密度方法

关键词：密度

密度方法（精选十篇）

密度方法篇1

一、利用密度计测密度

测量液体的密度时, 可将密度计放入待测液体中 (液体应有足够的深度) , 待密度计稳定后, 可直接从密度计上读出液体的密度。

二、利用密度的定义测物质的密度

由密度的定义式ρ=m/v可知, 要求到物质的密度, 必需先直接或间接测出物体的质量和体积, 再根据ρ=m/v计算出物质的密度。其测量的方法有:

(一) 有天平, 有量筒测物质的密度

例1:现有天平、量筒、细线、水和金属块, 请说出测金属块密度的办法和表达式。

过程与方法: (1) 、用天平称出金属块的质量m; (2) 、在量筒中加适量水, 记下水面所对刻度V1; (3) 、用细绳系住金属块放入量筒中, 记下水面上升后所对刻度V2。

表达式:ρ=m/ (V2-V1)

例2:现有天平、量筒、烧杯和盐水, 如何测出盐水的密度?写出其表达式。

过程与方法: (1) 、在烧杯中装入适量的盐水, 用天平测出其总质量m1; (2) 、将烧杯中的盐水倒部分到量筒中, 再用天平测出剩下的盐水与烧杯的总质量m2; (3) 、测出量筒中盐水的体积V。

表达式:ρ= (m1-m2) /V

例3:现有天平, 量筒、河沙、水、生石灰能否用上述器材测出生石灰的密度, 写出其表达式。

过程与方法: (1) 、用天平测出生石灰的质量m; (2) 在量筒中装入适量河沙, 将生石灰放入量筒后再向量筒中放入适量的河沙, 记下这时的体积V1; (3) 、取出生石灰后, 记下这时的体积V2。

表达式:ρ=m/ (V2-V1)

说明:对于生石灰这类会与水反应的物质, 不能选择“排水法”测体积, 只可用“排沙法”, “排油法”等方法测体积。

例4:现有石蜡块、水、针、天平、量筒, 试测出石蜡的密度。

过程与方法: (1) 、用天平测出石蜡块的质量m; (2) 、在量筒中装入适量的水, 记下这时的体积V1; (3) 、用针扎石蜡块让其浸没量筒里的水中, 记下这时量筒里的体积V2。

表达式:ρ=m/ (V2-V1)

说明:对于漂浮物体, 虽不能直接用排水法测物体体积, 但可采用针扎或下吊重物拉的方法让其浸没水中来测出其体积, 从而测出其密度。

(二) 有天平、无量筒测物质的密度

例5:试用天平、空瓶和水, 测定牛奶 (足量) 的密度

过程与方法: (1) 、用天平称出空瓶的质量m1; (2) 、测出装满水后的总质量m2; (3) 、测出装满牛奶后瓶的质量m3;

表达式:ρ=m奶/V奶=m奶/V水= (m3-m1) ρ水/ (m2-m1)

说明:没有量筒时, 物体的体积只能利用间接的方法求到, 如上题中就是利用体积转换的方法来求到牛奶的体积的。

(三) 无天平、有量筒测物质的密度

例6, 现有量筒、小矿石、平底试管、水。试测出小矿石的密度。

过程与方法: (1) 、将平底试管放入有水的烧杯中, 先后向试管中放入小矿石和水, 并让烧杯中的水面到达同一位置; (2) 、用量筒测出平底试管中水的体积v1; (3) 在量筒中加入适量的水, 测出小矿石放入前后的体积v2、v3。

表达式:ρ=ρ水v1/ (v3-v2)

说明:上题中是利用等效替代的方法来求到小矿石质量的。

三、利用压强测物质的密度

例7:用水、U形管、刻度尺测出某植物油的密度

过程与方法:: (1) 、将U形管开口向上竖直放置, 在U形管内注入适量的水, ; (2) 、从管的一侧缓慢注入植物油; (3) 、静止后用刻度尺分别测出油柱高h油和两侧管内水的高度差h水。

表达式:P油=P水

四、利用浮力测物质的密度

例8:某同学欲测一形状不规则铁块的密度, 他手中只有弹簧秤, 细绳及装有适量水的烧杯, 他如何才能做好这个实验?

过程与方法: (1) 用弹簧测力计测出铁块在空气中重G1;

(2) 将铁块浸没到烧杯里的水中, 记下此弹簧测力计的示数G2。

表达式:F浮=G1-G2=ρ水gV铁

说明:该题中若已知的是铁的密度, 则可测得水 (或其它液体的密度) , 若为漂浮物体, 则可根据F浮=G物求出液体的密度。

例9:现有正立方体木块, 玻璃杯、水、植物油、刻度尺, 试测出其植物油的密度。

过程与方法: (1) 、用刻度尺测出正方体木块的边长L; (2) 、将木块先后放入油和水中, 待静止后, 分别测出木块在油和水中露出的高度h油露和h水露。

表达式:F浮油=F浮水

说明:该方法利用的原理是同一物体在两种液体中漂浮时浮力相等, 但该方法只适用于ρ物<ρ液

五、综合法测物质的密度

鱼饲料密度的控制方法篇2

不同于陆生动物,鱼类的消化系统很短,例如鱼类的`消化肠长度只相当于猪的1/10,因此它们需要更易消化的饲料.饲料的形状和大小必须与鱼的大小相适应,产品的密度决定饲料在水中的沉浮属性,必须与所喂食动物的自然吃食习惯相符合.避免饲料在水中分散而没有被充分利用,并带来水质的污染.

作者：宋晓F 吴德胜作者单位：中国农业机械化科学研究院畜禽机械研究所刊名：渔业现代化 ISTIC PKU英文刊名：FISHERY MODERNIZATION 年，卷(期)：2005 “”(1) 分类号：关键词：

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密度概念教学的有效方法篇3

1教师引导，学生实验，建立概念

对于刚接触物理的初二学生来说，密度概念非常抽象，学生很难形成密度概念，让学生边学边实验，再通过教师引导，学生比较、分析、综合、归纳等思维方法对实验数据进行思维加工，进而抽象概括出事物的本质属性，形成密度概念，从而顺利突破密度概念教学的思维难点。

我在教学密度概念时，把学生分成若干组，每组发放铜块、铝块各一块，铁块三块(其中一铁块的体积和铜块、铝块体积相同)，先让学生测出体积相同的铜块、铁块、铝块的质量和体积，要求学生比较所测数据，分析数量关系，同学们很快归纳出体积相同的不同物质质量不同的结论，学生经过计算进一步发现，单位体积的不同物质质量不同，再让学生测出另外两铁块的质量和体积，让学生比较分析三块铁块的质量和体积的数量关系，同学们会发现单位体积的同种物质质量相同。

老师进一步通过生活事例引导：制造体积和厚度一定的飞机一般用铝合金而不用钢材，一个很重要的原因就是体积相同时，钢的质量大于铝合金的质量，使用钢材会造成飞机过重，难以起飞；为了拍摄地震时墙体倒塌压死伤人之类的电影，要用泡沫塑料制造墙，就是因为体积相同的砖和泡沫相比，泡沫的质量要小得多，不至于真的压伤演员，物理学中为了表示体积相同的不同种物质质量一般不相同这一性质，引入了“密度”的概念，在数据处理中，单位体积的物质的质量就叫那种物质的密度，至此密度概念基本形成。

在密度概念初步形成的基础上，启发学生说出铜、铁、铝密度的物理意义，这样学生就能领悟到，同种物质密度一般相同，不同物质密度一般不同，也就是说密度是物质的一种物理属性。

2精选例题，巩固概念

当学生初步建立概念后，必须及时给他们提供运用概念的机会，让他们用抽象的概念来解决具体的物理问题，从而达到巩固概念的目的，而运用物理概念解题就是一种最普通的方法，教师要精选例题，保证选择的题目具有针对性、典型性、灵活性、层次性，既能针对教学的重点难点，帮助学生理解知识、巩固知识，又能起到示范引路、方法指导的作用，更重要的是达到培养学生的思维品质，提高教学效率的目的，下面是我在教学中所选择的题目。

例1一盒装牛奶体积为2.5×10^-4m³，质量为0.275kg，则该牛奶密度为多少kg／m³?它的物理意义是什么?

