赵 清 李 进 袁 慧 程 煜
(山西博奥建筑科研检测有限公司，山西 太原 030025)
石子表观密度简易检测新方法探讨
赵 清 李 进 袁 慧 程 煜
(山西博奥建筑科研检测有限公司，山西 太原 030025)
介绍了几种检测石子表观密度的方法，通过比较液体天平法、溢流水槽法和改进的广口瓶法，得出了检测石子表观密度的一种新方法——改进的广口瓶法，进而探讨了该方法对不同粒径的石子和相同粒径不同试验次数的石子检测的准确性，指出改进的广口瓶法是一种更高效、准确的石子表观密度检测方法。
石子，表观密度，检测方法
0 引言
在现行标准JGJ 52—2006普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准中，以液体天平法作为石子表观密度的标准检测方法，以广口瓶法作为石子表观密度的简易检测方法。但在实际中用1 000 mL的广口瓶作为简易检测方法存在一定的问题，比如，广口瓶口径不够大，遇到大石子不容易装进去或倒出来；广口瓶容量不足，通过试验1 000 mL的广口瓶装5 mm～10 mm的石子最多可以装1.4 kg，远少于标准要求的质量数。
本文针对上述问题，从容器口径和容器容量两方面出发，选用溢流水槽法(溢流水槽的口径为19.4 cm，高为23.8 cm，并带有可方便开关的阀门)和改进的广口瓶法(广口瓶的容量为2 500 mL)，在确保操作规范性和试验准确性的前提下，通过与标准检测方法对比寻求一种简单易行、准确可靠的替代方法。
1 试验
1.1 标准检测方法
1)仪器设备：液体天平(天津天马衡基仪器有限公司)；吊篮(直径和高均为150 mm，由孔径为2 mm～3 mm孔洞的耐锈蚀金属板制成)；盛水容器(有溢流孔，并带有阀门)；烘箱(温度控制范围为(105±5)℃)；温度计(0 ℃～100 ℃)；试验筛(筛孔公称直径为5.00 mm的方孔筛一只)；带盖容器(冷却装置)；浅盘和毛巾等。
2)试验方法[1]。a.筛除石子中公称粒径小于5.00 mm的颗粒，将筛上颗粒缩分至略大于表1规定的量的两倍，用洁净水洗刷干净后，分成两份备用。b.取一份试样浸入盛水的容器中，容器内水面至少高出试样50 mm。c.浸泡24 h后，将试样装入吊篮并移放到带有可控开关的溢流水槽(水面至少高出试样50 mm)，上下升降吊篮以排除气泡(升降高度为30 mm～50 mm)。d.测量水温，通过溢流孔控制水面的高度使水面高度与溢流孔齐平，用天平称取吊篮和试样在水中的质量(m2)。e.提起吊篮，将试样置于浅盘中，放在(105±5)℃的烘箱中烘干至恒重，随后移入带盖的容器中冷却至室温后称取质量(m0)。f.用同样的方法称取吊篮在相同温度的水中的质量(m1)。
表1 不同公称粒径石子表观密度试验试样所需的最少质量
3)表观密度计算公式：
其中，αt为水的温度对表观密度影响的修正系数。
1.2 溢流水槽法
1)仪器设备：烘箱(温度控制范围为(105±5)℃)；秤(称量20 kg，感量20 g)；带有阀门的溢流水槽；试验筛(筛孔公称直径为5.00 mm的方孔筛一只)；毛巾、刷子等。
2)试验方法：a.筛除试样中公称粒径小于5.00 mm的颗粒，将筛上颗粒缩分至略大于表1规定的量的两倍，用洁净水洗刷干净后，分成两份备用。b.取一份试样浸入盛水的容器中，容器内水面至少高出试样50 mm。c.浸泡24 h后，将试样装入带有可控开关的溢流水槽(此时溢流水槽的阀门关闭)，注入部分饮用水(水面高度应超过试样)，通过左右摇晃(或搅动)的方法排除试样之间的气泡。d.排尽气泡后，向水槽中继续添加饮用水，开启阀门，通过溢流孔控制水面的高度，当水面高度与溢流孔齐平时，关闭阀门，擦干水槽内壁液滴和水槽外水分后，称取试样、水和水槽的总质量(m1)。e.取出水槽中的试样倒入浅盘，在(105±5)℃的烘箱中烘干至恒重，随后将烘干试样移入带盖的容器中冷却至室温后称取质量(m0)。f.将水槽洗净，重新注入饮用水(通过溢流孔控制水面的高度)，擦干水槽内壁液滴和水槽外水分后，称取水和水槽的总质量(m2)。
3)表观密度计算公式：
1.3 改进的广口瓶法
1)仪器设备：烘箱(温度控制范围为(105±5) ℃)；秤(称量20 kg，感量20 g)；广口瓶(容量2 500 mL，磨口，并带玻璃片)；试验筛(筛孔公称直径为5.00 mm的方孔筛一只)；毛巾、刷子等。
