某地红砂岩,已按规定将其磨细、过筛。烘干后称取50,(g),用排液法测得其体积18.9,(cm)^3。另取砂岩烘干后称1000,(g),将其浸水饱和后用布擦干,称得其质量为1020,(g)。又用广口瓶盛满水,连盖称得其质量为790,(g),然后将砂岩装入,再连盖称得其质量为1409,(g),水温为25^circ(C),求红砂岩的密度、表观密度与孔隙率。
某地红砂岩,已按规定将其磨细、过筛。烘干后称取$50\,\text{g}$,用排液法测得其体积$18.9\,\text{cm}^3$。另取砂岩烘干后称$1000\,\text{g}$,将其浸水饱和后用布擦干,称得其质量为$1020\,\text{g}$。又用广口瓶盛满水,连盖称得其质量为$790\,\text{g}$,然后将砂岩装入,再连盖称得其质量为$1409\,\text{g}$,水温为$25^{\circ}\text{C}$,求红砂岩的密度、表观密度与孔隙率。
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查材料密度、表观密度及孔隙率的计算方法,涉及排液法测体积、排水法测表观体积等实验原理。
解题核心思路:
- 密度:通过烘干试样质量与排液法测得的体积直接计算。
- 表观密度:利用排水法实验中排开水的质量求得表观体积,再结合试样质量计算。
- 孔隙率:需先计算实体体积(基于密度)与表观体积的差值得到孔隙体积,最终求孔隙率。
破题关键点:
- 排水法原理:排开水的质量对应试样的表观体积。
- 实体体积与孔隙体积关系:实体体积由密度计算,孔隙体积为表观体积与实体体积之差。
1. 计算密度
根据密度公式:
$\rho = \frac{m}{V_0}$
代入数据 $m = 50\,\text{g}$,$V_0 = 18.9\,\text{cm}^3$:
$\rho = \frac{50}{18.9} \approx 2.65\,\text{g/cm}^3$
2. 计算表观密度
排开水的质量
广口瓶总质量变化为 $1409\,\text{g} - 790\,\text{g} = 619\,\text{g}$,排开水的质量为:
$m_{\text{排出}} = 619\,\text{g} - 1000\,\text{g} = -381\,\text{g} \quad (\text{取绝对值} \, 381\,\text{g})$
表观体积
水的密度 $\rho_{\text{水}} = 0.9971\,\text{g/cm}^3$,对应体积:
$V_{\text{表观}} = \frac{381}{0.9971} \approx 382.0\,\text{cm}^3$
表观密度
$\rho_0 = \frac{1000}{382.0} \approx 2.62\,\text{g/cm}^3$
3. 计算孔隙率
实体体积
$V_{\text{实体}} = \frac{1000}{2.65} \approx 377.4\,\text{cm}^3$
孔隙体积
$V_{\text{孔隙}} = 382.0 - 377.4 = 4.6\,\text{cm}^3$
孔隙率
$P = \frac{4.6}{382.0} \times 100\% \approx 1.2\%$