选择这一题目的目的是，让学生学会用密度公式规范解题，并理解密度的物理意义，

例2有甲乙两个物体，它们的质量之比为3：2，体积之比为4：3，则它们的密度之比为?若将甲切去1／3，乙切去3／4，则剩下的两部分密度之比为多少?

设计这一题目，第一问的目的是，让学生学会用密度公式规范解比例题，设计第二问的目的是，巩固密度概念，即一般情况下密度只与物质的种类有关，与质量和体积无关，做第二问时根本不需重新计算，

例3

有人说，密度公式p=m／V反映了密度与质量成正比，与体积成反比，这种说法对吗?为什么?

选择这一题目的第一目的是，突出密度是物质的物理属性，即一般情况下密度只与物质的种类有关，与质量、体积无关，第二目的是，让学生把有物理意义的密度公式和纯粹数学公式加以区别，结合物理意义，此公式应该理解为：①不同种物质密度一般不同②质量相同的不同物质，体积与密度成反比，③同种物质(即p相同)，质量与体积成正比，

例4

有一质量为1.78kg，体积为300cm³的铜球，该铜球是空心的还是实心的?若空心，空心部分体积是多大?如在空心部分注满水，则其总质量为多少?(p桐=8.9×10³kg／m³)

选择这一题的目的是，让学生能灵活运用密度公式解题，强化解题示范作用，更重要的是让学生知道物质密度与物体平均密度有区别，不能混为一谈，为浮力一章学习做好铺垫，

3运用知识分析现象，深化对概念的理解

物理来自于生活，生活中充满物理，身边的一个小小的事例，却能讲述高深的物理现象，挖掘生活中的物理，把它转化为课堂教育事例，从而深化对密度知识的理解，如某些顾客带着旧金首饰让个体金银加工商重新加工，可带回的首饰不长时间会发黑，再称一称发现质量变少了，这是怎么回事?原来加工商在对旧首饰加工前，先在坩埚底部做一个口小底大的小洞，在小洞里面灌满液体的铅，让铅冷却后，把底磨平，让顾客看不出底部有小洞，加工时，把顾客的旧首饰放在坩埚内，用乙炔火焰熔化坩埚内的首饰和小洞内的铅，黄金熔液密度大，部分流入洞中，铅熔液密度小，上浮，把黄金和铅熔液倒入模型制成新首饰交给顾客，顾客的部分黄金就不知不觉地被个体商换成了铅，因而新首饰质量会变少且发黑，通过对这一事例的分析，同学们进一步知道，密度不同的液体混在一起时，密度大的液体会下沉，密度小的液体会上浮，深化了对密度概念的理解，

4多层次多角度分析，融会贯通理解概念

只有从不同角度多层次理解知识，才能融会贯通地理解知识，防止对知识的片面理解，

我们说密度是物质的物理属性，即同种物质组成的物体密度一般相同，不同种物质组成的物体密度一般不同，如果只从这一层面上理解密度知识，碰到有些问题就不好解决，事实上，上述规律对于固体、液体一般成立，也有特殊情况，如固体、液体由于热胀冷缩会引起密度的微小变化，再如物质的状态发生变化时，也会引起物质密度的微小变化，另外由于气体的流动性和分子运动，即使是同种物质，它的密度也会发生很大变化，因此还应从以下两方面来理解密度概念。

①单位体积的某种物质的质量叫做这种物质的密度，即密度也表示组成物体的物质排列的疏密程度，组成物体的物质排列稀疏则密度小，组成物体的物质排列紧密则密度大，如：钢瓶中装有密度为4kg／m³的氧气，用去其中的一半，剩余部分氧气的密度就变为原来的一半，因为瓶中氧气用去一半后，物质排列变得稀疏。

②同种物质的密度还与温度、物质的状态有关，一般物体都具有热胀冷缩的性质，即一般物体的体积随温度的升高而增大，随温度的降低而减小，另外由于物质的状态发生变化时会引起物体体积的变化，因为密度等于质量除以体积，质量不随温度、状态等的变化而变化，根据密度公式可知，同种物质，当温度、状态发生变化时，密度也会发生变化。

5进行教学反思，完善概念内涵

掌握物理概念是一个循序渐进的过程，对一般概念的教学不能也不可能一步到位，物质的密度还涉及到分子动理论、热胀冷缩等知识，而这些知识安排在苏科版八下物理教材中密度之后，所以只有在日后的学习中逐步完善，学生才会进一步理解概念的内涵，原来所说的同种物质温度、状态发生变化，会引起物质密度的微小变化，是因为热胀冷缩以及物质状态发生变化时会引起分子间距离的变化，分子排列变紧密了，密度就会变大，分子排列变稀了，密度就会变小，和气体密度变化实质相同，而物体的平均密度相当于把物质内的分子平均排列到物体内，由此可见一般概念的学习要在其他知识的学习中不断完善。

液体食品密度测定方法探讨篇4

密度瓶法是测定密度最常用的方法, 但不适宜测定易挥发液体食品试样的密度。

1.1 原理。

在规定温度20℃时, 分别测定充满同一密度瓶的水及试样的质量, 由水的质量和密度可以确定密度瓶的容积即试样的体积, 根据密度的定义, 由此可计算试样的密度:

式中:mY———20℃时充满密度瓶的试样质量, g;

Mb———20℃时充满密度瓶的水的质量, g;

1.2 仪器。

1.2.1密度瓶:密度瓶法测定密度的主要仪器是密度瓶。密度瓶有各种形状和规格 (如图1所示) 。普通型的为球形, 见图l (a) , 标准型的是附有特制温度计、带有磨口帽的小支管的密度瓶, 见图1 (b) 。容积—般为5、10、25、50m L等。1.2.2分析天平。1.2.3恒温水浴等。

1.3 操作方法。

1.3.1密度瓶洗净并干燥, 连温度计及侧孔罩一起准确称量, 得m0。1.3.2取下温度计及侧孔罩, 用新煮沸并冷却至约20℃的蒸馏水充满密度瓶, 不得带入气泡, 插入温度计, 将密度瓶置于 (20.0℃±0.1℃) 的恒温水浴中, 恒温约30min, 至密度瓶中样而温度达到20℃, 并使侧管中的液面与侧管管口对齐, 立即盖上侧孔罩, 取出密度瓶, 用滤纸擦干其外壁的水, 立即置于分析天平上准确称量, 得ml。1.3.3将密度瓶中的水倒出, 并干燥后用同样的方法加入液体食品试样并难确称量, 得m2。

