石子表觀密度簡易檢測新方法探討

趙 清 李 進(jìn) 袁 慧 程 煜

(山西博奧建筑科研檢測有限公司，山西 太原 030025)

石子表觀密度簡易檢測新方法探討

趙 清 李 進(jìn) 袁 慧 程 煜

(山西博奧建筑科研檢測有限公司，山西 太原 030025)

介紹了幾種檢測石子表觀密度的方法，通過比較液體天平法、溢流水槽法和改進(jìn)的廣口瓶法，得出了檢測石子表觀密度的一種新方法——改進(jìn)的廣口瓶法，進(jìn)而探討了該方法對不同粒徑的石子和相同粒徑不同試驗次數(shù)的石子檢測的準(zhǔn)確性，指出改進(jìn)的廣口瓶法是一種更高效、準(zhǔn)確的石子表觀密度檢測方法。

石子，表觀密度，檢測方法

0 引言

在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JGJ 52—2006普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)中，以液體天平法作為石子表觀密度的標(biāo)準(zhǔn)檢測方法，以廣口瓶法作為石子表觀密度的簡易檢測方法。但在實(shí)際中用1 000 mL的廣口瓶作為簡易檢測方法存在一定的問題，比如，廣口瓶口徑不夠大，遇到大石子不容易裝進(jìn)去或倒出來；廣口瓶容量不足，通過試驗1 000 mL的廣口瓶裝5 mm～10 mm的石子最多可以裝1.4 kg，遠(yuǎn)少于標(biāo)準(zhǔn)要求的質(zhì)量數(shù)。

本文針對上述問題，從容器口徑和容器容量兩方面出發(fā)，選用溢流水槽法(溢流水槽的口徑為19.4 cm，高為23.8 cm，并帶有可方便開關(guān)的閥門)和改進(jìn)的廣口瓶法(廣口瓶的容量為2 500 mL)，在確保操作規(guī)范性和試驗準(zhǔn)確性的前提下，通過與標(biāo)準(zhǔn)檢測方法對比尋求一種簡單易行、準(zhǔn)確可靠的替代方法。

1 試驗

1.1 標(biāo)準(zhǔn)檢測方法

1)儀器設(shè)備：液體天平(天津天馬衡基儀器有限公司)；吊籃(直徑和高均為150 mm，由孔徑為2 mm～3 mm孔洞的耐銹蝕金屬板制成)；盛水容器(有溢流孔，并帶有閥門)；烘箱(溫度控制范圍為(105±5)℃)；溫度計(0 ℃～100 ℃)；試驗篩(篩孔公稱直徑為5.00 mm的方孔篩一只)；帶蓋容器(冷卻裝置)；淺盤和毛巾等。

2)試驗方法[1]。a.篩除石子中公稱粒徑小于5.00 mm的顆粒，將篩上顆粒縮分至略大于表1規(guī)定的量的兩倍，用潔凈水洗刷干凈后，分成兩份備用。b.取一份試樣浸入盛水的容器中，容器內(nèi)水面至少高出試樣50 mm。c.浸泡24 h后，將試樣裝入吊籃并移放到帶有可控開關(guān)的溢流水槽(水面至少高出試樣50 mm)，上下升降吊籃以排除氣泡(升降高度為30 mm～50 mm)。d.測量水溫，通過溢流孔控制水面的高度使水面高度與溢流孔齊平，用天平稱取吊籃和試樣在水中的質(zhì)量(m2)。e.提起吊籃，將試樣置于淺盤中，放在(105±5)℃的烘箱中烘干至恒重，隨后移入帶蓋的容器中冷卻至室溫后稱取質(zhì)量(m0)。f.用同樣的方法稱取吊籃在相同溫度的水中的質(zhì)量(m1)。

表1 不同公稱粒徑石子表觀密度試驗試樣所需的最少質(zhì)量

3)表觀密度計算公式：

其中，αt為水的溫度對表觀密度影響的修正系數(shù)。

1.2 溢流水槽法

1)儀器設(shè)備：烘箱(溫度控制范圍為(105±5)℃)；秤(稱量20 kg，感量20 g)；帶有閥門的溢流水槽；試驗篩(篩孔公稱直徑為5.00 mm的方孔篩一只)；毛巾、刷子等。

