砂石材料試驗檢測

1、. 第一節(jié) 砂石材料試驗檢測 砂石材料是橋涵工程建筑中用量最大的一種建筑材料，它可以直接（或經(jīng)過加工）用在橋涵的垮工結構中，也可以加工成各種尺寸的集料作為水泥混凝上的粗集料。 砂石材料包括天然的或經(jīng)人工軋制的石料、集料和砂。用于橋涵結構中的砂石材料都應具備一定的技術性質，以適應不同結構的技術要求。一、石料橋涵工程使用的石料制品有片石、塊石、粗料石和拱石等，主要用于砌體工程，如橋涵拱圈、墩臺、基礎、錐坡等。橋涵結構物所用石料般有兩方面的要求：1石料制品的物理力學性質 石料應符合設計規(guī)定的類別和標號，石質應均勻、不易分化和無裂縫。石料力學性質需測定時，用切石機或取芯機制取邊長為50mm±

2、0.5mm的立方體，或直徑與高均為50mm±0.5mm的圓柱體試件進行單軸抗壓強度試驗確定。在某些氣侯條件下，還必須測定抗凍性和堅固性指標。2石料制品規(guī)格和幾何尺寸要求 （1）片石：一般為爆破法開采的石塊，其厚度不應小于15cm（卵形和薄片者不得使用）；用于鑲面的片石，表面應比較平整、尺寸較大者應稍作鑿整。 （2）塊石：形狀大致方正，上下面大致平整，厚度在2030cm，寬度一般為厚度的1.01.5 倍，長度約為厚度的1.53.0倍。 （3）粗料石：外形大致方正，成六面體，厚度為2030cm，寬度為厚度的1.01.5倍，長為厚度的2.54.0倍，其表面凹陷深度不大于2cm。 (4)拱石

3、：按設計要求采用粗料石或塊石，主要用于石拱橋的拱圈砌筑。3石料物理性質試驗方法 石料的物理、力學性質試驗應依據(jù)我國現(xiàn)行公路工程石料試驗規(guī)程（JTJ054-94），常規(guī)試驗檢測包括以下幾個方面： (1)石料真實密度試驗 石料的真實密度（簡稱密度）是石料在規(guī)定條件（105±5烘干至恒重，溫度20）下，單位真實體積（不含孔隙的礦質實體的體積）的質量?！霸囼灣Ｓ梅椒椤袄钍媳戎仄糠ā保ㄒ奐TJ 05494T 0204-94），即將石料樣品粉碎磨細后，在105±5條件下烘至恒重，稱其質量；然后在密度瓶中加水經(jīng)沸煮后，使水充分進入閉口孔隙中，通過“置換法”測定其真實體積。已知真實體積和

4、質量即可按式（2-1）求得真實密度?，F(xiàn)行試驗法也允許采用“李氏密度瓶法”近似測定石料的真實密度。 以兩次試驗結果的算術平均值作為測定值，如兩次試驗結果之差大于0.02g/cm3時，應重新取樣進行試驗。 （2）石料毛體積密度試驗 石料的毛體積密度是石料在規(guī)定條件下，單位毛體積（包括礦質實體和孔隙的體積）的質量。 試驗方法采用“靜水稱量法”（JTJ 054-94/T 0205-94），即將規(guī)則石料在105±5至恒重，稱其質量。然后使石料吸水24h，使其飽水后用濕毛巾揩去表面水，既可稱得飽和面干時的石料質量。最后用靜水天平法測得飽和面干右料的水中質量，由此可計算出石料的毛體積，并求得毛體積

5、密度。此外，現(xiàn)行試驗法亦允許用“封蠟法”來測定毛體積密度。這兩種方法各有其優(yōu)缺點。 組織均勻的巖石，其密度應為3個試件測得結果之平均值；組織不均勻的巖石，密度應記錄最大與最小值。3）石料孔隙率試驗石料的孔隙率是石料的孔隙體積占其總體積的百分率。 按以上方法求得石料的毛體積密度及密度后，用式（2-5）計算孔隙率，精確至1：(4) 石料吸水率試驗 試驗依據(jù)JTJ 054-94/T 0211-94),即將石料加工為規(guī)則試件，經(jīng)105±5烘干稱量后，在鋪有薄砂的盛水容器中，用分層逐漸加水的方法使石料中的空氣逐漸逸出，最后完全浸于水中任其自由吸水48h后，取出浸水試件，用濕紗布擦去試件表面水分

