文件编号ZY01-20##-17
作 业 指 导 书
(粗集料表观密度及吸水率)
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江苏省交通科学研究院股份有限公司
昆明东南北二环改扩建工程质量控制中心
目录
1 主要设备及开展项目
2 仪器设备操作规程
3 校准/检测工作程序及样品处置
4 测量结果，数据处理规
5 测量不确定度报告
6 原始记录表格
1、主要设备及开展项目
2、仪器设备操作规程
2.1电子天平
2.1.1打开电源
2.1.2按下标定开关（即TAB键）
2.1.3放上需标定的砝码待显示屏出现所要标定的质量时即可取下砝码
2.1.4将称量的试样放在天平上，待数字不再变动时即可记下读数
2.1.5如还需测量下一个试样的质量时则需要淸零，然后再称量
2.1.6试验结束后，关闭天平的电源再将托盘擦拭干净
3、试验工作程序及样品处置
3.1 样品收发程序
现场采样或委托送样→样品编号→样品室→取样品，技术员做好取样登记→实验室进行试验→试验完毕→进行原始记录数据处理→填写实验报告→复审员复审后签字→室主任审核后签字→由专人出据试验报告→客户
3.2 试验工作程序及物品处理
1．干燥样品：按规范要求进行取样→筛分→进行试验→试验结束，剩余样品放样品室集中处理→进行原始记录数据的处理→填写试验使用记录→出据试验报告→完毕
2．潮湿样品：按规范要求进行取样→将试样在空气中风干或在温度为
105℃±5℃的烘箱中烘干→筛分→进行试验→试验结束，剩余样品放样品室集中处理→进行原始记录数据的处理→填写试验使用记录→出据试验报告→完毕
3.3 操作过程
3.3.1试样的准备
3.3.1.1将试样用4.75mm（方孔筛）或5mm（圆孔筛）标准筛过筛，用四分法缩分至要求的质量。
3.3.1.2经缩分后供测定吸水的粗集料质量应符合表1的规定，分两份备用，经缩分后供测定密度的粗集料质量应符合表2的规定，分两份备用。
3.3.1.3 将每一份集料试样浸泡在水中，仔细洗去附在集料表面的尘土和石粉，经多次漂洗干净至水清澈为止。清洗过程中不得散失集料颗粒。
3.3.2 试验步骤
3.3.2.1取试样一份装入干净的搪瓷盘中，注入洁净的水，水面至少应高出试样2cm，轻轻搅动石料，使附着石料上的气泡逸出。在室温下保持浸水24h。
表1 测定吸水所需要的试样的最少质量
表2 测定密度所需要的试样最小质量
3.3.2.2 将吊篮挂在天平的吊钩上，浸入溢流水槽中，向溢流水槽中注水，水面高度至水槽的溢流孔为止，将天平调零。
3.3.2.3 调节水温在15℃～25℃范围内。将试样移入吊篮中。溢流水槽中的水面高度由水槽的溢流孔控制，维持不变。称取集料的水中质量(mw)。
3.3.2.4 提起吊篮，稍稍滴水后，将试样倒人浅搪瓷盘中，或直接将粗集料倒在拧干的湿毛巾上。注意不得有颗粒丢失，或有小颗粒附在吊篮上。稍稍倾斜搪瓷盘，用毛巾吸走漏出的自由水。用拧干的湿毛巾轻轻擦干颗粒的表面水，至表面看不到发亮的水迹，即为饱和面干状态。当粗集料尺寸较大时，可逐颗擦干。注意拧湿毛巾时不要太用劲，防止拧得太干。擦颗粒的表面水时，既要将表面水擦掉，又不能将颗粒内部的水吸出。整个过程中不得有集料丢失。
3.3.2.5 立即在保持表干状态下，称取集料的表干质量(m1)。
3.3.2.6 将集料置于浅盘中，放入105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重。取出浅盘，放在带盖的容器中冷却至室温，称取集料的烘干质量(ma)。
注：恒重是指相邻两次称量间隔时间大于3h的情况下，其前后两次称量之差小于该项试验所要求的精密度，即0.1％。一般在烘箱中烘烤的时间不得少于4h～6h。
3.3.2.7 对同一规格的集料应平行试验两次，取平均值作为试验结果。
4、数据处理
4.1计算公式：
4.1.1表观相对密度ra，
m0
ra=(———— -at)*1000
m0+m1- m2
式中：ra——集料的表观相对密度，无量纲；
m0——试样的烘干质量；
m1——吊篮在水中的质量
ma——吊篮及试样在水中的质量g；
at——水温对表观密度影响的修正系数；
