相對密度儀校準規(guī)范-編寫說明

一、任務(wù)來源根據(jù)市監(jiān)計量發(fā)[2023]56號“市場監(jiān)督總局辦公廳關(guān)于印發(fā)2023年國家計量技術(shù)規(guī)范項目制定、修訂及宣貫計劃的通知”，由江西省交通工程質(zhì)量監(jiān)督站試驗檢測中心牽頭起草計劃項目編號為MTC31-2023-01的國家計量技術(shù)規(guī)范《砂土相對密度儀校準規(guī)范》，主要起草單位為江西省交通工程質(zhì)量監(jiān)督站試驗檢測中心、江西省綜合交通運輸發(fā)展研究中心、交通運輸部天津水運工程科學研究所。參加起草單位包括江西省檢驗檢測認證總院計量科學研究院和江西省交通建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督管理局。本規(guī)范由全國水運專用計量器具計量技術(shù)委員會歸口管理。二、編制背景砂土相對密度儀是用于砂的相對密度試驗的專用儀器。為了解土在自然狀態(tài)或經(jīng)壓實后的松緊情況和土粒結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，故需要砂土相對密度儀對無凝聚性土進行最大孔隙比（最小干密度）和最小孔隙比（最大干密度）進行試驗測量，從而計算出砂的相對密度。該試驗對于土質(zhì)建筑物地基的穩(wěn)定性，特別是在抗震穩(wěn)定性方面，具有重要的意義。因此，制定砂土相對密度儀校準規(guī)范，進行砂土相對密度儀的量值溯源是十分有必要的。通過調(diào)研砂土相對密度儀生產(chǎn)廠家和使用單位，了解國內(nèi)砂土相對密度儀生產(chǎn)狀況和使用情況，利用現(xiàn)有設(shè)備試驗，制定控制砂土相對密度儀計量性能的校準項目、技術(shù)要求和校準方法，編制砂土相對密度儀校準規(guī)范。三、編制過程（一）工作進程2023年4月，江西省交通工程質(zhì)量監(jiān)督站試驗檢測中心接受任務(wù)后確定了規(guī)范起草小組成員，初步擬定了工作計劃，完成了人員、設(shè)備和參考資料的準備工作。2023年5月至8月，規(guī)范起草小組調(diào)研砂土相對密度儀生產(chǎn)廠家和使用單位，了解國內(nèi)砂土相對密度儀生產(chǎn)狀和使用情況，提出合理科學控制砂土相對密度儀計量性能的校準項目、技術(shù)要求和校準方法，同時考慮選取現(xiàn)有的標準器滿足校準要求。2023年9月至12月利用標準器做實驗，得到大量實驗數(shù)據(jù)印證技術(shù)要求和校準方法的合理性，編寫了規(guī)范草案稿，并向有關(guān)專家對起草組擬定的研制思路、流程以及校準設(shè)備等內(nèi)容進行了咨詢。2024年1月至2024年4月，規(guī)范起草小組與南京寧曦土壤儀器有限公司等砂土相對密度儀生產(chǎn)廠家，選定多個不同規(guī)格型號多個批次設(shè)備進行試驗驗證。通過對試驗情況進行歸納總結(jié)，結(jié)合國內(nèi)相關(guān)技術(shù)資料，經(jīng)過整理修改，編寫了規(guī)范的征求意見稿初稿。2024年5月至2024年6月，規(guī)范起草小組根據(jù)工作計劃安排進行了征求意見稿咨詢會，根據(jù)專家組反饋意見，對征求意見稿初稿進一步修改完善，最終形成了征求意見稿。（二）人員分工起草單位起草人項目分工江西省交通工程質(zhì)量監(jiān)督站試驗檢測中心朱軍規(guī)范編寫與統(tǒng)籌，主要負責第1至5章技術(shù)把關(guān)。江西省綜合交通運輸發(fā)展研究中心陳露資料搜集、校準方法研究，主要負責第6至8章技術(shù)把關(guān)。江西省交通工程質(zhì)量監(jiān)督站試驗檢測中心譚顯峰計量性能指標的試驗驗證，主要負責附錄A至C的技術(shù)內(nèi)容審查。