6、，立即稱其質量。測得烘干至恒重的質量和吸水至恒重的質量，即可按式（2-6）求得吸水率。 組織均勻的試件，取3個試件試驗結果的平均值作為測定值；組織不均勻的，則取5個試件試驗結果的平均值作為測定值。（5）石料抗凍性試驗 石料抵抗凍融循環(huán)的能力，稱為抗凍性?！笆峡箖鲂缘脑囼灧椒ú捎弥苯觾鋈诜ǎㄒ訨TJ 054-94/T 0211-94），即：將石料加工為規(guī)則的塊狀試樣，在常溫條件下（202），采用逐漸浸水的方法，使開口孔隙吸飽水份，然后置于負溫（通常采用-15）的冰箱中凍結4h，最后在常溫條件下融解，如此為一凍融循環(huán)。經(jīng)過10、15、25或50次循環(huán)后，觀察其外觀破壞情況并加以記錄。采用經(jīng)過規(guī)

7、定凍融循環(huán)后的質量損失百分率表征其抗凍性。4石料力學性能試驗方法（1）石料單軸抗壓強度試驗(JTJ054-94) 石料的單軸抗壓強度，是指將石料（巖塊）制備成50mm*50mm*50mm的正方體（或直徑和高度均為50mm的圓柱體）試件，經(jīng)吸水飽和后，在單軸受壓并按規(guī)定的加載條件下，達到極限破壞時，單位承壓面積的強度。試驗時是用切石機或鉆石機從巖石試樣或巖芯中制取標準試件，用游標卡尺精確地測出受壓面積，按規(guī)定方法浸水飽和后，放在壓力機上進行試驗，加荷速率為0.51.0MPa/s。 取6個試件試驗結果的算術平均值作為抗壓強度測定值，如6個試件中的2個與其他4個的算術平均值相差3倍以上時，則取試驗結

8、果相近的4個試件的算術平均值作為抗壓強度測定值。另外，有顯著層理的巖石，取垂直與平行于層理方向的試件各一組，取其強度平均值作為試驗結果。 （2）石料磨耗率試驗磨耗性是石料抵抗撞擊、剪切和摩擦等綜合作用的性能，用磨耗率來定量描述它。石料磨耗試驗有兩種方法：我國現(xiàn)行試驗規(guī)程（JTJ 054-94) 規(guī)定，石料磨耗試驗以洛杉礬式試驗法為標準方法。洛杉礬式磨耗試驗又稱擱板式磨耗試驗，該試驗機是由一個直徑為711mm、長為508mm的圓鼓和鼓中一個擱板所組成。試驗用的試樣是按一定規(guī)格組成的級配石料，總質量為5000g。當試樣加入磨耗鼓的同時，加入12個鋼球，鋼球總質量為5000g。，磨耗鼓以3033r/

9、min的轉速旋轉，在旋轉時，由于擱板的作用，可將石料和鋼球帶到高處落下。經(jīng)旋轉500次后，將石料試樣取出，用2mm圓孔篩篩去石屑，并洗凈烘干稱其質量。取兩次平行試驗結果的算術平均值作為測定值，當采用洛杉礬式方法時，兩次試驗誤差應不大于2，否則須重新試驗。 二、結構混凝土用粗集料1結構混凝土對粗集料的技術要求（1）橋涵混凝土的粗集料，應采用堅硬的卵石或碎石，按產(chǎn)地、類別、加工方法和規(guī)格等不同情況，分批進行檢驗。（2）粗集料的顆粒級配，可采用連續(xù)級配或連續(xù)級配與單粒級配合使用。在特殊情況下，通過試驗證明混凝土無離析現(xiàn)象時，也可采用單粒級。粗集料的級配范圍應符合表2-2的要求。（3）粗集料最大粒徑應

10、按混凝土結構情況及施工方法選取，但最大粒徑不得超過結構最小邊尺寸的1/4和鋼筋最小凈距的3/4；在二層或多層密布鋼筋結構中，不得超過鋼筋最小凈距的1/2；同時最大粒徑不得超過100mm。泵送混凝土時的粗集料最大粒徑，除應符合上述規(guī)定外，對碎石不宜超過輸送管徑的1/3；對于卵石不宜超過輸送管徑的1/2.5，同時應符合混凝土泵制造廠的規(guī)定。（4）粗集料中雜質含量不應超過要求。（5）混凝土結構物處于下表所列條件下時，應對碎石或卵石進行堅固性試驗，試驗結果應符合表中的規(guī)定。 碎石和卵石堅固性實驗(JTJ 041-89)項次混凝土所處環(huán)境條件 在溶液中循環(huán)次試驗后質量損失不宜大于(%)1寒冷地區(qū)，經(jīng)常處