1.4 方法讨论。

1.4.1操作必须迅速, 因为水和试样都有一定的挥发性, 否则会影响测定结果的准确度。1.4.2防止实验过程中沾污密度瓶。1.4.3要将密度瓶外壁擦干后称量。

2 韦氏天平法

此法适用于测定易挥发液体食品的密度。

2.1 原理。

韦氏天平法测定密度的基本依据是阿基米德定律, 即当物体完全浸入液体时, 它所受到的浮力或所减轻的质量, 等于其排开的液体的质量。因此, 在一定的温度下 (20℃) , 分别测定同一物体 (玻璃浮锤) 在水及试样中的浮力。

2.2 仪器。

2.2.1韦氏天平:它主要由支架、横梁、玻璃浮锤及砝码等组成。天平横梁用支架支持在刀座, 梁的两臂形状不同且不等长。长臂上刻有分度, 末端有悬挂玻璃浮锤的钩环, 短臂末端有指针, 当两臂平衡时, 指针应和固定指针水平对齐。旋松支柱紧定螺丝, 可使支柱上下移动。支柱的下部有一个水平调节螺钉, 横梁的左侧有水平调节器, 它们可用于调节韦氏天平在空气中的平衡。2.2.2恒温水浴。

2.3 操作方法。

2.3.1检查仪器各部件是否完整无损。2.3.2将仪器置于稳同的平台上, 旋松支柱紧定螺丝, 将其调整至适当高度, 旋紧螺丝。将天平横梁置于刀座上, 钩环置于天平横粱右端刀口上, 将等重砝码挂于钩环上, 调整水平调节螺钉, 使天平横粱左端指针与固定指针水平对齐, 以示平衡。注意在测定过程中不得再变动水平调节螺钉。若无法调节平衡时, 则可用螺丝刀将平衡调节器上的定位小螺钉松开, 微微转动平衡调节器, 使天平平衡, 旋紧平衡调节器上的定位小螺钉, 在测定中严防松动。2.3.3取下等重砝码, 换上玻璃浮锤, 此时天平仍应保持平衡。2.3.4间玻璃筒内缓慢注入预先煮沸并冷却至约20℃的蒸馏水, 将浮锤全部浸入水中, 不得带入气泡, 浮锤不得与筒壁或筒底接触, 玻璃筒置于20.0℃±0.1℃的恒温浴中, 恒温20min, 然后由大到小把砝码加在横梁的v形槽上, 使指针重新水平对齐, 记录砝码的读数。2.3.5将玻璃浮锤取出, 倒出玻璃筒内的水, 玻璃筒及浮锤用乙醇洗涤后, 并干燥。2.3.6以试样代替水重复2.3.4的操作。

2.4 说明。

2.4.1测定过程中必须注意严格控制温度。取用玻璃浮锤时必须十分小心, 轻取轻放, 一般最好是右手用镊子夹住吊钩, 左手垫绸布或清洁滤纸托住玻璃浮锤, 以免损坏。2.4.2当要移动天平位置时, 应把易于分离的零件、部件及横梁等拆卸分离, 以免损坏刀口。2.4.3根据使用的频繁程度, 要定期进行清洁工作和计量性能检定。当发现天平失真或有疑问时, 在末清除故障前, 应停止使用, 待检修合格后方可使用。

3 密度计法

密度计法测定密度比较简单、快速, 但准确度较低。

3.1 原理。

以密度计法测定密度是依据阿基米德定律。密度计上的刻度标尺越向上则表示密度越小, 在测定密度较大的液体时, 由于密度计排开的液体的质量较大, 所受到的浮力也就越大, 故密度计就越向上浮。反之, 液体的密度越小, 密度计就越往下沉。由此根据密度计浮于液体的位置, 可直接读出所测液体试样的密度。

3.2 仪器———密度计。

密度计的种类很多, 但基本结构及形式相同, 都是由玻璃外壳制成, 头部呈球形或圆锥形, 里面灌有铅球、汞及其他重金属, 中部是胖肚空腔, 所以放在液体中可以浮起, 尾部细长形, 附有刻度标记, 称“计杆”, 可以直接读出密度值。密度计刻度的刻制是利用各种不同相对密度的液体进行标定, 制成不同标度的密度计。

3.3 说明。

3.3.1所用的玻璃圆筒应较密度计高大些, 装入的液体不要太潮, 但应能将密度计浮起。3.3.2密度计不可突然放入液体内, 以防密度计与筒底相碰而受损。3.3.3读数时, 眼睛视线应与液面在同一个水平位置上, 注意视线要与弯月面最低处相切。若液体颜色较深, 则应以弯月面上缘为准。3.3.4注意测定温度的控制, 在测定过程中, 温度的控制要满足实验的要求, 并在实验过程中保持恒定。3.3.5一般密度计的刻度是上面小、下面大。但酒精计则正好相反, 是上面大、下面小, 因为乙醇浓度越大其相对密度越小, 乙醇浓度越小其相对密度越大。3.3.6进行测定时, 应根据被测液的相对密度或浓度的大小选择刻度范围适当的密度计。若选择不当, 如标度过小则密度计过分浮起 (酒精计完全沉下) 而无法读数。

摘要：通常测定液体食品试样的密度可用密度瓶法、韦氏天平法和密度计法。GB/T5009.2—2003规定测定液体食品试样的密度的第一法为密度瓶法, 第二法为密度天平法 (即韦氏天平法) , 第三法为密度计法。

关键词：液体食品,密度,测定方法

参考文献

[1]刘春风, 李琳琳.石油和液体石油产品密度测定结果的不确定度评定[J].化工标准.计量.质量, 2003 (4) .

密度方法篇5

备课人：

授课班级：

一、教学目标

知识、能力目标：

1、复习巩固密度测量的基本原理ｐ=m／v和几类常见的测量方法。

2、学生能灵活变通实验原理并总结测量方法，包括直接测量法（按入法、助沉法）和间接测量法（利用所学过的相关知识解决m或V,再进行测量），能根据具体要求或实验器材选用合适的实验方法设计实验。

3、加强对实验思想的培养和实验方法的指导以及对物理方法的掌握和逻辑能力推理能力的提高。

情感目标：培养学生团结、合作、互助、协商精神，体验多途径解决问题后的成就感。

二、教学重、难点：

重点：密度测量的基本原理和方法难点：间接测量

三、教学方法：讨论、交流、归纳、练习

四、课时安排：1课时

五、程序设计：

1导入：

我们已完成了质量与密度新课程学习，回顾一下与密度有关联的内容，如果要分别测出一石块和一杯液体的密度，器材自选，你能想出几种设计方案？设计的方案越多越好，看谁想得又快又多。

2复习归纳：（1）抽查学生的设计方案

（2）根据学生设计方案，归纳测量方法

a基本测量法 b间接测量法（特殊方法）

(3)密度的基本测量方法及应用：

测固体密度

怎样测一小石块的密度？

教师质疑：先测质量还是先测体积？为什么？说明理由。

（1）引导学生分析、思考、讨论：实验器材、实验步骤的先后顺序和实验设计应注意事项。

（2）学生回答、补充，完成后用多媒体出示：

【教师用多媒体出示基本测量方法】：原理:ρ=m／v；

器材:天平、水、量筒、细线；

实验步骤：用天平测质量m，用量筒、水、细线测出石块的体积v=v2-v1。若石块形状规则可用刻度尺测体积(注意体积计算式)。密度表达式：ρ=m/ v2-v1 测量顺序不同时的误差分析：

