T0204-2024块体密度试验

1 目的和适用范围
 岩石块体密度根据岩石含水状态可分为烘干块体密度、饱和块体密度和天然块体密度。
 岩石块体密度试验方法可分为量积法、水中称量法和蜡封法。量积法适用于能制备 成规则试件的各类岩石；水中称量法适用于除遇水崩解、溶解和干缩湿胀外的其他各类致 密型岩石；蜡封法适用于不能用量积法或直接在水中称量进行试验的岩石。
2 仪器设备
 (1)切石机、钻石机、磨石机、砂轮机等试件加工设备。
 (2)天平：分度值不低于0.01g。
 (3)烘箱：能使温度控制在105～110℃。
 (4)干燥器：内装氯化钙或硅胶等干燥剂
 (5)测量平台
 (6)石蜡和融蜡设备。
 (7)水中称量装置。
 (8)游标卡尺：分度值不低于0.02mm。
3 试件制备与描述 
 3.1 量积法试件制备应符合下列规定：
 (1)试件尺寸应大手岩石最大矿物颗粒直径的10倍，最小尺寸不宜小于50mm。
 (2)试件可采用圆柱体、方柱体或立方体。
 (3)试件精度应符合本规程第3章的有关规定。
 3.2 水中称量法试件制备应符合下列规定：
 (1)试件可采用规则或不规则形状。
 (2)试件尺寸应大于组成岩石最大矿物颗粒粒径的10倍。
 (3)每个试件质量不宜小于150g。
 3.3 蜡封法试件制备应符合下列规定：
 (1)将岩样制成边长或直径40～60mm的浑圆状或近似立方体。
 (2)测定天然密度的试件，应在岩样拆封后，在设法保持天然湿度的条件下，迅速制件、称量和密封。
 3.4 测干密度时，每组试验试件数量为3个；用蜡封法测天然密度或饱和密度时，每组试验试件数量为5个。
 3.5 试件描述应符合本规程第3章的有关规定。
4 量积法
 4.1 量测试件的直径或边长：用游标卡尺量测试件两端和中间三个断面上互相垂直的两个方向的直径或边长，按平均值计算截面积。
 4.2 量测试件的高度：用游标卡尺量测试件两端面周边对称四点和中心点的五个高度，计算高度平均值。
 4.3 测定干密度时，应将加工好的试件放入烘箱内，控制在105～110℃温度下烘24h后，取出放入干燥器内冷却至室温，称试件烘干后的质量m。;测定饱和密度时，应将加工好的试件预先强制饱和，再取出并沾去表面水分称量试件强制饱和后的质量m。
 4.4 试件强制饱和可采用煮沸法或真空抽气法。当采用煮沸法时，容器内的水面应始终高于试件，煮沸时间不应少于6h,经煮沸的试件，应放置在原容器中冷却至室温备用；当采用真空抽气法时，容器内的水面应始终高于试件，真空压力表读数宜为当地气压值，抽气至无气泡逸出为止，但抽气时间不应少于4h,经真空抽气的试件，应放置在原容器中，在大气压力下静置至少4h备用。
 4.5 长度量测准确至0.02mm,称量准确至0.01g。
5 水中称量法
 5.1 水中称量法测定岩石块体干密度、天然密度、饱和密度的前期试验步骤应符合本试验第4.3条的规定；试件饱和方法应符合本试验第4.4条的规定。
 5.2 将经煮沸法或真空抽气法饱和的试件置于水中称量装置上，在试验用水中称量m。
 5.3 称量准确至0.01g。
6 蜡封法
 6.1 蜡封法测定岩石块体干密度、天然密度的前期试验步骤应符合本试验第4.3条的规定。
 6.2 将试件系上细线，置于温度为60℃左右的熔蜡中约1～2s,使试件表面均匀涂上一层蜡膜，其厚度约1mm,当试件上蜡膜有气泡时，应用热针刺穿并用蜡液涂平。待冷却后称蜡封试件质量m₁。
 6.3 将蜡封试件置于试验用水中称量m。
 6.4 取出试件，应擦干表面水分后再次称量。当浸水后的蜡封试件质量增加时，应重做试验。
 6.5 天然密度试件在剥除密封蜡膜后，应按本规程T0202的试验步骤，测定岩石含水率。
 6.6 称量准确至0.01g。
7 结果整理
 7.1 量积法岩石块体密度按下列公式计算：A放
 式中：p₀——天然密度(g/cm);
 pm——饱和密度(g/cm²);
 p₄——干密度(gcmm);
 m₀——武件烘手前的质量(g);
 m. 一试件强制饱和后的质量(g);
 m₄—— 试件烘干后的质量(g)
 A——试件截面积(cm²);
 H—— 试件高度(cm)。
 7.2 水中称量法岩石块体密度按下列公式计算：
 中：mw—— 试件强制饱和后在试验用水中的称量(g);
 pw——试验用水的密度，可取1g/cm³。
 7.3 蜡封法岩石块体密度按下列公式计算：
 式中：m₁——蜡封试件质量(g);
 m₂——蜡封试件在试验用水中的称量(g)
 px——石蜡的密度(g/cm³)。
 7.4 岩石块体天然密度、饱和密度换算成岩石块体干密度时，应按下列公式计算：
 式中：w₀——岩石天然含水率(%),
 w—— 岩石饱和含水率(%)。
 7.5 计算结果精确至0,01g/cm²。
 7.6 试验记录
 内容包括：项目名称、工程名称、取样地点、岩石名称、试验编号、试件编号、试件描述、试验方法、试件在各种含水状态下的质量、试件水中称量、试件尺寸、石蜡密度、试验人员、试验日期。
8 报告
 内容包括：项目名称、工程名称、取样地点、岩石名称、试件尺寸、试件描述、试验方法、试验成果、试验人员、试验日期。

条文说明 

 在进行岩石块体密度参数取值时，一般是按岩层或工程地质单元对测试结果的原始数据进行统计分析，确定该岩层或工程地质单元的岩石块体密度统计值，因此，对于计算平均值和进行平行误差分析不作硬性规定，但在试验成果中要列出每一组试件的试验值。
 4 量积法。对于遇水崩解、溶解和干缩湿胀类岩石，不采用量积法测定其块体饱和密度。另外本试验用的试件精度要求与单轴抗压强度试验用的试件精度要求完全一致；量积法测定密度又属非破坏性试验，所以两项试验能够使用同一组试件，试验时，先测其块体密度，再做单轴抗压强度试验。
 5 水中称量法。在试件制备精度没有得到全面解决之前，水中称量法已得到较为普遍的采用。它的优点是能够同时测定块体密度、吸水率、饱和吸水率等物理指标，试验后(标准件)还可以作为饱和抗压强度试验的试件，但适用范围受到岩石类型的限制。同时，试验环境如温度和空气中湿度的变化，也会对测试成果产生一些影响。
 5.2、6.3 试验用水，本规程除颗粒密度试验用蒸馏水外，其他试验均采用试验用水，满足水质不低于《分析实验室用水规格和试验方法》(GB/T6682-2008)中三级水的规定即可。
 6 蜡封法。在岩石试验中，用蜡封法测定块体密度是一种辅助性的方法，只有在不能用水中称量法和量积法时才采用它。虽然蜡封法可以采用不规则试件，但仍要求取成块状，其边缘凸出或松动部分需要在蜡封之前进行处理。检查蜡封的质量是很重要的，检查的方法是将蜡封试件置于水中称量，然后取出擦千表面水分，在空气中称量。如蜡封试件浸水后的质量大于浸水前的质量，说明试件内有水浸入，需重做试验。

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