5℃烘至恒重，称空气中质量，吸饱水后称空气中质量与水中质量）。单位毛体积（含实体体积、开口和闭口孔隙体积，即试件外轮廓包围的体积）之石料的质量称为毛体积密度（g/cm³）。毛体积密度是石料的物理常数之一，也是石料孔隙率计算的参数之一。毛体积密度越大，石料孔隙率越小，工程性能越好。毛体积密度用水中称量法测定。对遇水崩解、溶解、膨胀或较松软的石料应采用封腊法。
 

测定石料单位体积之固体材料的质量。起水化反应不宜用本法。
（1）测定石料在干燥状态下包括孔隙在内的单位体积之固体材料的质量。
（2）遇水崩解、易溶和有干缩湿胀性的松软石料不宜用静水称量法测定密度。
试件加工设备：切石机、钻石机、磨平机及小锤等。
工业天平：称量500g，感量0.01g。
烘箱：能使温度控制在105±5℃的范围内。
静水力学天平：平衡盘、吊钩、吊网、盛水溶器等。
 

三、试样：
    将石料试样锤打成粒径约50mm的不规则形状试件至少3快或将石料试样制成边长50mm立方体试件(或直径与高均为50mm的圆柱体试件)3个，冲洗干净，注明编号备用。
步骤：
（1）烘至恒重，冷却至室温。
将试件放入烘箱，在105±5℃下烘至恒重，烘干时间一般12~24h，取出试件置于干燥器内冷却至室温。
（2）称量m，准确至0.01g。
从干燥齐内取出试件，放在天平上称量m，准确至0.01g
（3）试件浸水48h。
    将称量后的试件置于盛水容器内，先注水至试件高度的1/4处，以后每隔2h分别注水至试件高度的1/2和3/4，6h后将水加至高出试件顶面20mm以上，以利试件内空气出。试件全部被水淹没后再自由吸水48h。
（4）取出浸水试件，用湿布擦去试件表面水分，立即称其质量m1。
（5）再称得吸水饱和后试件水中的品质m2。
 

五、结果整理：石料毛体积密度按下式计算，准确至0.01g/cm³；
式中：
ρh＝m×ρ/(m1－m2)＝m×ρ/v    
ρh——石料毛体积密度，g/cm³；
m——烘干至恒重时的试件品质，g；
V——石料体积，cm³；
m1————面干吸水饱和试件在空气中的质量，g；
m2——面干吸水饱和试件在水中的质量，g；
ρ——水的密度，计算时取1 g/cm3。

表观密度(视密度)：
(1)试样务必烘干至恒重，一般烘干时间不少于12h。
(2)宜于采用规则试样：试样可以采用规则试样，也可以采用不规则试样，但据比较试验结果，规则试样的密度略大于不规则试样，所以虽规定可以采用不规则试样，但倾向采用规则试样。

毛体积密度试验(蜡封法)
    测定石料在干燥状态下包括孔隙在内的单位体积之固体材料的质量。
    本法宜用于遇水崩解、溶解和干缩湿胀性松软石料的密度测定。
 

二、仪器、材料：静水力天平、平蘅盘、吊网、盛水容器等。
石蜡(密度一般为 0.93g/cm³)。
试样：将石料试样锤打成粒径约50mm的不规则形状试件至少3快或将石料试样制成边长50mm的立方体试件（或直径与高均为50mm圆柱体试件）3个，冲洗干净，注明编号备用。
步骤：
（1）烘至恒重，冷却至室温。
将试件放入烘箱，在105±5℃下烘至恒重，烘干时间一般为12～24h，取出置于干燥器内冷却至室温。
（2）称其质量m,（准确至0.01g/cm³）。
从干燥器中取出试件，放在天平上称其质量m,（准确至0.01g/cm³）。
（3）称出涂有石蜡试件的品质m1。
将石蜡加热熔化，至稍高于熔点(石蜡熔点在55-58℃)，用软毛刷在石料试件表面涂上一层厚度不大于1mm的石蜡层，冷却后准确称出涂有石蜡试件的质量m1。
（4）将涂有石蜡的试件系于天平上，称出其在水中的质量m2。
（5）检查试件。
    擦干试件表面的水分，在空气中重新称取蜡封试件的质量。检查此时蜡封试件的质量是否大于浸水前的质量m1如超过0.05g时，说明试件蜡封不好，水以浸入试件，应取件重新测定。

五、结果整理：石料毛体积密度按式计算，准确0.01g/m³；
　　　　　　　　　　m
ρh＝--------------------------------
　　　(m1－m2)/ ρw  －(m1－m)/ ρp
ρh——石料毛体积密度，g/cm³；
m——烘干至恒重时的试件品质，g；
m1——涂石蜡后的试件在空气在中的质量，g；
m2——涂石蜡后的试件在水中的品质，g；
ρp——石蜡的密度，g/m³；0.92/cm3.
ρw——水的密度，计算时取1g/cm³

石料物理性质试验: 饱水率试验(真空法)
测定石料的饱水率:
石料饱水率是指石料在常温(20±2℃)和真空(真空度为20mmHg)条件下的更加大吸水质量占烘干石料试件质量的百分率。
1、试件加工设备：切石机、钻石机、磨平机及小锤等。
2、工业天平：称量500g，感量0.01g。
3、抽气设备：抽气机、水银压力计、真空干燥器、净气瓶。
试样：
    将石料试样制成直径和高均为50mm的圆柱或边长为50mm的正方体试件；(如采用不规则试件，其边长不得小于40mm-60mm，)每组试件至少3个，石质组织不均匀者，每组试件不少于5个。用毛刷将试件洗涤干净，并用不易被水浸褪掉的颜料编号；对有裂纹的试件应弃之不用。
步骤：
1、烘至恒重，冷却至室温，称其质量m1准确至0.01g
    将试件放入温度为105±5℃的烘箱内烘至恒重，烘干时间一般为12~24h,取出置于干燥器内冷却至室温，称其质量m1，准确至0.01g(后皆同)。
2、将试件置于真空干燥器中，注入水，称其品质m2。
    将称量后的试件置于真空干燥器中，注入清水，水面高出试件顶面20mm以上，开动抽气机，使产生20mmHg之真空，保持此真空状态直至无气泡发生时为止(不少于4h)。关上抽气机，在水中保持试件2h。拧开真空干燥器的开关，取出试件，用湿纱布擦去表面水分，立即称其质量m2。
 

五、结果整理：
用下式计算石料吸水率，准确至0.01%：
wx％＝(m2－m1)/m1×100
wx——石料吸水率，%；
m1——烘至恒重时的试件品质，g；
m2——吸水至恒重时的试件品质，g。