劉小偉

（廣州市水務(wù)科學(xué)研究所，廣東 廣州 510220）

1 問(wèn)題的提出

受某河管理處委托，現(xiàn)場(chǎng)抽檢防汛材料,20-40mm碎石，委托方指定使用SL297-2004《防汛儲(chǔ)備物資驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》，SL297-2004標(biāo)準(zhǔn)第3.6款規(guī)定，防汛石料（單體15kg以上的）3.7款、防汛卵礫石（5mm-100mm之間的巖石顆粒，在防汛搶險(xiǎn)中與砂料配合做防滲和壓浸材料）抽檢樣為碎石20-40mm（單粒級(jí)配），SL297-2004標(biāo)準(zhǔn)對(duì)防汛材料的質(zhì)量評(píng)定要求是：防汛礫石的容重應(yīng)不小于1700kg/m3，含泥不大于5%，10mm-40mm粒徑所占比例不小于80%，抽樣檢測(cè)容重，含泥，粒徑比，檢測(cè)方法采用JGJ53-92已經(jīng)被JGJ52-2006取代。由此確定該碎石（20-40mm）試驗(yàn)參數(shù)為：容重、含泥、粒徑比，其檢驗(yàn)方法為JGJ52-2006。技術(shù)爭(zhēng)議點(diǎn)是：對(duì)容重概念的理解直接影響檢測(cè)結(jié)果的判定，SL297-2004標(biāo)準(zhǔn)把容重作為質(zhì)量控制的參數(shù)，而檢驗(yàn)方法JGJ52-2006中沒(méi)有容重這個(gè)參數(shù)，只有密度，密度由：表觀密度、堆積密度。介于這種情況，經(jīng)過(guò)查閱資料，分析試驗(yàn)方法，本次試驗(yàn)所用材料用途用途，從水利防汛材料實(shí)際出發(fā)進(jìn)行認(rèn)真研究，需從如下幾個(gè)方面分析：

2 從概念上分析理解容重、密度（表觀密度、堆積密度）的關(guān)系

2.1 容重的概念是：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)的物質(zhì)的質(zhì)量稱(chēng)為容重。其單位g/L表示。容重一般是工程上用的一立方的重量，即單位容積內(nèi)物體的重量。而密度應(yīng)用范圍很廣，即“單位體積物質(zhì)的質(zhì)量”，液體、固體、氣體都可以用。

2.2 密度的概念是：物質(zhì)單位體積的質(zhì)量。但是物質(zhì)在單位體積內(nèi)分布必須是均勻的，物質(zhì)的體積為V，質(zhì)量為m，則密度d＝m/V。在國(guó)際單位制中密度以千克/米3為單位，工程上常用噸/米3為密度單位。例如一杯水和一缸水的密度是一樣的。

2.3 堆積密度：堆積密度是指單位體積（含物質(zhì)顆粒固體及其閉口、開(kāi)口孔隙體積及顆粒間空隙體積）物質(zhì)顆粒的質(zhì)量，有干堆積密度及濕堆積密度之分。

2.4 體積密度：指包括材料體積內(nèi)所有孔在內(nèi)的表觀密度。

2.5 表觀密度指表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下，單位體積所具有的質(zhì)量，材料在自然狀態(tài)下的體積是指材料的實(shí)體積與材料內(nèi)所含全部孔隙體積之和。根據(jù)共其開(kāi)口孔分為體積密度和視密度。

表觀密度：規(guī)定條件下，烘干礦質(zhì)單位表觀體積（包括材料實(shí)體、閉口孔隙，但不包括開(kāi)口孔隙）的質(zhì)量，也稱(chēng)視密度。

2.6 “容重”與“密度”的概念在理論上是一樣的，只是應(yīng)用的環(huán)境有所不同：

石料容重的概念：石料在干燥狀態(tài)包括開(kāi)口及閉口孔隙在內(nèi)單位體積的質(zhì)量。容重一般是工程上用的一立方的重量，即單位容積內(nèi)物體的重量。而密度應(yīng)用范圍很廣，即“單位體積物質(zhì)的質(zhì)量”，液體、固體、氣體都可以用。

3 從“容重”“密度”（表觀密度、堆積密度）的試驗(yàn)方法上分析

3.1 密度

式中 ρ-材料的密度，g/cm3；

m-材料的質(zhì)量（干燥至恒重），g；

V-材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，cm3。

除了鋼材，玻璃等少數(shù)材料外，絕大多數(shù)材料內(nèi)部都有一些孔隙。在測(cè)定有孔隙材料（如磚、石等）的密度時(shí)，應(yīng)把材料磨成細(xì)粉，干燥后，用李氏瓶測(cè)定其絕對(duì)密實(shí)體積。材料磨得越細(xì)，測(cè)得的密實(shí)體積數(shù)值就越精確。

另外，工程上還經(jīng)常用到比重的概念，比重又稱(chēng)相對(duì)密度，是用材料的質(zhì)量與同體積水（4℃）的質(zhì)量的比值表示，無(wú)單位，其值與材料密度相同（g/cm3）。