交通運輸部天津水運工程科學研究所陳允約試驗驗證、前期調(diào)研，主要負責第1至4章的編寫。江西省檢驗檢測認證總院計量科學研究院胡志剛資料搜集、協(xié)助編寫，主要負責第5章的編寫。江西省交通建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督管理局劉兵協(xié)助進行試驗驗證，主要負責第6至8章的編寫。江西省交通工程質(zhì)量監(jiān)督站試驗檢測中心王磊資料搜集、協(xié)助編寫，主要負責附錄A至C的編寫四、編寫依據(jù)和編寫原則（一）編制依據(jù)本規(guī)范引用下列文獻：JJG196-2006常用玻璃量器檢定規(guī)程JJF1001-2011 通用計量術(shù)語及定義JJF1059.1-2012測量不確定度評定與表示JJF1071-2010國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則GB/T15406-2007巖土工程儀器基本參數(shù)及通用技術(shù)條件GB/T50123-2019土工試驗方法標準JTG3430-2020公路土工試驗規(guī)程JJG(地質(zhì))1021-1994砂土相對密度儀檢定規(guī)程使用本規(guī)范時，應(yīng)注意使用上述引用文獻的現(xiàn)行有效版本。（二）編制原則依據(jù)JTG3430-2020《公路土工試驗規(guī)程》及GB/T15406-2007《巖土工程儀器基本參數(shù)及通用技術(shù)條件》，對砂土相對密度儀開展校準試驗，反復進行重復性的實驗，積累原始數(shù)據(jù)，分析砂土相對密度儀的計量特性，參考JJG(地質(zhì))1021-1994《砂土相對密度儀檢定規(guī)程》，對幾家調(diào)研的廠家產(chǎn)品進行分析，合理地制定砂土相對密度儀的計量性能（包括量筒容積、長頸漏斗經(jīng)管內(nèi)徑、擊錘質(zhì)量、金屬容器尺寸、錘座底邊直徑、擊錘落高的最大允許誤差）、校準條件、校準項目和方法、校準結(jié)果的處理等，從而編寫出適用于砂土相對密度儀的校準規(guī)范。在編制過程中起草組掌握以下幾個原則：1.校準項目和技術(shù)指標與JTG3430-2020《公路土工試驗規(guī)程》及GB/T15406-2007《巖土工程儀器基本參數(shù)及通用技術(shù)條件》中要求一致，參考JJG(地質(zhì))1021-1994《砂土相對密度儀檢定規(guī)程》制定了尺寸的最大允許誤差；2.盡量使用現(xiàn)有設(shè)備；3.要體現(xiàn)目前技術(shù)的先進性；4.在實施時的可操作性和可行性。（三）國內(nèi)外標準技術(shù)文件的兼容情況1.依據(jù)《國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則》（JJF1071-2010）的要求對砂土相對密度儀校準規(guī)范進行了編制，在內(nèi)容、格式上與其保持一致，規(guī)程內(nèi)容包括范圍、概述、引用文件、計量特性、校準條件、校準項目和校準方法、校準結(jié)果表達、復校時間間隔。2.依據(jù)《測量不確定度評定與表示》（JJF1059.1-2012）對相對密度儀的容積、長度、質(zhì)量測量不確定度進行評定。（四）與有關(guān)現(xiàn)行法律法規(guī)和強制性國家標準的關(guān)系本規(guī)范不違反現(xiàn)行法律法規(guī)和強制性國家標準。五、主要技術(shù)內(nèi)容按照JJF1071-2010《國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則》的要求起草本校準規(guī)范。在內(nèi)容格式上與其保持一致，校準規(guī)范的具體內(nèi)容有范圍、概述、引用文件、計量特性、校準條件、校準項目和校準方法、校準結(jié)果表達、復校時間間隔。