（3）知识拓展：如果把石块换成蜡块，又怎样测出其密度？

【教师质疑】：蜡块漂浮在水中，怎样测出蜡块的体积？【学生思考】：讨论、分析测蜡块的方法，然后回答、补充。【用多媒体出示】：体积的特殊测量：

(a)按入法：器材：天平、水、量筒、细线、细铁丝或大头针；步骤：略(b)助沉法：器材：天平、水、量筒、细线、助沉物（铁块）；步骤：略

测液体密度

怎样测一杯水的密度？

【教师质疑】：先测质量还是先测体积？为什么？说明理由。

（1）引导学生分析、思考、讨论：实验器材、实验步骤的先后顺序和实验设计应注意事项。

（2）学生回答、补充，完成后用多媒体出示：【教师用多媒体出示基本测量方法】：原理:ρ=m／v；

器材:天平、水、量筒、烧杯；实验步骤：用天平测烧杯和水的总质量m1，将烧杯中水适量倒入部分至量筒中并测出体积v、再用天平测出烧杯和剩余水的总质量m2。密度表达式：ρ= m1-m2/v 测量顺序不同时的误差分析：

【问题探究】现只有天平、烧杯和水，怎样利用这些器材测量一未知液体密度？（1）引导分析：a利用天平和烧杯能测出未知液体质量;b缺少测体积工具量筒，怎样解决体积？

C水的密度已知，能根据水的质量算出水的体积吗？ D替代法及间接测量应用

(4)密度的间接测量方法及应用：

①如何测定一个墨水瓶的容积？

②如何测出一个可溶于水中的糖块的密度？

3习题巩固：

【例】：给一架天平（附砝码），一瓶没有装满的牛奶，一个奶瓶和足量的水，怎样测定牛奶的密度？写出实验步骤和表达式。

【引导分析】：由公式ｐ=m／v可知，只要测出牛奶的质量和体积，代入公式就可计算牛奶的质量。没有量筒怎样测出牛奶的体积？怎样利用水的密度来测出水的体积？（水的体积与牛奶的体积有怎样的关系才能测出牛奶的体积？怎样操作？

【学生活动】思考、分析、讨论解决问题的方案。【教师活动】提问、收集实验设计信息。根据信息情况教师适时引导并提出质疑：（1）实验设计顺序能否颠倒？如果颠倒会出现什么情况？

（2）一定求出水的体积或牛奶的体积才能测出密度吗？【抽取解题规律】（多媒体出示）：解题思路：根据所给器材测出适量牛奶的质量，再测出与牛奶相同体积水的质量，从而求出牛奶的密度即V牛=V水，m牛／ｐ牛= m水／ｐ水，牛奶的体积可不用求出。【小结】：根据所给器材找出能测出的有用的物理量，测不出的物理量可用密度已知的物质（水或其它物质）相等的物理量代替。

4课堂总结：

（1）密度的基本测量：

a固体密度测量；测质量：天平；测体积：量筒和水； b液体密度测量。测质量：天平、烧杯；测体积：量筒； c测量顺序：一般先质量后体积，再求密度。（2）密度的特殊测量实

质量测定：a 用弹簧秤 b 根据F浮=G排再根据G=mg求算质量体积测定：a 用水的体积替代

b根据浮力计算式求出V排来替代

密度方法篇6

关键词：界面反演，剩余重力异常，回归分析

1.引言

密度分界面与区域构造、储油构造、含煤盆地有密切的关系，因此计算密度分界面的起伏和深度的变化在区域构造研究、石油勘探、煤田勘探中具有重要的意义[1][2][3]。

通過分析前人对沉积盆地重震联合反演的研究成果，以及笔者对南华北地区区域地震剖面及构造格架剖面的拟合反演结果，我们发现通常情况下，主要沉积层界面深度与对应的剩余重力异常之间存在一种负相关的关系，即目的层深度越浅，对应异常越大，深度越深，对应异常越小。因此，我们期望运用已有的深度异常信息建立目的层密度界面深度与剩余重力异常之间的回归方程，通过该方程推算出未知区域的深度信息。

2方法原理

2.1线性回归分析

在密度界面起伏平缓的情况下，可以认为重力异常与界面的起伏呈近似线性关系，即

（2-1）

式中：界面深度，为界面起伏引起的重力异常；、为两个常数，他们与异常起算点处的界面深度和界面上下物质层的密度差有关。

为应用（2-1）式求取深度，至少要知道界面上两个点的深度，以确定、两个系数值。若存在n个已知点，它们的深度，则根据最小二乘原理，为确定系数、，应使各点的深度和由（2-1）试计算出的深度的偏差平方和为最小，即

（2-2）

令，分别等于零，可得：

（2-3）

（2-4）

以上两式联立，解之得：

（2-5）

（2-6）

式中为的省略形式。

系数确定后，就可以由（2-1）式计算出测点下方各界面的深度[1][4]。

2.2抛物线回归分析

与线性回归相比，抛物线回归分析只是给线性回归方程增加了一个二次项，如下式：

（2-7）

应用（2-7）式求取深度，至少要知道界面上三个点的深度，以确定、、三个系数值。对存在n个已知点的情况，同样可以根据最小二乘原理，使各点的深度和由（2-7）试计算出的深度的偏差平方和为最小，以确定、、三个系数值[70]。即：

（2-8）

（2-9）

（2-10）

联立以上三式，解之得：

（2-11）

系数确定后，就可以由（2-7）式计算出测点下方各界面的深度。

2.3算法流程

回归分析的算法流程如图所示，每一个计算环节简单介绍如下：

图2.1 回归分析算法流程图

（1）数据读取

包括剩余重力异常网格数据和已知控制点信息的读取。

（2）搜索控制点

搜索与当前测点距离在指定范围内的已知点，若已知点过少，如对于抛物线回归分析已知点少于4个，则放弃计算该点，若已知点过多，则按距离测点距离远近对已知点排序，取距离最近的指定数目的已知点。

（3）建立回归方程

运用控制半径范围内已知点的深度和异常信息根据前两节所述原理建立界面深度关于剩余异常的回归方程，计算出回归系数。

（4）测点计算

将当前测点的剩余重力异常值代入回归方程，求取其深度值，并对数值的合理性做出判断。

（5）数据输出

若当前深度值求取合理，则输出对应测点的坐标、深度、异常以及相应的回归系数等信息，并进入下一测点的计算，重复1、2、3、4步骤，否则不输出当前测点信息，直接进入下一点的计算。

整个计算流程不是很复杂，在VC6.0中编程实现。计算时需要注意一些细节。首先，对于搜索半径及其范围内制点数目的选取要合适；其次，研究区目的层的深度是有一定范围的，回归分析计算出的深度若超出这个范围应该剔除，而深度范围的确定需要参考地质、钻孔及剖面反演资料。

3约束条件

这里的约束条件包括方法本身的应用条件和对控制点要求。

回归分析的应用前提是密度界面的起伏变化在一定范围内是平缓的，变化越平缓则计算的精度越高。例如当界面起伏最大倾角小于三度，起伏幅度不超过界面最大深度1/10时，由（2-1）式所得的结果的最大相对误差不超过7%；即使界面最大倾角到11度，起伏幅度达到界面最大深度的1/5，带来的最大误差也小于8%[2]，而采用（2-7）式时会更突出一些局部细节，相对来说，误差还会减小。