4.1.2集料的吸水率以烘干试祥为基准，按式(4)计算，准确至0.0l％。
M2- M 1
wx= ——— ×100 (4)
M 1- M m3
式中：wx——粗集料的吸水率，％。
M1——烘干后试样与浅盘总质量( g ）
M2——烘干前饱和面干试样与浅盘总质量( g ）
M3——浅盘质量( g ）
表1 不同水温时水的密度pT及水温修正系数aT
4.2.1（末）的概念：所谓（末）指的是任何一个数最末一位数字对应的单位量值。
4.2.2有效数字：任何一个数通过位数截取都可得到一个近似数，该近似数的绝对误差的模小于0.5（末）时，从左边第一个非零数字算起，直到最末尾为止的所有数字。
4.3近似数运算：
4.3.1加、减运算：
参加加减运算时以各数中（末）最大的数为准，其余的数均比它多保留一位，多余位数舍去。计算结果的（末）应与参与运算的数中（末）最大的那个数相同。若计算尚需参与下一步运算，则可多保留一位。
例如：18.3
+1.4546+0.876
=18.3+1.45+0.88
=20.63≈20.6
如是最后计算结果，取20.6
若尚需参与下一步运算，取20.63
4.3.2乘、除运算
参与数的乘除运算时，以有效数字最少的数为准，其余的数均较之多保留一位，。运算结果（积或商）的有效数字位数，应与参与运算的数中有效数字位数最少的那个数相同。若计算结果尚需参与下一步运算，则有效数字可多取一位。
例如： 1.1m×0.3268 m×0.10300 m
=1.1 m×0.327 m×0.103 m
=0.0370 m2≈0.037 m2
运算结果为0.037 m2。若需参与下一步运算，则取0.0370 m2。
4.3.3数字修约
确定数字的修约间隔k（1、2、5）和有效数字位数后按下列方法进行：
修约间隔整数倍数的一系列（修约数的上一个至下一个即可）数中，最接近拟修约数的数则为修约数。如1.150001按0.1修约间隔（0.1表明k=1，及1位小数），相临修约数有：1.2、1.1，两数中1.2最接近1.150001,故1.2为修约数；
如果修约间隔整数倍数的一系列数中，有连续两个数同等地接近拟修约数，则两个数中只有为修约间隔偶数倍的数才是修约数。
5 测量不确定度的报告
5.1数学模型:
确定被测量表观相对密度ra，表干相对密度rs 、毛体积相对密度rb与输入量ma、mw、mf的函数关系式如式:(1)、(2)、(3)计算至小数点后3位。
ma
ra=——— (1)
ma- mw
mf
rs=——— (2)
mf- mw
ma
rb=——— (3)
mf- mw
mf- ma
wx=——— ×100 (4)
ma
令m1= ma-mw m2= mf-mw m3= mf-ma
式中：ra——集料的表观相对密度，无量纲；
rs——集料的表干相对密度，无量纲；
rb——集料的毛体积相对密度，无量纲；
ma——集料的烘干质量，g；
mf——集料的表干质量，g；
mw——集料的水中质量，g；
wx——粗集料的吸水率，％。
5.1.1测量的最佳值
测得ma=797g mf=805g mw=529.9g
ra=2.983g/cm3 rs=2.926 g/cm3 rb=2.897 g/cm3 wx=1.1%
5.2方差与灵敏系数
5.2.1方差：根据前面已建立的数学模型得
UC2(ra)=(?ra/?m1)2U2(m1)+(?ra/?ma)2U2(ma)
UC2(rs)=(?rs/?mf)2U2(mf)+(?rs/?m2)2U2(m2)
UC2(rb)=(?rb/?ma)2U2(ma)+(?rb/?m2)2U2(m2)
UC2(wx)=(?wx/?ma)2U2(ma)+(?wx/?m3)2U2(m3)
5.2.2灵敏系数：Ci=?f/?xi
即： C1=C(ma)=?ra/?ma=0.004
C2=C(m1)=?ra/?m1=-0.02
C1`=C(mf)=?rs/?mf=0.004
C2`=C(m2)=?rs/?m2=-0.01
C1``=C(ma)=?rb/?ma=0.004
C2``=C(m2)=?rb/?m2=-0.02
C1```=C(m3)=?wx/?m3=0.002
C2```=C(ma)=?wx/?ma=-0.00002
5.3 标准不确定度的计算