2)試驗方法：a.篩除試樣中公稱粒徑小于5.00 mm的顆粒，將篩上顆?？s分至略大于表1規(guī)定的量的兩倍，用潔凈水洗刷干凈后，分成兩份備用。b.取一份試樣浸入盛水的容器中，容器內(nèi)水面至少高出試樣50 mm。c.浸泡24 h后，將試樣裝入帶有可控開關(guān)的溢流水槽(此時溢流水槽的閥門關(guān)閉)，注入部分飲用水(水面高度應(yīng)超過試樣)，通過左右搖晃(或攪動)的方法排除試樣之間的氣泡。d.排盡氣泡后，向水槽中繼續(xù)添加飲用水，開啟閥門，通過溢流孔控制水面的高度，當(dāng)水面高度與溢流孔齊平時，關(guān)閉閥門，擦干水槽內(nèi)壁液滴和水槽外水分后，稱取試樣、水和水槽的總質(zhì)量(m1)。e.取出水槽中的試樣倒入淺盤，在(105±5)℃的烘箱中烘干至恒重，隨后將烘干試樣移入帶蓋的容器中冷卻至室溫后稱取質(zhì)量(m0)。f.將水槽洗凈，重新注入飲用水(通過溢流孔控制水面的高度)，擦干水槽內(nèi)壁液滴和水槽外水分后，稱取水和水槽的總質(zhì)量(m2)。

3)表觀密度計算公式：

1.3 改進(jìn)的廣口瓶法

1)儀器設(shè)備：烘箱(溫度控制范圍為(105±5) ℃)；秤(稱量20 kg，感量20 g)；廣口瓶(容量2 500 mL，磨口，并帶玻璃片)；試驗篩(篩孔公稱直徑為5.00 mm的方孔篩一只)；毛巾、刷子等。

2)試驗方法[1]：a.篩除石子中公稱粒徑小于5.00 mm的顆粒，將篩上顆?？s分至略大于表1規(guī)定的量的兩倍，用潔凈水洗刷干凈后，分成兩份備用。b.取一份試樣浸入盛水的容器中，容器內(nèi)水面至少高出試樣50 mm。c.浸泡24 h后，將試樣裝入廣口瓶(裝試樣時，應(yīng)將廣口瓶傾斜放置)，注入部分飲用水(水面高度應(yīng)超過試樣)，用玻璃片覆蓋瓶口，通過上下左右搖晃的方法排除試樣之間的氣泡。d.排盡氣泡后，向瓶中繼續(xù)添加飲用水直至水面凸出瓶口邊緣，用玻璃片緊貼瓶口水面沿瓶口迅速滑行。用毛巾擦干瓶外水分，稱取試樣、水、瓶和玻璃片的總質(zhì)量(m1)。e.取出瓶中的試樣倒入淺盤，在(105±5)℃的烘箱中烘干至恒重，隨后將烘干試樣移入帶蓋的容器中冷卻至室溫后稱取質(zhì)量(m0)。f.將廣口瓶洗凈，重新注入飲用水至水面凸出瓶口邊緣，用玻璃片緊貼瓶口水面，擦干瓶外水分后，稱取水、瓶和玻璃片的總質(zhì)量(m2)。

3)表觀密度計算公式：

2 結(jié)果與討論

本文通過上述三種方法分別對粒徑為5 mm～10 mm，5 mm～25 mm，16 mm～31.5 mm，20 mm～40 mm等的石子做了不同試驗，所得數(shù)據(jù)如表2～表4所示(由于每次試驗溫度均控制為23 ℃，所以水溫對表觀密度影響的修正系數(shù)值為0.006)。

表2 液體天平法對不同粒徑石子檢測數(shù)據(jù)及計算結(jié)果統(tǒng)計表

表3 溢流水槽法對不同粒徑石子檢測數(shù)據(jù)及計算結(jié)果統(tǒng)計表

表4 改進(jìn)的廣口瓶法對不同粒徑石子檢測數(shù)據(jù)及計算結(jié)果統(tǒng)計表

通過對比表2～表4的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，液體天平法和改進(jìn)的廣口瓶法所得數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定，波動很小，而溢流水槽法得到的數(shù)據(jù)波動較大，并且有兩組數(shù)據(jù)差值超過20 kg/m3，說明改進(jìn)的廣口瓶法比溢流水槽法具有更高的穩(wěn)定性和更強(qiáng)的可重復(fù)性。還可