11、于干濕交替狀552嚴寒地區(qū)，經(jīng)常處于干濕交替狀態(tài)533混凝土處于干燥條件，但粗集料風化或軟弱顆粒過多時5124混凝土處于干燥條件，但有抗疲勞、耐磨、抗沖擊要求高或標號大于40號55(7)當對粗集料石質抗壓強度有爭議或有嚴格要求時，應進行石質抗壓強度試驗，其方法：見本節(jié)一、石料。2粗集料常規(guī)試驗檢測方法在粗集料各項試驗中，我們應按JTJ 058-94中T0301-94的取樣方法進行取樣，使得所用試樣具有代表性，每項目所需碎石或卵石的最少取樣數(shù)量亦需根據(jù)T0301-94的規(guī)定數(shù)量進行。(1) 粗集料篩分試驗將一定重量的烘干或風干試樣，按篩孔大小順序過篩）測定各篩上的篩余量，精確到試樣總量的0.1，

12、然后計算如下指標：分計篩余百分率：各號篩上的篩余量除以試樣總量的百分率，精確至0.1%。累計篩余百分率：該號篩上分計篩余百分率與大于該號篩的各號篩上的分計篩余百分率之總和，精確至0.1。根據(jù)各篩的累計篩余百分率，評定該試樣的顆粒級配。各號篩的通過百分率為該號篩的累計篩余百分率與100的差值，精確至0.1。(2)粗集料的表觀密度試驗粗集料的表觀密度（簡稱視密度）是在規(guī)定條件（1055烘干至恒重）下，單位表觀體積（包括礦質實體和閉口孔隙的體積）的質量。粗集料表觀密度測定方法是按公路工程集料試驗規(guī)程（JTJ 058-94）規(guī)定采用靜水"法，具體做法是將已知質量的干燥粗集料裝在金屬吊籃中浸水

13、24h使開口孔隙吸飽水，然后在靜水天平上稱出飽水后粗集料在水中的質量，按排水法可計算出包括閉口孔隙在內的體積。根據(jù)粗集料的質量和表觀體積即可按下式計算出表觀密度。以兩次試驗結果之算術平均值作為測定值，如兩次結果之差值大于20kg/m 時，應重新取樣進行試驗；對顆粒材質不均勻的試樣，如兩次試驗結果之差值超過規(guī)定時，可取四次測定結果的算術平均值作為測定值。（3）粗集料含水率試驗粗集料中所含水分的質量占集料干燥質量的百分比即為粗集料含水率。根據(jù)公路工程集料試驗規(guī)程（JTJ 058-94），具體做法是：將一定重量的試樣置于干凈的容器中，稱量試樣和容器的總質量（m1）并烘干至恒重，取出試樣；冷卻后稱取試

14、樣與容器的總質量（m2）。以兩次試驗結果的算術平均值作為測定值。(4) 粗集料毛體積密度試驗粗集料毛體積密度是在規(guī)定的條件下，單位毛體積（包括礦質實體、閉口孔隙和開口孔隙）的質量。在測定表觀密度的同時，經(jīng)24h飽水后，用濕毛巾擦干而求得飽和面干質量，然后用排水法求得在水中的質量，按此測得集料質量和飽和面干體積，按下式求出粗集料毛體積密度。精確至：10kg/m3。（5）粗集料堆積密度、振實密度及空隙率試驗粗集料的堆積密度由于顆粒排列的松緊程度不同）又可分為自然堆積密度與振實堆積密度。粗集料的堆積密度是將干燥的粗集料裝人規(guī)定容積的容量筒來測定的。、自然堆積密度是按自然下落方式裝樣而求得的單位體積的

15、質量；振實堆積密度是用振搖方式裝樣而求得的單位體積的質量?？障堵? 粗集料空隙率是集料試樣在自然堆積（或緊密堆積）時的空隙占總體積的百分率。試驗根據(jù)公路工程集料試驗規(guī)程（JTJ 058-94）,即：取1份烘干或風干試樣，用平頭鐵鍬鏟起試樣，使石子自由落人容量筒內，裝滿后稱取試樣和容量筒總重（m2），若測振實密度，將裝滿試樣的容量筒放在振動臺上，振動23min，或分三層裝料，裝完每一層在筒底墊放一根圓鋼筋，左右顛擊地面各25下，最后刮平填滿，稱取試樣和容量筒總重（m2)，按下面方法進行計算。堆積密度堆積密度和振實密度）按下式計算，精確至：10kg/m3。以兩次結果的算術平均值作為測定值?？障堵蕁

16、 按式計算，精確至1。(6)粗集料壓碎值試驗試驗時（見JTJ 058-94），將1216mm的集料試樣，先用一個容積1767 的標準量筒,分三層裝料并用標準的方法夯實，確定試驗時所需集料的數(shù)量。然后按此確定的集料試樣，用標準夯實法分三層裝人壓碎值測定儀的鋼質圓筒內，每層用夯棒夯25次，最后在碎石上再加一壓頭。將試模移于壓力機上，于10min內加荷至400kN、使壓頭勻速壓人筒內，部分集料即被壓碎為碎屑，測定通過3篩孔的碎屑的質量占原集料總質量的百分率，稱為壓碎值。以兩次平均試驗結果的算術平均值作為測定值。（7）集料堿活性試驗 水泥混凝土中水泥的堿與某些堿活性集料發(fā)生化學反應，可引起混凝土產(chǎn)生膨

