石子密度测量（浸渍法）实验研究

一、引言

密度作为物质的基本物理性质，在建筑工程领域具有重要指导价值。根据GB/T 14685-2022《建设用卵石、碎石》标准要求，石子表观密度测定可采用浸渍法（亦称排水法）。该方法通过阿基米德原理实现非规则形状固体的密度测量，具有设备简单、操作便捷等特点，在混凝土配比设计、骨料质量评估等领域应用广泛。

二、实验原理

2.1 理论基础

浸渍法基于阿基米德浮力原理： [ \rho = \frac{m_1}{m_1 - m_2} \times \rho_w ] 式中：

ρ：石子表观密度（g/cm³）

m₁：干燥试样质量（g）

m₂：饱和面干试样在水中质量（g）

ρw：实验温度下水的密度（g/cm³）

2.2 方法优势

规避了游标卡尺测量不规则体积的误差

适用于5-40mm粒径范围的粗骨料

测量结果包含闭口孔隙（区别于真密度）

三、实验步骤

仪器准备

矿石的密度一般采用阿基米德浮力法进行测定，通过特定的密度组件，配合精密的称重系统，快速测定材料的密度。密度器依据符合的标准：ASTM D792、 ASTM D297、 GB/T1033、GB/T2951、 GB/T3850、 GB/T533、 HG4-1468、 JIS K6268、 ISO 2781、ISO 1183…等标准规范。密度传感器采用高精密传感器，精度高、产品使用操作简便。代替传统人工繁琐的计算方式，为广大企业和厂家节省时间提高效率。主要应用于固体、颗粒、陶瓷、金属、花岗岩、矾土质岩石、硅酸质岩、石灰质岩、黏土质岩、石灰岩、粘土、砂石密度、活性炭、煤碳、瓷砖、白玉石、瓦片、沙石、水泥、冶金矿产等的密度测定。

密度计的技术规格参数：

型--号：KW-300Z

称重范围：0.005-300g

密度精度：0.001g/cm3

密度范围：0.001-99.999g/cm3

通讯接口：RS232

四、矿石密度测试操作步骤如下：

1、将产品放入测量台，显示产品重量，按ENTER键记忆。

2、将产品放入水中，显示产品水中重量，按ENTER键即显示密度值。

五、实验案例

5.1 实测数据

批次m₁(g)m₂(g)密度(g/cm³)1502.3318.72.732498.6315.92.713503.1319.22.74

5.2 结果分析

测得平均密度2.73g/cm³，符合C30混凝土用粗骨料密度要求（≥2.60g/cm³）。单次试验最大偏差0.03g/cm³，源于第二批试样含水率未达饱和状态。

六、应用拓展

配合比设计：测得密度2.73g/cm³的石子，配制1m³混凝土需减少12kg粗骨料用量

质量鉴别：某工地石子实测密度2.48g/cm³，经岩相分析发现含30%多孔火山岩

耐久性预测：密度＜2.55g/cm³的石子冻融循环次数降低40%

七、结论

浸渍法作为经典密度测定方法，在控制关键操作要点前提下，可获得重复性良好的测试结果（RSD＜1.5%）。建议结合吸水率试验综合评价骨料性能，为建筑工程材料选择提供科学依据。