4剖面回归分析验证

为了验证回归分析的有效性，同时比较线性回归分析和抛物线回归分析的反演效果，以研究区三叠系地层为例，我们把部分地震剖面和区域格架剖面的反演拟合得到的三叠系底界面深度值与对应点剩余重力异常值作为已知控制点，把剖面切割规则剩余重力异常网格得到的异常值作为待求测点，运用两种回归分析方法分别进行了反演计算，部分剖面结果如图4-1所示。图中蓝色十字叉点表示已知控制点，绿色线为线性回归分析反演结果，红色线为抛物线回归分析反演结果。

太康线

EW03线

图4.1 部分剖面深度异常回归分析效果对比图（三叠系底界面）

总体来说，两种回归分析方法求得的深度值都大体反映了剖面下方三叠系底界面深度的变化趋势，因而都具有可行性。在深度变化比较平缓的区域，它们求得的深度值基本没有差异，在深度变化较大的区域，二次回归分析的结果与控制点深度更为接近，更能反映一些深度变化的细节。因此，对于平面的深度回归分析反演，我们优先选取二次回归分析方法。

5区域密度界面反演分析实例

以南华北地区盆地为例。南华北地区（又称华北盆地南部）地处中原和两淮地区，包括河南省和安徽省的大部分以及江苏省的西北部、山东省的西南部。区内诸多盆地是不同构造阶段，多种构造动力体系联合与复合作用的最终產物。对研究区主要密度界面，下古生界底界、上古生界底界深度异常二次回归分析结果如图5.1～5.2所示。

结合研究区区域地层特征分析，反演结果反映了各界面的基本分布格局，即在三门峡—舞钢—信阳—舒城一线以北区域各地层界面起伏变化，该线以北则进入北秦岭逆冲推覆构造带，区内主要分布太古代、元古代区域变质岩及不同时期的侵入岩体，因而主要沉积层深度为零。因此，也从地质角度证明了运用回归分析求取主要目的层残存分布的合理性。

进一步分析结果可以看出，各沉积层底界面深度分布是与区域构造“南北分带、东西分块”的特征是相一致的。在南北方向上，由北侧的济源凹陷、开封坳陷到太康隆起，再到中部的周口坳陷往南经长山隆起进入信阳合肥盆地，各目的层底界面的深度经历了深、浅、较深、浅、深的交替变化，而在东西方向上因为与主要构造单元分布平行，深度变化比较平缓。

图5.1 南华北地区下古生界底界面深度图（单位：m）

图5.2 南华北地区上古生界底界面图（单位：m）

6结论

本文运用基于回归分析的反演模式，建立了盆地、坳陷区剩余重力异常与主要目的层深度之间的回归方程，由此推算未知区域的目的层深度分布情况，并引入实例，计算区域密度界面的分布情况，通过已有地质、地球物理特征认识验证了计算结果的合理性。我们认为这种方法是可行的。

参考文献：

[1]曾华霖，重力场与重力勘探[M]. 地质出版社，2005.6

[2]肖鹏飞，陈生昌，孟令顺. 高精度重力资料的密度界面反演[J]. 物探与化探，2007b，31（1），29-33

[3]韩道范等.利用重力异常反演多层密度分界面的理论和方法[J]. 地球物理学报，1994，37（1），272-281

林分密度的确定方法研究篇7

在森林的不同发育阶段, 林分密度不断发生变化, 为了便于区别, 将林分密度分为初始密度和经营密度。初始密度是指森林形成时的密度或单位面积上栽植点或播种穴的数量, 其中后者也称为人工林的造林密度。经营密度指林分在某个生长发育时期, 单位面积林地上林木的数量。为了合理确定森林密度, 一般以同龄人工纯林作为研究对象分析密度的作用机理。因为人工纯林结构简单, 影响因子较少, 可使复杂问题简单化, 同时得出的结论也可在其他类型的森林培育工程中借鉴。根据密度作用规律和确定密度的原则, 在确定林分密度时可采用以下4种方法[1,2,3,4], 其所具备的条件可参照使用, 也可同时使用。

1 经验法

借鉴以往取得经营成效的林分密度, 分析判断密度的合理性以及需要调整的地方, 以此确定新条件下的林分密度[1,2]。采用经验法时, 为了防止出现主观随意性, 要求决策者必须具备足够的理论知识及生产经验[1,2]。

2 试验法

一般来说, 最可靠的确定方法应该是通过造林试验确定的初始密度和经营密度, 但是当前大部分试验所选的密度间隔不合理, 致使得出的结论存在矛盾。吴增志对前人的研究结果进行分析总结后指出, 密度试验首先应遵循指数 (或几何级数) 原则, 其次是供试林分必须同种、同龄, 苗木质量和立地条件应保持一致[1,2,3]。

由于密度试验耗时较长, 一般需要半个至一个轮伐期的时间, 且营造试验林要花费很大的精力和财力, 所以不可能兼顾每一个树种, 只能研究几个主要造林树种在典型生长条件下的密度规律。其结论属于生物学范畴, 必须经过经济分析后才能确定林分密度[1,2,3,4]。

3 调查法

如果在现有森林中, 存在不同的造林密度且数量较大, 或现有林分因某种原因处于不同的密度状况, 则可以直接调查统计不同密度下林分的生长发育状况, 从而得出需要的规律和参数。这种方法使用也较为广泛, 已得到了不少有益的成果[1,2]。

一般调查时掌握以下规律后, 就不难确定造林密度:一是初植密度与第1次疏伐开始期及当时的林木生长大小的关系;二是密度与现存蓄积量、材积生长量和总产量 (生物量) 的相关关系;三是冠扩展速度与郁闭期限的关系;四是密度与树冠大小、直径生长、个体体积生长的关系等。以小径材 (包括薪材) 用材林为例, 在小径材销路不畅, 且初期林地为间作模式时, 造林密度可以直接按照主伐时所需树木大小与密度的关系来确定;当中小径材销路较好时, 可以根据密度与直径生长的关系等, 按林分第1次疏伐时就能生产适销径阶的树种, 并以在经济上合算为准则, 来确定造林密度[1,2,3,4]。

4 编制密度管理图 (表) , 查阅图标的方法

目前, 研究人员对落叶松、杉木、油松等主要造林树种的密度规律研究较多, 并在此基础上制定了各种地区性密度管理图 (表) , 造林密度可以直接通过查图表的方式来确定。但现有的密度管理图 (表) , 其理论基础和实用性还存在缺陷, 需继续完善。吴增志编制的华北落叶松、杨树 (毛白杨、欧美杨) 人工林合理密度调控图 (表) , 在合理确定人工林密度上又迈进了一大步。比如, 可以按照第1次疏伐时要求达到的径阶, 查出对应的林分密度, 在此基础上再适当增加一定数量, 以抵偿生长期间可能产生的平均死亡率, 即为造林密度[1,2,5,6,7,8,9,10]。

参考文献

[1]王玉芬.林分密度在营林生产中的应用[J].林业勘查设计, 2011 (1) :61-65.

[2]赵留福, 赵留聚.确定林分密度的方法[J].黑龙江科技信息, 2012 (20) :240.