計量性能要求與JTG3430-2020《公路土工試驗規(guī)程》及GB/T15406-2007《巖土工程儀器基本參數(shù)及通用技術(shù)條件》中要求一致，參考JJG(地質(zhì))1021-1994《砂土相對密度儀檢定規(guī)程》制定了尺寸的最大允許誤差。校準方法參考了JJG(地質(zhì))1021-1994《砂土相對密度儀檢定規(guī)程》及JJG196-2006《常用玻璃量器檢定規(guī)程》。（一）范圍本規(guī)范適用于砂土相對密度儀（漏斗式最小干密度儀和錘擊式最大干密度儀）的校準。（二）概述概述部分分三段表述砂土相對密度儀的分類概念、最小相對密度儀構(gòu)造原理、最大干密度儀構(gòu)造原理。砂土相對密度儀（以下簡稱相對密度儀）是采用最小干密度儀和最大干密度儀分別測量砂礫土試樣最小干密度和最大干密度，從而計算得出相對密度的儀器。漏斗式最小干密度儀一般包括錐形塞、長頸漏斗、拂平器和量筒（量筒有500mL和1000mL兩種規(guī)格），漏斗式最小干密度儀結(jié)構(gòu)示意圖見圖1，其工作原理是：用小管徑的長頸漏斗來控制砂樣，使其均勻緩慢的落入量筒內(nèi)，以達到很疏松的堆積。然后測讀砂樣體積，計算出最小干密度。錘擊式最大干密度儀一般由擊錘、振動叉、金屬容器（金屬容器有250mL和1000mL兩種規(guī)格）等組成。手動式最大干密度儀結(jié)構(gòu)示意圖見圖2，電動式最大干密度儀結(jié)構(gòu)示意圖見圖3。其工作原理是使用振動錘擊法，將砂樣分三次裝入金屬容器，開啟機器進行振動錘擊，直至砂樣體積不變?yōu)橹?，稱重，計算出最大干密度。圖1漏斗式最小干密度儀結(jié)構(gòu)示意圖1——錐形塞；2——長頸漏斗；3——拂平器；4——量筒。圖2手動式最大干密度儀結(jié)構(gòu)示意圖1——振動叉；2——擊錘；3——錘座器；4——金屬容器。圖3電動式最大干密度儀結(jié)構(gòu)示意圖1——導柱；2——擊錘；3——金屬容器；4——機身；5——鏈條；6——錘座器；7——振動叉。（三）計量特性1.漏斗式最小干密度儀技術(shù)要求見表1。表1

漏斗式最小干密度儀計量特性要求校準項目單位技術(shù)要求量筒容積mL500.0±2.01000.0±4.0長頸漏斗徑管內(nèi)徑mm12.0±0.1依據(jù)GB/T50123土工試驗方法標準、JTG3430-2020公路土工試驗規(guī)程中對相對密度儀量筒容積的要求，參考JJG196-2006常用玻璃量器及JJG(地質(zhì))1021-1994相對密度儀檢定規(guī)程制定了量筒容積的技術(shù)要求；依據(jù)GB/T50123土工試驗方法標準、JTG3430-2020公路土工試驗規(guī)程中對相對密度儀長頸漏斗徑管內(nèi)徑的要求，結(jié)合對大量不同型號、廠家設(shè)備的調(diào)研結(jié)果，制定了長頸漏斗徑管下口內(nèi)徑的技術(shù)要求。2.錘擊式最大干密度儀技術(shù)要求見表2。表2

錘擊式最大干密度儀計量特性要求校準項目單位技術(shù)要求金屬容器尺寸內(nèi)徑mm50.0±0.1100.0±0.2深度mm127.0±0.2錘座底邊直徑mm50.0±0.1mm100.0±0.2擊錘質(zhì)量g1250.0±2.5擊錘落高mm150.0±2.0依據(jù)GB/T50123土工試驗方法標準、JTG3430-2020公路土工試驗規(guī)程中對相對密度金屬容器尺寸、錘座底邊直徑、擊錘質(zhì)量、擊錘落高的要求，參考JJG(地質(zhì))1021-1994相對密度儀檢定規(guī)程，結(jié)合對大量不同型號、廠家設(shè)備的調(diào)研結(jié)果，制定了相應(yīng)參數(shù)的技術(shù)要求。（四）校準條件1.