2)试验方法[1]：a.筛除石子中公称粒径小于5.00 mm的颗粒，将筛上颗粒缩分至略大于表1规定的量的两倍，用洁净水洗刷干净后，分成两份备用。b.取一份试样浸入盛水的容器中，容器内水面至少高出试样50 mm。c.浸泡24 h后，将试样装入广口瓶(装试样时，应将广口瓶倾斜放置)，注入部分饮用水(水面高度应超过试样)，用玻璃片覆盖瓶口，通过上下左右摇晃的方法排除试样之间的气泡。d.排尽气泡后，向瓶中继续添加饮用水直至水面凸出瓶口边缘，用玻璃片紧贴瓶口水面沿瓶口迅速滑行。用毛巾擦干瓶外水分，称取试样、水、瓶和玻璃片的总质量(m1)。e.取出瓶中的试样倒入浅盘，在(105±5)℃的烘箱中烘干至恒重，随后将烘干试样移入带盖的容器中冷却至室温后称取质量(m0)。f.将广口瓶洗净，重新注入饮用水至水面凸出瓶口边缘，用玻璃片紧贴瓶口水面，擦干瓶外水分后，称取水、瓶和玻璃片的总质量(m2)。
3)表观密度计算公式：
2 结果与讨论
本文通过上述三种方法分别对粒径为5 mm～10 mm，5 mm～25 mm，16 mm～31.5 mm，20 mm～40 mm等的石子做了不同试验，所得数据如表2～表4所示(由于每次试验温度均控制为23 ℃，所以水温对表观密度影响的修正系数值为0.006)。
表2 液体天平法对不同粒径石子检测数据及计算结果统计表
表3 溢流水槽法对不同粒径石子检测数据及计算结果统计表
表4 改进的广口瓶法对不同粒径石子检测数据及计算结果统计表
通过对比表2～表4的数据可以发现，液体天平法和改进的广口瓶法所得数据较为稳定，波动很小，而溢流水槽法得到的数据波动较大，并且有两组数据差值超过20 kg/m3，说明改进的广口瓶法比溢流水槽法具有更高的稳定性和更强的可重复性。还可
发现改进的广口瓶法比液体天平法测得的数值偏低15 kg/m3左右，原因是液体天平法中的吊篮底部和侧壁的孔洞增大了水和试样的接触面积，在相同试样质量的条件下，使试样的体积减小，所以测得表观密度值增大，并且该值更接近于真实值，故可以在实际试验过程中在改进的广口瓶法测得数据的基础上加上修正值15 kg/m3作为最后的结果。
由于2 500 mL广口瓶不能完全装下最大粒径为40 mm的石子，所以将最大粒径为40 mm的石子分成两次试验，为判断两次试验是否会产生误差，本文对比做了16 mm～31.5 mm石子分成两次进行试验，结果如表5所示。
表5 改进的广口瓶法对大粒径石子分两次试验后检测数据及计算结果统计表
通过与一次全部装入试验对比发现分成两次试验时用改进的广口瓶法测得表观密度随试验次数的变化甚微，说明改进的广口瓶法也可以通过分成两次试验实现对最大粒径为40 mm石子的检测。
随后，用改进的广口瓶法对不同粒径、不同产地的石子做了大量的试验，并通过液体天平法进行对比，均得到与上述数据相类似的结果，说明改进的广口瓶法具有较好的稳定性和较广泛的适用性。
溢流水槽法虽然克服了广口瓶口径问题和广口瓶容积问题(不需要分两次装)，但其灵敏性较差，在试样质量发生微小变化时不能准确反映，且稳定性较差。而改进的广口瓶法所用广口瓶口径为80 mm，可以使石子轻松通过，同时，容积足够容纳石子最大粒径为31.5 mm的颗粒，并且分开装时不会引入误差。所以综合考虑改进的广口瓶法可以作为一种简单易行、准确可靠的替代方法。
3 结语
本文选用溢流水槽法和改进的广口瓶法对5 mm～10 mm，5 mm～25 mm，16 mm～31.5 mm和20 mm～40 mm等不同粒径石子的表观密度进行试验，并通过与标准检测方法进行对比，发现改进的广口瓶法克服了1 000 mL广口瓶的口径和容量问题，可以实现对最大粒径为40 mm石子表观密度的检测，并且试验数据具有很高的稳定性和准确性，可以作为标准中简易法的一种替代方法。
[1] JGJ 52—2006,普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准.
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
赵 清(1986- )，女，硕士，助理工程师； 李 进(1976- )，男，工程师； 袁 慧(1990- )，女，助理工程师； 程 煜(1992- )，女，助理工程师
1009-6825(2015)33-0131-02
TU363
A