[3]刘澄.林分密度对华北落叶松人工林林分生长及林下植物多样性影响的研究[D].保定:河北农业大学, 2009.

[4]李伟伟.林分密度及立地条件对华北落叶松人工林影响的研究[D].保定:河北农业大学, 2009.

[5]余林.皖南毛竹林密度效应研究[D].北京:中国林业科学研究院, 2011.

[6]张运锋.用动态规划方法探讨油松人工林最适密度[J].北京林业大学学报, 1986, 8 (2) :20-29.

[7]方怀龙.现有林分密度指标的评价[J].东北林业大学学报, 1995, 23 (4) :100-105.

[8]武思宏, 朱清科, 余新晓, 等.晋西黄土区主要造林树种合理林分密度计算与分析[J].水土保持研究, 2007, 14 (4) :386-388, 393.

[9]吕兴录, 陈金玉.确定林分密度的原则[J].黑龙江科技信息, 2012 (20) :224.

密度探究性实验题解题方法导航篇8

一、固体密度测量方法

1. 测量形状规则的固体密度:

我们先用天平测出物体的质量m. 用刻度尺测固体: 长( a) 、宽( b) 、高( c) 、直径( d) ,利用几何知识求出体积V( 如长方体的体积V =abc、正方体的体积V = a3、圆柱体的体积V = Sh等) . 然后根据密度公式ρ = m/V求出物体的密度。

2. 测量形状不规则的固体( 不溶于水) 密度:

( 1) 物体密度大于水的密度( 即ρ物> ρ水) : 1测出被测物体的质量m; 2向量筒中加入适量的水,测出这些水的体积V1; 3用细线系住被测物体慢慢浸没水中,读出被测物体和水的总体积V2; 4由ρ = m/V求出被测物体的密度

例1五一节,晓丽老师在百货店买了一个金灿灿的实心饰品,同学们特别想知道这个饰品是否是纯金的( ρ金= 19. 3×103kg / m3) 。他们选用托盘天平、量筒、细线、烧杯和水等,进行了如下的实验操作:

A. 把托盘天平放在水平桌面上;

B. 把游码放在标尺的零刻度线处,调节横梁上的平衡螺母,使横梁在水平位置平衡;

C. 将饰品用细线系好后慢慢地放入量筒中,并记下水和饰品的总体积

D. 在量筒中倒入适量的水,并记下水的体积;

E. 将饰品放在左盘中,在右盘中增减砝码并移动游码直至横梁在水平位置平衡。

请你帮组同学们回答下面五个问题:

( 1) 正确的实验操作顺序是: AB____( 余下步骤请用字母序号填出) ;

( 2) 在调节平衡螺母时,发现指针偏向分度盘的左侧,如图甲所示。此时应将平衡螺母向( 选填“左或右”) 端调节,直到指着指向分度盘的中央。

( 3) 用调好的天平称量饰品的质量,当天平再次平衡时,右盘中砝码的质量和游码的位置如图乙所示,则饰品的质量是___g; 用细线拴好饰品放入装有适量水的量筒中,如图丙所示,则饰品的体积是____cm3

( 4) 通过计算可知饰品的密度为____g /cm3,由此可以确定饰品不是纯金的;

( 5) 适量的水”的含义是___________。

解析: ( 1) 在测量固体的密度时应先称量待测物体的质量,再测量待测物体的体积( 防止水对物体质量大小的影响) ,所以测量顺序应为: A、B、E、D、C。

( 2) 调节天平在水平面上平衡时要将平衡螺母向指针偏转的相反方向调节,图甲中指针偏向分度盘的左侧,所以应向右调节平衡螺母。

( 3) 物体的质量等于砝码的质量与游码指示的数值之和,所以饰品的质量为: 182. 6g;

饰品的体积等于量筒中两次液面示数的差,所以饰品的体积为:10cm3

( 4) 由密度公式ρ = m/V可得饰品的密度为: 18. 26g /cm3

( 5) 要想测量饰品的体积,必须将饰品浸没在液面之下,同时将饰品放入量筒后,量筒中的液面又不能超出量程,所以适量的含义是: 水要浸没饰品且饰品放入后不能超过量程。

答案: ( 1) E、D、C( 2) 右( 3) 182. 6g; 10cm3( 4) 18. 26g /cm3( 5) 适量的水是指水要浸没饰品且饰品放入后不能超过量程.

( 2) 物体密度小于水的密度( 即ρ物< ρ液) : 由于物体放入水中后漂浮于水面,不会自动沉入水中,要想把物体全部浸入水中,一般可采用以下几种方法,“针压法”: 即用一根大头针的针尖或横截面积很小的铁丝将待测物体压入水中; 根据量筒中液面的变化测出物体的体积.助沉法: 在待测物体的下面用细线系住一密度大于水的物体( 如: 小石块等) 先在量筒中放适量的水,把密度大于水的那个物体完全浸入水中,测得液体体积V1,则该测物体的体积V物= V2- V1,其它的实验步骤和方法仍和ρ物> ρ液的固体密度测量方法一样。

二、液体密度的测量

用烧杯取适量的待测液体,用天平测出容器和液体的总质量m1.将烧杯中的一部分液体倒入量筒中,测出体积为V. 再用天平测出烧杯和剩余液体的质量m2.,求出被测液体的密度。

例2小明用利用托盘天平和量筒测量老醋的密度。

( 1) 调节天平时,游码移至左端,发现指针静止时指在分度盘中央刻度线的右侧,要使天平平衡,他应该()

A. 把横梁右端螺母向右旋出一些

B. 把横梁右端螺母向左旋进一些

C. 把天平右盘的砝码减少一些

D. 向右移动游码

( 2) 当天平平衡后,小明开始测量: 测量步骤如图12所示,正确的操作顺序是:_____-( 填字母代号) 。

A. 用天平测量烧杯和剩余老醋的总质量;

B. 将待测老醋倒入烧杯中,用天平测出烧杯和老醋的总质量;

C. 将烧杯中老醋的一部分倒入量筒,测出这部分老醋的体积;

( 3) 根据图中数据计算可得: 老醋的密度是____㎏/m3。

【解析】( 1) 指针静止时指在分度盘中央刻度线的右侧,所以左盘高,平衡螺母应向左移动. 在调平过程不能加减砝码或移动游码。

( 2) 要正确测量醋的密度,需先测出烧杯和老醋的总质量,将烧杯中老醋的一部分倒入量筒,测出这部分老醋的体积,用天平测量烧杯和剩余老醋的总质量。

( 3) 由图知,烧杯和老醋的总质量m总= 50g + 20g + 10g + 2. 4g =82. 4g

烧杯和剩余老醋的总质量m剩= 20g + 10g + 5g + 2. 4g = 37. 4g

量筒中的醋的质量为m = m总﹣m剩= 82. 4g﹣37. 4g = 45g

醋的体积为V = 40cm3

所以醋的体积为ρ = m/V = 45g /40cm3= 1. 125g / cm3= 1. 125×103kg / m3

【答案】( 1) B; ( 2) BCA; ( 3) 1. 125×103。

巩固练习大展身手

1、一种由贵阳味莼园食品股份有限公司生产的“味莼园”酱油,深受广大市民的喜爱。杨浩同学观察到这种酱油的瓶壁上标有“净含量: 500毫升”字样。于是他想: 如果这种标注是准确的,则只需用一架天平和一个能够装得下酱油的空瓶即可测出酱油的密度:

( 1) 他的实验步骤是: ( 用相关字母表示出所测的物理量)

1__________________;

2 _____________________;

3_________________ 。

( 2) 则测量酱油的密度表达式是______________;

( 3) 实验后杨浩同学分析到: 即使瓶上标注的体积非常准确,以上方法由于_____的原因仍会给实验带来较大的误差。如果要进一步减小测量误差,则只需将空瓶换成_______即可。

2、贵州凯里是少数民族苗族的故乡,盛产苗银制作的银饰,小丽同学想测量一块不规则苗银的密度。

( 1) 把天平放在水平桌面上,将游码移到零刻度处,然后调节_________使天平平衡。

( 2) 用调节好的天平测量苗银块的质量,所用砝码的个数和游码的位置如图1所示,则苗银块的质量为）______g。

( 3) 他发现苗银块放不进量筒,改用如图2所示的方法测苗银块的体积:

a. 往烧杯中加入适量的水,把苗银块浸没,在水面到达的位置上作标记,然后取出苗银块;

b. 先往量筒装入30ml的水,然后将量筒的水缓慢倒入烧杯中,让水面到达标记处,量筒里剩余水的体积如图3所示,则苗银块的体积为_______cm3。

( 4) 用密度公式计算出苗银块的密度ρ为______g /cm3。

( 5) 根据以上步骤,你认为小李同学苗银块的瓷片密度值_____( 选填“偏大”或“偏小”) 。

3、在“用天平和量筒测量矿泉水密度”实验中,小明的实验步骤如下:

( 1) 调好天平,测出空烧杯质量m1

( 2) 在量筒中倒入适量矿泉水,读出矿泉水的体积V

( 3) 将量筒中矿泉水全部倒入烧杯中,测出矿泉水和烧杯总质量m2则矿泉水密度的表达式ρ矿泉水=______; 以上操作由于无法将矿泉水从量简中倒尽,测出的矿泉水密度误差较大。经过思考,小明在仍用步骤( 1) 、( 2) 的基础上,只对步骤( 3) 进行了改进,提高了测量结果的准确性。改进后的步骤( 3) 分为两步。请你写出改进内容: A。____;+ B。______________ .

4、在“使用托盘天平和量筒测量小石块密度”的实验中:

( 1) 把托盘天平放在水平桌面上,将游码移到标尺左端零刻度线处,发现指针偏向分度盘的左侧,此时应该把平衡螺母向______( 选填“左”或“右”) 调节,才能使天平平衡;

( 2) 天平平衡后,把小石块放在左盘,用镊子向右盘加减砝码,当把砝码盒中最小的砝码放人右盘后,发现指针偏向分度盘中央的右侧,接下来正确的操作步骤是______,直到天平再次平衡,此时测出小石块质量为52g;

( 3) 用细线拴好小石块,放人盛有适量水的量筒中,结果如图18所示,则小石块的体积为______cm3;

( 4) 该小石块的密度为_______kg /m3.

5、妈妈在做菜时问小刚,你知道花生油的密度是多少吗?

( 1) 小刚想: 花生油是油类,它的密度应该比水小。于是他滴了一滴油在水中,发现油浮在水面上,由此可以证明他的猜想是____的。

( 2) 小刚带了一些花生油到学校后,他进行了如下实验:

1在玻璃杯中盛上花生油,放在调节好的天平左盘上称量,当天平重新平衡时,读出砝码和游码的读数为106. 2g( 已填入表中) ;

2把玻璃杯中的花生油倒入量筒中的一部份( 如图a) ,记下量筒中油的体积并填入下表中;

3把玻璃杯和剩余的花生油放在天平左盘上称量,当天平重新平衡时,所用砝码和游砝的位置如图b所示,将玻璃杯和剩余油的质量填入表中;

4计算出量筒中花生油的质量和密度,填入下表中。

6、某一金属球,疑似铜球,其质量为890g,体积为120 cm3,判断此球是空心还是实心? 若为空心,在空心部分注满水后,球的质量变为多少?

7、一块质量为 18kg 的冰块,它的体积是多少? 它全部熔化成水后的质量是多少? 水的体积是多少? ( 冰的密度为 0. 9 ╳ 103kg / m3)

8、有一种纪念币,它的质量是16. 02g。为了测量它的体积,把它放入一盛满水的量筒中,测得溢出的水质量为1. 8g,求制作纪念币的金属密度。

9、有一块质量为9g合金块由甲乙两种金属组成,其中甲金属密度是2g /cm3,乙金属密度为5g /cm3,合金金属密度为3g /cm3,求组成这块合金的甲乙两种金属各自质量。

10、郑小胖家的一只瓶子,买0. 5kg酒刚好装满. 小胖用这只瓶子去买0. 5kg酱油,结果没有装满,小胖以为营业员弄错了. 现在请你思考一下,到底是谁弄错了? ( 通过计算说明)

【参考答案】

1、( 1) 1用天平测出一瓶原装酱油的质量m12将瓶中酱油倒入空瓶中,用天平测出空酱油瓶的质量m23算出酱油的密度 ( 2) ρ = ( m1m2. ) / V ( 3) 酱油倒不干净量筒

2、( 1) 平衡螺母 ( 2) 32 ( 3) 4 ( 4) 8 ( 5) 偏小

3、( 3) ρ = ( m1- m2) /V

A、将量筒中部分矿泉水倒入烧杯中,测出矿泉水和烧杯的总质量m2;

B、读出量筒中剩余矿泉水的体积V'。

4、( 1) 右 ( 2) 取下最小砝码,移动游码 ( 3) 20( 4) 2. 6×103

5、( 1) 正确 ( 2) 58. 2; 48; 60; 0. 8

6、空心; 910g

7、0. 02m318kg0. 018m3

8、8. 9g / cm3

9、m甲= 4g; m乙= 5g

关于公路现场密度检测方法的探讨篇9

压实度是指现场实际达到的密度与室内标准密度的比值。因此, 压实度的测定主要包括写内标准密度 (最大干密度) 确定和现场密度试验。本文结合工程实践, 对压实度测定中的现场密度试验作简要的分析和探讨。

2 现场密度检测方法

现场密度主要检测方法有灌砂法、环刀法、核子法、钻芯法。

2.1 灌砂法

适用范围:灌砂法适用于在现场测定基层 (或底基层) 、砂石路面及路基土的各种材料压实层的密度和压实度, 也适用于沥青表面处治、沥青贯入式面层的密度和压实度检测, 但不适用于填石路堤等有大孔洞或大孔隙材料的压实度检测。

原理:灌砂法是利用均匀颗粒的砂去置换试洞的体积, 它是当前最通用的方法, 很多工程都把灌砂法列为现场测定密度的主要方法。该方法可用于测试各种土或路面材料的密度, 它的缺点是:需要携带较多量的砂, 而且称量次数较多, 因此它的测试速度较慢。根据施工实际情况和业主要求, 在高速公路上主要运用灌砂法进行路基压实度检测。

试验步骤:按规定要求标定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量;标定量砂的单位质量;选试验地点, 将其清扫干净;凿洞, 取出全部凿松材料;将灌砂筒直接对准放在试坑上, 打开储砂筒开关, 让砂流入试坑内, 直到储砂筒的砂不再下流时, 关闭开关, 称量剩余砂的质量;从挖出的全部材料中取有代表性样品, 测定含水量;仔细取出试筒内量砂, 以备下次试验时再用;计算灌砂密度。