環(huán)境條件校準環(huán)境條件應(yīng)滿足以下要求：a）環(huán)境溫度：20℃±5℃；b）相對濕度：不大于85%；c）其他影響量：周圍環(huán)境無影響其計量性能的振動和腐蝕性介質(zhì)。校準環(huán)境條件主要考慮電子天平、溫度計、游標卡尺、鋼直尺等標準計量器具正常工作所需環(huán)境。同時結(jié)合參考的技術(shù)規(guī)程，將溫度規(guī)定為20℃±5℃，相對濕度：不大于85%。2.測量標準及其它設(shè)備2.1電子天平測量范圍覆蓋（0～2000）g；分度值不小于0.02g，EQ\o\ac(○,Ⅲ)級。2.2游標卡尺測量范圍覆蓋（0～150）mm；最大允許誤差±0.03mm。2.3鋼直尺測量范圍覆蓋（0～300）mm；最大允許誤差±0.10mm。2.4溫度計測量范圍覆蓋（0～50）℃；分度值0.1℃；最大允許誤差±0.4℃。根據(jù)設(shè)備量值溯源的需要，在校準設(shè)備的選取上，在測量范圍上應(yīng)能覆蓋被校準對象的測量范圍，在準確度上，須滿足其最大允許誤差小于被校準設(shè)備最大允許誤差的1/3。2.1本規(guī)范選用電子天平為測量范圍覆蓋（0～2000）g；分度值不小于0.02g的C級電子天平，根據(jù)JJG1036-2022《電子天平檢定規(guī)程》，其在測量范圍（400～2000）g時，其最大允許誤差為±0.3g。在量筒容積技術(shù)要求中，兩種規(guī)格量筒容積分別為（500.00±2.00）mL和（1000.00±4.00）mL，經(jīng)過密度公式計算，質(zhì)量允許誤差分別近似為±2g和±4g；在擊錘質(zhì)量技術(shù)要求中為（1250.00±2.50）g；選取的電子天平最大允許誤差都滿足被校參數(shù)最大允許誤差的1/3。2.2本規(guī)范選用的溫度計作為試驗過程中試驗用水溫度的測量設(shè)備，根據(jù)試驗環(huán)境要求以及保證溫度對試驗用水密度的變化而引入的不確定度足夠小，故選取測量范圍覆蓋（0～50）℃；分度值0.1℃；最大允許誤差±0.4℃的溫度計，該計量性能的溫度計經(jīng)過試驗計算，引入的標準不確定度為0.025mL。2.3本規(guī)范選用的游標卡尺為測量范圍覆蓋（0～150）mm；最大允許誤差±0.03mm，該設(shè)備測量參數(shù)最大允許誤差為±0.10mm和±0.20mm，滿足被校參數(shù)最大允許誤差的1/3。2.4本規(guī)范選用的鋼直尺為測量范圍覆蓋（0～300）mm；最大允許誤差±0.10mm，該設(shè)備測量參數(shù)最大允許誤差為±2.0mm，滿足被校參數(shù)最大允許誤差的1/3。（五）校準項目和校準方法1.校準項目校準項目的確定綜合考慮了GB/T50123-2019土工試驗方法標準、JTG3430-2020公路土工試驗規(guī)程中對相對密度儀的要求，參考了JJG(地質(zhì))1021-1994相對密度儀檢定規(guī)程。因此對主要影響測定儀實驗過程及結(jié)果的技術(shù)指標開展校準。2.校準方法量筒容積使用電子天平進行校準，校準方法參考JJG196-2006常用玻璃量器進行制定。長頸漏斗徑管內(nèi)徑用游標卡尺校準長頸漏斗下口內(nèi)徑，校準方法依據(jù)調(diào)研情況及設(shè)備實際情況進行制定。金屬容器尺寸用游標卡尺校準金屬容器的尺寸，校準方法參考JJG(地質(zhì))1021-1994相對密度儀檢定規(guī)程進行制定。錘座底邊直徑用游標卡尺校準錘座底邊直徑，校準方法依據(jù)調(diào)研情況及設(shè)備實際情況進行制定。擊錘質(zhì)量用電子天平校準擊錘質(zhì)量，校準方法參考JJG(地質(zhì))1021-1994相對密度儀檢定規(guī)程進行制定。擊錘落高用鋼直尺校準擊錘落高，校準方法參考JJG(地質(zhì))1021-1994相對密度儀檢定規(guī)程進行制定。（六）校