發(fā)現(xiàn)改進(jìn)的廣口瓶法比液體天平法測得的數(shù)值偏低15 kg/m3左右，原因是液體天平法中的吊籃底部和側(cè)壁的孔洞增大了水和試樣的接觸面積，在相同試樣質(zhì)量的條件下，使試樣的體積減小，所以測得表觀密度值增大，并且該值更接近于真實(shí)值，故可以在實(shí)際試驗過程中在改進(jìn)的廣口瓶法測得數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上加上修正值15 kg/m3作為最后的結(jié)果。

由于2 500 mL廣口瓶不能完全裝下最大粒徑為40 mm的石子，所以將最大粒徑為40 mm的石子分成兩次試驗，為判斷兩次試驗是否會產(chǎn)生誤差，本文對比做了16 mm～31.5 mm石子分成兩次進(jìn)行試驗，結(jié)果如表5所示。

表5 改進(jìn)的廣口瓶法對大粒徑石子分兩次試驗后檢測數(shù)據(jù)及計算結(jié)果統(tǒng)計表

通過與一次全部裝入試驗對比發(fā)現(xiàn)分成兩次試驗時用改進(jìn)的廣口瓶法測得表觀密度隨試驗次數(shù)的變化甚微，說明改進(jìn)的廣口瓶法也可以通過分成兩次試驗實(shí)現(xiàn)對最大粒徑為40 mm石子的檢測。

隨后，用改進(jìn)的廣口瓶法對不同粒徑、不同產(chǎn)地的石子做了大量的試驗，并通過液體天平法進(jìn)行對比，均得到與上述數(shù)據(jù)相類似的結(jié)果，說明改進(jìn)的廣口瓶法具有較好的穩(wěn)定性和較廣泛的適用性。

溢流水槽法雖然克服了廣口瓶口徑問題和廣口瓶容積問題(不需要分兩次裝)，但其靈敏性較差，在試樣質(zhì)量發(fā)生微小變化時不能準(zhǔn)確反映，且穩(wěn)定性較差。而改進(jìn)的廣口瓶法所用廣口瓶口徑為80 mm，可以使石子輕松通過，同時，容積足夠容納石子最大粒徑為31.5 mm的顆粒，并且分開裝時不會引入誤差。所以綜合考慮改進(jìn)的廣口瓶法可以作為一種簡單易行、準(zhǔn)確可靠的替代方法。

3 結(jié)語

本文選用溢流水槽法和改進(jìn)的廣口瓶法對5 mm～10 mm，5 mm～25 mm，16 mm～31.5 mm和20 mm～40 mm等不同粒徑石子的表觀密度進(jìn)行試驗，并通過與標(biāo)準(zhǔn)檢測方法進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)的廣口瓶法克服了1 000 mL廣口瓶的口徑和容量問題，可以實(shí)現(xiàn)對最大粒徑為40 mm石子表觀密度的檢測，并且試驗數(shù)據(jù)具有很高的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，可以作為標(biāo)準(zhǔn)中簡易法的一種替代方法。

[1] JGJ 52—2006,普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn).

The discussion of new methods about the apparent density of stones with simple method

Zhao Qing Li Jin Yuan Hui Cheng Yu

(Bo’aoConstructionResearchDetectionCo.,LtdofShanxi，Taiyuan030025，China)

The paper introduces some stone apparent density detection methods. Through comparing it to liquid balance method, overflow channel method and improved wild-mouth bottle method, it concludes that stone apparent density detection method is a kind of new method, and explores stone detection accuracy for stones with various diameters and stones with similar diameters and various testing times, and finally points out that: the improved wild-mouth bottle method is the most efficient and accurate stone apparent density detection method.

stone, apparent density, detection method

2015-09-17

趙 清(1986- )，女，碩士，助理工程師； 李 進(jìn)(1976- )，男，工程師； 袁 慧(1990- )，女，助理工程師； 程 煜(1992- )，女，助理工程師

1009-6825(2015)33-0131-02

TU363

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