应用液体石蜡快速准确测定岩石块体密度.pdf

浙江建筑,第29卷,第10期,2012年10月
Zhejiang Construction, Vol 29, No 10, Oct 2012
应用液体石蜡怏速准确測定岩石块体密度
Determining Density of Rock Block Fast and
Accurately with Liquid Paraffin
陈焕强
CHEN Huan-qiang
浙江山川有色勘察设计有限公司测试中心,浙江绍兴312000)
摘要:岩石块体密度试验存在以下问题;试件制备精度不高导致量积法结果偏低;蜡封法操作手续琐、难以把握、准确性
和可靠性受到影响;遇水崩解、溶解的软岩石不能采用水中称量法。针对这些问题,提出了应用液体石蜡作为液体介质、运用阿基
米徳定律,结合独特的操作模式来解决上述弊端的设想。围绕这一主题展开了探索研究,找到了解决问题的方法并获得了满意的
结果。该方法操作简单、快速、稳定、实用、测定范団广、试验结果与标准法相吻合,表明具有一定的准确性和可靠性,可满足有关
规定要求。对于密度大于0.90g/cm的固体(如土样、新材料等)密度的测定也可借鉴和使用。
关锉词:岩石块体密度;液体石蜡;崩解
中田分类号:P584;TU451
文献标志码:B
文章编号:1008-3707(2012)10-0028-03
岩石块体密度(毛体积密度)p是块体试件质量
液体介质的选定
与体积的比值。它是岩石的基本物理性质指标之
是间接反映岩石的致密程度、孔隙发育程度的参
针对不同岩石的特点,为适应各种岩石试件体
数,用它来间接判断岩石的强度,也是评价工程岩体
积的测定,经反复试验后提出液体介质选择的条件,
稳定性及确定周围压力等必需的计算指标。房屋律原则是:无色、透明、无毒、不易挥发、密度较小且稳
筑与构筑物、地下洞室的硬软质岩石都进行岩石密
定,粘度低、不溶于水、非极性、化学性质惰性、对软
度的试验。其计算式为
岩石(如风化砂岩)不产生崩解和溶解。通过试验
(1)列表比较(见表1)最后选定轻质液体石蜡(白油)
式中:p一岩石块体密度(g/em2);
作为测定岩石密度的液体介质效果较好]。
试件质量
表1液体介质比选
试件体积(
液体密度/粘度
介质(g/m2
m))透明度性质水性毒性择发性
根据岩石块体的含水状态,岩石试验标准规定:当
m分别为干体、湿体、饱和试件质量时,对应的岩石块石蜡0,8~-0.894.14无色情性不溶于水无低
液体
透
体密度分别为干密度、湿密度和饱和密度;三种不同含全1.160.75无色情性不溶于水无低
水状态的试件体积都可作为计算岩石块体密度的体甲基
积。由式(1)可知,如能快速准确测出某状态试件的体准油0.900教大苏情性不溶于水低。低
透明
积就能快速准确地完成三种密度的测定。应用液体石能
7-15透明情性不溶于水无低
蜡作为液体介质,运用阿基米德定律,再结合特独的操
无色
作模式的新方法是切实可行的1-2]
煤油0.841.0-12透蜉情性不溶于水低易
收稿日期:2012-07-30
作者简介;陈焕强(1960-),男,浙江绍兴人,工程师,从事岩土工程樹察设计工作。
第10期
陈焕强:应用液体石蜡快速准确测定岩石块体密度
2液体介质密度(ps)的确定
(3)将适量(视试件大小)的液体石蜡注入
1000mL烧杯中并置于电子天平(2000g0.01g)上
2.1密度计法
去皮调零。
用密度计直接测出液体石蜡的密度(需温度校
(4)手持细线,将试件缓缓放入杯内液体石蜡
正)。操作步骤:将液体石蜡注入清洁、干燥的密度中间,直至试件全部浸没在液体中(不得碰烧杯内
量筒内,直至液面高度低于量筒上沿30-40mm。壁),并将细线系于支架上(见图1)。此时,液体对
待温度稳定后,将温度计和密度计缓缓插入液体石试体产生浮力(作用力),同时试件对液体产生反作
蜡中,使密度计自由下沉位于量筒中部,不得碰壁,用力,通过液体介质传递并作用到电子天平上,直接
待5~10min,密度计稳定后,读取密度计与液面相显示出试体的表观质量m',等待显示读数稳定后
交的弯月面上缘的刻度线读数并记录,作为液体石记录m'。根据阿基米德定律得:m'=PsD,D=m'
蜡在该测定温度下的密度
Ps。由此得出p=(m/m')Pe,算出岩石的块体密度
2.2用移液管测定法
移出试件后调零,重复下次试验)。
将清洁、干燥的100mL烧杯置于电子天平(200g
0.001g)上去皮调零。用50mL刻度移液管吸取液
体石蜡,其步骤是;手持吸耳球,将吸耳球对准移液
细线
支架
管口,从管尖插人液面2~3mm处开始吸,管尖应
烧杯
随液面的下降而下移,当液面上升至标线时,移去吸
液体石觜
耳球。与此同时,用右手食指堵住管口。左手拿待
试件
盛液体容器。然后,将移液管往上移开液面,使管尖
贴紧倾斜容器的内壁,此时微微松动右手食指,使液
面缓慢下降,直到视线平视时弯月面与标线相切,这
时立即用食指按紧管口,移开盛液容器,左手改拿
100m[.烧杯并倾斜,使内壁贴紧移液管尖。然后放
松右手食指,使液体自然顺壁流下。待液面下降到
管尖后,约30-609移出移液管。将烧杯置于电子
天平上称得液体石蜡的质量,并计算其密度2]。
2.3密度一温度关系曲线法
⊙∥电子天平
测定各温度(な℃)条件下液体石蜡的密度,绘
制p-t曲线,在曲线上直接查得液体石蜡在某温度
图1密度测定操作示意図
对应的密度值p姓
3仪器设备及试验装置
5数据对比及分析
电子天平(200g0.01g200g0.01g)、50mL刻度5,1对比试验
移液管、水银温度计(0.5℃),密度计(0.001g/cm2)、密
为验证该方法的可行性、准确性和可靠性,选取
度量筒、烧杯(1000mL、100mL)、洗耳球、液体石蜡15个不同性质的岩石试件,分别采用量积法、水中
(分析纯)。
称量法与本方法同时进行密度的对比试验,三种方
法的试验数据见表2(其中A3、A9、A11、A13、A14
岩石密度測定的原理和操作步骤
为水中易崩解岩石)。表2中数据表明,该方法的
)采用密度计法。
测值与国标测值相吻合,其差值≤0.03g/cm3。尽
现做现测确定液体石蜡的密度、温度并记录。
管方法与标准法比较不够规范,但经得起实践的检
(2)用毛刷清洁岩石试件表面并编号,在电子验。试验结果表明该方法准确可靠、稳定性、可行
天平上称得试件的质量m并记录。然后系上细线性,能够满足有关规定。但在未正式列人操作规程
(丝线或尼龙线)。
前,对试样仍应与传统试验方法作比较试验。