测量读数m、m1的标准不确定度U2(m), U2(m1)
U2(m)= ︳?????△︳/K
U2(m1) = ︳?????△︳/K
的允许误差 △=±0.1
均匀分布,包含因子 K=31/2
则： U2(m)=0.06
U2(m1) =0.06
5.4计算合成标准不确定度U C2(LSV)：
U C2(ra)=(?rs/?ma)2U2(ma)+(?rs/?m1)2U2(m1)
得：U C(rs)=0.005
U C2(rs)=(?rs/?ma)2U2(ma)+(?rs/?m1)2U2(m1)
得：U C(rs)=0.003
U C2(rb)=(?rs/?ma)2U2(ma)+(?rs/?m1)2U2(m1)
得：U C(rs)=0.005
U C2(wx)=(?wx/?m3)2U2(m3)+(?wx/?ma)2U2(ma)
得：U C(rs)=0.005
5.5扩展不确定度U：
Ura =k×UC(fcc)=0.01
Urs =k×UC(fcc)=0.006
Urb =k×UC(fcc)=0.01
Uwx=k×UC(fcc)=0.01
5.6试验检测结果的不确定度报告
yra=y±U=2.983±0.01
yrb=y±U=2.926±0.006
yrs=y±U=2.897±0.01
ywx=y±U=1.1%±0.01
粗集料密度试验记录表
密码号： 仪器设备名称及型号： 编号：
试验： 复核： 日期：
第二篇：实验二：粗集料的密度及吸水率试验
实验二：粗集料密度及吸水率试验
一、实验目的
本方法适用于测定各种粗集料的表观相对密度、表干相对密度、毛体积相对密度、表观密度、表干密度、毛体积密度，以及粗集料的吸水率。
二、试验原理
密度是在一定条件下测量的单位体积的质量，单位为t／m3或g／㎝3,通常以ρ表示。对材料内部没有孔隙的匀质材料，测定的密度只有一种。但对于工程上用的粗细集料，由于材料状态及测定条件的不同，便衍生出各种各样的“密度”来。计算密度用的质量有干燥质量与潮湿质量的不同，计算用的体积也因所包含集料内部的孔隙情况不同，因而计算结果就不一样，由此得出不同的密度定义。
1、真实密度：矿粉的密度接近于真实密度，它是规定条件下，材料单位体积(全部为矿质材料的体积，不计任何内部孔隙)的质量，也叫真密度。
2、毛体积密度：其计算单位体积为表面轮廓线范围内的全部毛体积，包含了材料实体、开口及闭口孔隙。当质量以干质量(烘干)为准时，称绝干毛体积密度，即通常所称的毛体积密度。
3、表干密度：其计算单位体积与毛体积密度相同，但计算质量以表干质量(饱和面干状态，包括了吸入开口孔隙中的水)为准时，称表干毛体积密度，即通常所称的表干密度。
4、表观密度：材料单位体积中包含了材料实体及不吸水的闭口孔隙，但不包括能吸水的开口孔隙。也称视密度。
三、预习要求
1、理解各种密度概念及应用，了解试验原理。
2、了解试验仪器及设备的用法，掌握粗集料密度及吸水率试验方法。
四、实验仪器
1、天平或浸水天平：可悬挂吊篮测定集料的水中质量，称量应满足试样数量称量要求，感量不大于最大称量的0.05％。
2、吊篮：耐锈蚀材料制成，直径和高度为150㎜ 左右，四周及底部用1㎜～2㎜的筛网编制或具有密集的孔眼。
3、溢流水槽：在称量水中质量时能保持水面高度一定。
4、烘箱：能控温在105℃±5℃。
5、毛巾：纯棉制，洁净，也可用纯棉的汗衫布代替。
6、温度计。
7、标准筛。
8、盛水容器(如搪瓷盘)。
9、其它：刷子等。
五、实验内容
1、将试样用标准筛过筛除去其中的细集料，对较粗的粗集料可用4.75㎜筛过筛对2.36㎜-4.75㎜集料，或者混在4.75㎜以下石屑中的粗集料，则用2.36㎜标准筛过筛，用四分法或分料器法缩分至要求的质量，分两份备用，对沥青路面用粗集料，应对不同规格的集料分别测定，不得混杂，所取的每一份集料试样应基本上保持原有的级配。在测定2.36㎜～4.75㎜的粗集料时，试验过程中应特别小心，不得丢失集料。
2、经缩分后供测定密度和吸水率的粗集料质量应符合表2-1的规定。
表2-1测定密度所需要的试样最小质量
3、将每一份集料试样浸泡在水中，并适当搅动，仔细洗去附在集料表面的尘土和石粉，经多次漂洗干净至水完全清澈为止。清洗过程中不得散失集料颗粒。