注意事项:灌砂法是施工过程中最常用的试验方法之一。此方法表面上看起来较为简单, 但实际操作时常常不好掌握, 并会引起较大的误差;因为它是测定压实度的依据, 故经常是质量检测监督部门与施工单位之间发生矛盾或纠纷的环节, 因此应严格遵循试验的每个细节, 以提高试验精度。为使试验做得准确, 应注意以下几个环节:现场测试时, 储砂筒中砂面高度和重量与室内标定时保持一致;尽量使用基板, 确保试验精度;尽量使检测表面光滑平整。现场测试完后, 要检查灌砂筒底板、基板与地面之间是否有砂子漏出, 如有要将其单独清出, 称其质量, 计算密度时应扣除这部分质量;使用进行回收的量砂, 下次使用前必需过筛洗净、烘干, 并放置足够的时间, 使其与标定时的洁净、干潮状况一致;每换一次量砂, 都必须测定松方密度, 漏斗中砂的数量也应该每次重做。因此, 量砂宜事先准备较多数量。切勿到试验时临时找砂, 又不作试验, 仅使用以前的数据;现场含水量检测, 通过烘干法与酒精法 (淹没集料出现自由液面, 燃烧三次) 对比, 其结果不超过1%, 证明是可行的。但要注意的是所用酒精纯度必须要达到95%, 劣质酒精不但不能充分燃烧反而会变成水份, 影响检测结果;试坑深度应尽量等于标定时深度, 坑壁笔直, 上下口直径相等, 避免上大下小或上小下大;灌砂时检测厚度应为整个碾压层厚, 不能只取上部或者取下一个碾压层中。

2.2 环刀法

适用范围:适用于细粒土及无机结合料稳定细粒土的密度测试。但对无机结合料稳定细粒土, 其龄期不宜超过2天, 且宜用于施工过程中的压实度检验。

试验步骤:按工程需要取原状土或制备所需状态的扰动土样, 整平两端, 环刀内壁涂一薄层凡士林, 刀口向下放在土样上。

用修土刀或钢丝锯将土样上部削成略大于环刀直径的土柱, 然后将环刀垂直下压, 边压边削, 至土样伸出环刀上部为止, 削去两端余土, 使与环刀口面齐平, 并用剩余土样测定含水量。

擦净环刀外壁, 称环刀与土合质量, 准确至0.1g。环刀法是测量现场密度的传统方法。国内习惯采用的环刀容积通常为200cm3, 环刀高度通常约5cm。用环刀法测得的密度是环刀内土样所在深度范围内的平均密度。它不能代表整个碾压层的平均密度。由于碾压土层的密度一般是从上到下减小的, 若环刀取在碾压层的上部, 则得到的数值往往偏大, 若环刀取的是碾压层的底部, 则所得的数值将明显偏小。就检查路基土和路面结构层的压实度而言, 我们需要的是整个碾压层的平均压实度, 而不是碾压层中某一部分的压实度, 因此, 在用环刀法测定土的密度时, 应使所得的密度能代表整个碾压层的平均密度。然而, 这在实际检测中是比较困难的, 只有使用环刀所取的土恰好是碾压层中间, 环刀法所得的结果才可能与灌砂法的结果大致相同。另外, 环刀法适用面较窄, 对于含有粒料的稳定土及松散性材料无法使用。

2.3 核子密度湿度仪法

适用范围:适用于现场用核子密度仪以散射法或直接透射法测定路基材料的密度和含水量, 并计算施工压实度, 适用于施工质量的现场快速评定, 不宜用作仲裁试验或评定验收试验。

该法是利用放射性元素测量土或路面材料的密度和含水量。这类仪器的特点是测量速度快, 需要人员少。该类方法适用于测量各种土或路面材料的密度和含水量, 有些进口仪器可贮存打印测试结果。它的缺点是, 放射性物质对人体有害, 另外需要打洞的仪器, 在打洞过程中使洞壁附近的结构遭到破坏, 影响测定的准确性。对于核子密度湿度仪法, 可作施工控制使用, 但需与常规方法比较, 以验证其可靠性。

试验步骤:打开仪器箱, 将仪器提手扶正, 拧紧连接套, 将仪器电源开关打开, 使仪器进入预备状态, 预热15分钟。将聚乙烯标准块放置在支架上, 再将仪器放置在标准块上, 进行测量标准计数。平整待测地面, 如果不平要用小刀铲除突出点, 用细土填满凹下点, 以保证仪器底部与地面有良好的接触。测量记录。选择初始参数, 包括预置测量时间、密度和绝对含水量修正值、测量序号、最大干密度, 按下测量键, 仪器发出鸣叫声, 开始对土基进行测试, 等仪器发出短促的鸣叫声时, 即显示出所测结果, 读数并记录。

注意事项:仪器工作时, 所有人员均应退到距仪器2m以外的地方;仪器不使用时, 应将手柄置于安全位置, 仪器应装入专用的仪器箱内, 放置在符合核辐射安全规定的地方;仪器应由经有关部门审查合格的专人保管, 专用使用。对从事仪器保管及使用的人员, 应遵照有关核辐射检测的规定, 不符合核防护规定的人员, 不宜从事些项工作。

2.4 钻孔取芯法

适用范围:适用于检验从压实的沥青路面上钻取的沥青混合料芯样试样的密度, 以评定沥青面层的施工压实度, 同时适用于龄期较长的无机结合料稳定类基层和底层的密度检测。

原理:沥青混合料面层的施工压实度是指按规定方法测得的混合料试样的毛体积密度与标准密度之比, 以百分率表示。对沥青混合料, 国内外均以取样测定作为标准试验方法。

试验步骤:

(1) 钻取芯样

按路面钻孔及切割取样方法钻取路面芯样, 芯样直径不宜小于100mm。当一次钻孔取得芯样包含有不同层位的沥青混合料时, 应根据结构组合情况切割机将芯样沿各层结合面锯开分层进行测定。

(2) 测定试件密度

(1) 将钻取的试件在水中用毛刷轻轻刷净粘附的粉尘。如试件边角有松散颗粒, 应仔细清除。

(2) 将试件晾干或用电风扇吹干不少于24h, 直至恒重。

按现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的沥青混合料试件密度试验方法测定试件的视密度或毛体积密度。当试件的吸水率小于2%时, 采用水中重法或表干法测定;当吸水率大于2%时, 用蜡封法测定;对空隙率很大的透水性混合料及开级配混合料用体积法测定。

注意事项:压实度的大小取决于实测的压实密度, 同样也与标准密度的大小有关, 但是目前对标准密度的规定并不统一, 有些工程在压实度达不到时, 便重新进行马歇尔试验, 调整标准密度, 使压实度达到要求, 这样实际上是弄虚作假。为防止这种情况, 新的检测方法规定了三种标准密度, 一种是马歇尔击实试件密度;另一种是试验路段钻孔取样密度;第三种是由实测最大密度按空隙率折算的标准密度。在进行检测时, 应结合工程实际情况, 采用相应的标准密度。

3 小结

国家经济的高速发展, 离不开公路的快速发展, 而快速发展的前提是质量, 所以在施工中一定要把好质量关, 特别是施工检测中的各项试验检测数据。

参考文献

[1]《路基路面试验检测技术》.人民交通出版社.2004.北京.