17、脹、開裂，甚至破壞，這種化學反應稱為堿一集料反應（Allkali一aggregate reaction 簡稱AAR）。 近年來，我國水泥含堿量的增加、水泥用量的提高以及含堿外加劑的普遍應用，增加了堿一集料反應破壞的潛在危險，因此，對混凝土用砂石料的堿活性問題、必須引起重視。當水泥混凝上中堿含量較高財，應采用下列方法鑒定集料與堿發(fā)生潛在有害反應，即水泥混凝土堿一硅酸鹽反應和堿一硅酸反應的可能性。用巖相法檢驗（JTJ 058-94/T 0324-94）確定哪些集料可能與水泥中的堿發(fā)生用砂漿長度法檢驗（JTj 058-94/T 0324-94）集料產(chǎn)生有害反應的可能性。 三、結構混凝土用細集料 1.

18、結構混凝土對細集料的技術要求(1)橋涵混凝上的細集料，一般應采用級配良好、質地堅硬、顆粒潔凈的河砂或海砂，河砂和海砂不易得到時，也可用山砂或用硬質巖石加工的機制砂。各類砂應分批檢驗（各項指標合格時方可采用。 （2）砂的篩分析應符合下列規(guī)定：砂的分組見下表 砂的分組（JTJ 041-89）砂組粗砂中砂細砂特細砂細度模數(shù)3.73.13.02.32.21.61.50.7平均粒徑(mm)>0.50.50.350.350.250.250.15砂的級配應符合下表中任何一個級配區(qū)所規(guī)定的級配范圍。 砂的分區(qū)及級配范圍（CECS 40:92)篩孔尺寸(mm)級配區(qū)篩孔尺寸(mm)級配區(qū)I區(qū)II區(qū)III區(qū)

19、I區(qū)II區(qū)III區(qū)累計篩余(%)累計篩余(%)10.000000.638571704140162.001001001000.3159580927085552.503552501500.161009010091100901.2565355010250（3）砂中雜質的含量應通過試驗測定，其最大含量不宜超過規(guī)定要求。（4）采用機制砂或山砂時，或所采用河砂或海砂的軟弱顆粒較多時，應進行壓碎指標試驗。對30號以上的混凝土和要求抗凍、抗?jié)B的混凝土，砂的壓碎指標不應大于35 ；對30號以下的混凝土，砂的壓碎指標不應大于50。（5）當對河砂或海砂的堅固性有懷疑時，應用硫酸鈉進行堅固性試驗，試驗時循環(huán)5次，砂的

20、總質量損失不應大于10。2細集料常規(guī)試驗檢測方法（1）細集料篩分試驗（JTJO58-94）砂的級配是砂各級粒徑顆粒的分配情況，可通過砂的篩分試驗確定。試驗時取500g烘干試樣，在一整套標準篩上進行篩分，分別求出試樣存留在各篩上的質量，然后按粗集料篩分試驗中所述方法求出各篩的分計篩余百分率、累計篩余百分率、通過百分率，按下式求細度模數(shù)并畫出級配圖形。 （2）細集料表觀密度檢驗（JTJ 058-94） 細集料表觀密度的檢驗通常有二種方法：標準法：取烘干試樣約300g,裝人盛有半瓶冷開水的容量瓶中，充分排除氣泡并靜置24h后，滴人水，使水面與瓶頸刻度線齊平，稱總質量叫，再稱出容量瓶與只加與瓶頸刻度線

21、齊平的水的總質量(m2)以兩次試驗結果的算術平均值作為測定值,如兩次結果之差值大于20kg/m3時,應重新取樣進行試驗。李氏比重瓶法：稱取烘干試樣50g，徐徐裝人已有體積為V1冷開水的李氏瓶中，充分排除氣泡并靜置約24h后，記錄瓶中水面升高后的體積（V2），表觀密度按式（2-20）計算，精確至10 kg/m3:以兩次試驗結果的算術平均值作為測定值, 如兩次結果之差值大于20 時，應重新取樣進行試驗。（3）細集料堆積密度、緊裝密度與空隙率檢驗（JTJ058-94）堆積密度檢驗時取試樣2份，用漏斗或鋁制料勺，將它徐徐裝人容量筒（漏斗出料口或料勺距容量筒筒口不應超過50mm），直至試樣裝滿并超出容量筒筒口，然后用直尺將多余的試樣沿筒口中心線向兩個相反方向刮平，稱取質量（m1）。緊裝密度檢驗時取試樣1份，分二層裝人容量筒。裝完一層后