4、取试样一份装入干净的搪瓷盘中，注入洁净的水，水面至少应高出试样20㎜，轻轻至搅动石料，使附着在石料上的气泡完全逸出。在室温下保持浸水24h。
5、将吊篮挂在天平的吊钩上，浸入溢流水槽中，向溢流水槽中注水，水面高度至水槽的溢流孔，将天平调零，吊篮的筛网应保证集料不会通过筛孔流失，对2.36㎜-4.75㎜粗集料应更换小孔筛网，或在网篮中加放人一个浅盘。
6、调节水温在15℃～25℃范围内。将试样移入吊篮中。溢流水槽中的水面高度由水槽的溢流孔控制，维持不变称取集料的水中质量(mω)。
7、提起吊蓝，稍稍滴水后，较粗的粗集料可以直接倒在拧干的湿毛巾上。将较细的粗集料(2.36㎜～4.75㎜)连同浅盘一起取出，稍稍倾斜搪瓷盘，仔细倒出余水，将粗集料倒在拧干的湿毛巾上，用毛巾吸走从集料中漏出的自由水。此步骤需特别注意不得有颗粒丢失，或有小颗粒附在吊篮上。再用拧干的湿毛巾轻轻擦干集料颗粒的表面水，至表面看不到发亮的水迹，即为饱和面干状态。当粗集料尺寸较大时，宜逐颗擦干，注意对较粗的粗集料，拧湿毛巾时不要太用劲，防止拧得太干，对较细的含水较多的粗集料，毛巾可拧得稍干些，擦颗粒的表面水时，既要将表面水擦掉，又千万不能将颗粒内部的水吸出，整个过程中不得有集料丢失，且已擦干的集料不得继续在空气中放置，以防止集料干燥。
8、立即在保持表干状态下，称取集料的表干质最(mf)。
9、将集料置于浅盘中，放入105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重。取出浅盘，放在带盖的容器中冷却至室温，称取集料的烘干质量(ma)。
10、对同一规格的集料应平行试验两次，取平均值作为试验结果。
11、计算
（1）表观相对密度γa、表干相对密度γs、毛体积相对密度γb按（2-1）、（2-2)、(2-3)计算至小数点后3位。
γa=
（2-1）
γs=
（2-2）
γb=
（2-3）
式中：γa ——集料的表观相对密度，无量纲；
γs——集料的表干相对密度，无量纲；
γb——集料的毛体积相对密度，无量纲；
ma——集料的烘干质量(g)；
mf——集料的表干质量(g)；
mω——集料的水中质量(g)。
（2）集料的吸水率以烘干试样为基准，按式(2-4)计算，精确至0.01％。
ωx=
（2-4）
式中：ωx——粗集料的吸水率(％)。
(3) 粗集料的表观密度(视密度)ρa、表干密度ρs、毛体积密度ρb，按式(2-5）、(2-6)、(2—7)计算，准确至小数点后3位。不同水温条件下测量的粗集料表观密度需进行水温修正，不同试验温度下水的密度ρT 及水的温度修正系数αT 按附录B选用。
ρa=γa
ρT 或 ρa=（γa-αT）ρΩ （2-5）
ρs=γsρT 或 ρs=（γs-αT）ρΩ （2-6）
ρb=γbρT 或 ρb=（γb-αT）ρΩ （2-7）
式中：ρa ——粗集料的表观密度(g／㎝3)；
ρs ——粗集料的表干密度(g／㎝3)；
ρb——粗集料的毛体积密度(g／㎝3)；
ρT——试验温度T时水的密度(g／㎝3)，按表2-1取用；
αT——试验温度T时的水温修正系数；
ρΩ——水在4℃时的密度(1.000g／㎝3)。
表2-1 不同水温时水的密度ρT及水温修正系数αT
(4) 精密度或允许差
重复试验的精密度，对表观相对密度、表干相对密度、毛体积相对密度，两次结果相差不得超过0.02，对吸水率不得超过0.2％。
六、注意事项
1、缩分后的试样应具有代表性，在测定2.36㎜～4.75㎜的粗集料时，试验过程中应特别小心，不得丢失集料。
2、对2.36㎜～4.75㎜集料，用毛巾擦拭时容易沾附细颗粒集料从而造成集料损失，此时宜改用洁净的纯棉汗衫布擦拭至表干状态。
3、恒重是指相邻两次称量间隔时间大于3h的情况下，其前后两次称量之差小于该项试验要求的精密度，即0.1％。一般在烘箱中烘烤的时间不得少于4h～6h。
4、重复试验的精密度，对表观相对密度、表干相对密度、毛体积相对密度，两次结果相差不得超过0.02，对吸水率不得超过0.2％。
七、思考题
1、采用网篮法进行粗集料表观密度测试的基本原理是什么？
2、表观密度、表干密度、毛体积密度三者的定义与差别以及三者大小的关系？