3.2 表觀密度

表觀密度是指單位體積（含材料實(shí)體及閉口孔隙體積）物質(zhì)顆粒的干質(zhì)量，也稱(chēng)視密度。按下式計(jì)算

式中 ρ′-材料的表觀密度，kg/m3或 g/m3；

m-材料的質(zhì)量，kg或g；

V′-材料在包含閉口孔隙條件下的體積（即只含內(nèi)部閉口孔，不含開(kāi)口孔），見(jiàn)圖1－2，m3或cm3。

通常，材料在包含閉口孔隙條件下的體積式采用排液置換法或水中稱(chēng)重法測(cè)量。

3.3 體積密度

體積密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積（包括材料實(shí)體及其開(kāi)口孔隙、閉口孔隙）的質(zhì)量，俗稱(chēng)容重。體積密度可按下式計(jì)算

式中ρ0-材料的體積密度，kg/m3或g/cm3；

m-材料的質(zhì)量，kg或g；

V0-材料在自然狀態(tài)下的體積，包括材料實(shí)體及其開(kāi)口孔隙、閉口孔隙，見(jiàn)圖1－1，m3或cm3。

對(duì)于規(guī)則形狀材料的體積，可用量具測(cè)得。如加氣混凝土砌塊的體積是逐塊量取長(zhǎng)、寬、高三個(gè)方向的軸線尺寸，計(jì)算其體積。對(duì)于不規(guī)則形狀材料的體積，可用排液法或封蠟排液法測(cè)得。

毛體積密度是指單位體積（含材料的實(shí)體礦物成分及其閉口孔隙、開(kāi)口孔隙等顆粒表面輪廓線所包圍的毛體積）物質(zhì)顆粒的干質(zhì)量。因其質(zhì)量是指試件烘干后的質(zhì)量，故也稱(chēng)干體積密度。

3.4 堆積密度（JGJ52-2006）

堆積密度是指自然狀態(tài)下單位體積（含物質(zhì)顆粒固體及其閉口、開(kāi)口孔隙體積及顆粒間空隙體積）的質(zhì)量，有干堆積密度及濕堆積密度之分。堆積密度可按下式計(jì)算：

式中 ρ'0-堆積密度，kg/m3；

m-材料的質(zhì)量，kg；

V'0-材料的堆積體積，m3。

材料的堆積體積包括材料絕對(duì)體積、內(nèi)部所有孔體積和顆粒間的空隙體積。材料的堆積密度反映散粒構(gòu)造材料堆積的緊密程度及材料可能的堆放空間。其測(cè)定方法詳細(xì)見(jiàn)JGJ52-2006。

4 從水利防汛材料（碎石20-40mm）用途及委托方指定標(biāo)準(zhǔn)分析

4.1 SL297-2004防汛儲(chǔ)備物資驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，第3.7款規(guī)定：防汛卵礫石（5mm-100mm之間的巖石顆粒，在防汛搶險(xiǎn)中與砂料配合做防滲和壓浸材料）抽檢樣為碎石20-40，防汛礫石的容重應(yīng)不小于1700kg/m3，含泥不大于5%，10mm-40mm粒徑所占比例不小于80%，抽樣檢測(cè)容重，含泥，粒徑比，并作為評(píng)定防汛材料（碎石20-40mm）合格標(biāo)準(zhǔn)，這就給我們提出一個(gè)難題，那就是：容重是采用表觀密度的試驗(yàn)結(jié)果還是采用堆積密度試驗(yàn)結(jié)果。

結(jié)論

5.1 經(jīng)過(guò)以上論證說(shuō)明，本次試驗(yàn)結(jié)果容重應(yīng)采用堆積密度試驗(yàn)結(jié)果（數(shù)據(jù)）

5.2 從試驗(yàn)結(jié)果分析，本次實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的表觀密度2630kg/m3；遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于SL297-2004所規(guī)定的容重應(yīng)不小于1700kg/m3，因?yàn)槿魏我粋€(gè)表觀密度的值都會(huì)大于1700kg/m3，作為防汛物資就失去了控制的意義。作為防汛物資的碎石，應(yīng)該是抗洪搶險(xiǎn)物資，所用材料（碎石）應(yīng)是與砂料配合作為防滲和壓浸材料，其容重應(yīng)理解為堆積密度：自然狀態(tài)下單位體積材料的質(zhì)量，所以本次實(shí)驗(yàn)的容重?cái)?shù)據(jù)推薦使用堆積密度。

6 建議

作為防汛搶險(xiǎn)物資碎石（20-40mm）不妥，因?yàn)樗槭?0-40mm）是單粒級(jí)配，其堆積密度是不滿足防汛物資容重不小于1700kg/m3要求，作為抗洪搶險(xiǎn)材料（用于配合砂料作為防滲和壓浸材料）選用卵礫石效果更好。

[1]SL297-2004防汛儲(chǔ)備物資驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]JGJ52-2006普通混凝土用砂石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn).[S].