砂石材料試驗

砂石材料試驗1.1石料毛體積密度及孔隙率試驗(蠟封法)1.1.1試驗?zāi)康暮瓦m用范圍(1)試驗?zāi)康?測定石料在干燥狀態(tài)下包括孔隙在內(nèi)的單位體積固體材料的質(zhì)量,評定石料質(zhì)量及其技術(shù)性能。(2)適用范圍:適用于遇水崩解、溶解和干縮濕脹性松軟石料的毛體積密度測定。1.1.2試驗設(shè)備試件加工設(shè)備、物理天平(感量0.01g)、烘箱、石蠟(密度一般為0.93g/cm3,可測定)、軟毛刷、細線、大燒杯等。1.1.3試驗步驟(1)試件制備:將石料試樣錘打成邊長為40~60mm的立方體試件,并把尖銳棱角用砂輪打磨光滑;或采用直徑為48~52mm圓柱體試件。測定天然密度的試件,應(yīng)在巖樣拆封后,在設(shè)法保持天然濕度的條件下,迅速制樣、稱量和密封,同一含水狀態(tài),試樣數(shù)量每組不得少于3個。(2)測天然密度時,應(yīng)取有代表性的巖石制備試件并稱量;測干密度時,將試件放入烘箱,在(105±5)℃下烘至恒重,烘干時間一般為12~24h,取出后置于干燥器內(nèi)冷卻至室溫。(3)從干燥器中取出試件,放在天平上稱其質(zhì)量m0(精確至0.01g)。(4)將石蠟加熱熔化,在石蠟溫度為55~58℃(石蠟熔點)時,用軟毛刷在石料試件表面涂上一層厚度不大于1mm的石蠟層,冷卻后準確稱出涂有石蠟試件空氣中的質(zhì)量m1。(5)將涂有石蠟的試件系于天平上,稱出其在水中的質(zhì)量m2。(6)擦干試件表面的水分,在空氣中重新稱取蠟封試件的質(zhì)量,檢查此時蠟封試件的質(zhì)量是否大于浸水前的質(zhì)量m1,如超過0.05g,說明試件蠟封不好,水已浸入試件,應(yīng)取件重新測定。1.1.4試驗數(shù)據(jù)整理(1)計算石料毛體積密度,精確至0.01g/cm3:式中:ρ——石料毛體積密度,g/cm3;m0——烘至恒重時的試件質(zhì)量,g;m1——涂石蠟后的試件在空氣中的質(zhì)量,g;m2——涂石蠟后的試件在水中的質(zhì)量,g;ρp——石蠟的密度,g/cm3;ρw——水的密度,g/cm3。(2)組織均勻的巖石,其密度應(yīng)為3個試件試驗結(jié)果的平均值;組織不均勻的巖石密度應(yīng)記錄最大值與最小值,試驗結(jié)果精確至0.01g/cm3。(3)計算石料空隙率,試驗結(jié)果精確至0.1%:式中:ρt——石料密度,g/cm3。1.1.5注意事項(1)蠟封時嚴格控制石蠟溫度和試件蠟封厚度。(2)封蠟試件在水中稱量后須擦干試件再稱其在空氣中的質(zhì)量,檢查其質(zhì)量是否大于浸水前的質(zhì)量m1,如超過0.05g,說明試件封蠟不好,水已浸入試件,應(yīng)取件重新測定。(3)稱封蠟試件水中質(zhì)量時,切忌試件接觸燒杯(網(wǎng)籃)內(nèi)壁,同時要檢查燒杯外壁不要與天平吊盤架立柱接觸。1.1.6試驗記錄續(xù)表試驗總結(jié):1.1.7思考題(1)試推導(dǎo)石料的毛體積計算公式。(2)蠟封時為什么要嚴格控制石蠟溫度和試件蠟封厚度?1.2巖石單軸抗壓強度試驗1.2.1試驗?zāi)康暮瓦m用范圍(1)試驗?zāi)康?單軸抗壓強度試驗是測定規(guī)則形狀巖石試件單軸抗壓強度的方法,主要用于巖石的強度分級和巖石的描述。(2)適用范圍:本法采用飽和狀態(tài)下的巖石立方體(或圓柱體)試件的抗壓強度來評定巖石強度(包括碎石或卵石的原始巖石強度)。注:在某些情況下,試件含水狀態(tài)還可根據(jù)需要選擇天然狀態(tài)、烘干狀態(tài)或凍融循環(huán)后狀態(tài),試件的含水狀態(tài)要在試驗記錄中注明。1.2.2試驗設(shè)備(1)壓力試驗機或萬能試驗機。(2)鉆石機、切石機、磨石機等巖石試件加工設(shè)備。(3)烘箱、干燥器、游標卡尺、角尺及水池等。1.2.3試件制備(1)建筑地基的巖石試驗,采用圓柱體作為標準試件,直徑為(50±2)mm、高徑比為2∶1;橋梁工程用的石料試驗,采用立方體試件,邊長為(70±2)mm;路面工程用的石料試驗,采用圓柱體或立方體試件,其直徑或邊長或高均為(50±2)mm。每組試件共6件。(2)有顯著層理的巖石,分別沿平行和垂直層理方向各取6件試件,試件上、下端面應(yīng)平行或磨平,試件端面的平面度公差應(yīng)小于0.5mm,端面對于試件軸線垂直度偏差不應(yīng)超過0.25mm。對于非標準圓柱體試件,試驗后抗壓強度試驗值按式(1.4)進行換算:式中:Re——巖石的標準抗壓強度,MPa;R——非標準圓柱體試件的抗壓強度值,MPa;D——非標準圓柱體試件的直徑,mm;H——非標準圓柱體試件的高度,mm。1.2.4試驗步驟(1)用游標卡尺量取試件尺寸(精確至0.1mm)。對立方體試件,在頂面和底面上各量取其邊長,以各個面上相互平行的兩個邊長的算術(shù)平均值計算其承壓面積。對于圓柱體試件,在頂面和底面分別測量兩個相互正交的直徑,并以其各自的算術(shù)平均值分別計算頂面和底面的面積,取其頂面和底面面積的算術(shù)平均值作為計算抗壓強度所用的橫截面積。(2)試件的含水狀態(tài)可根據(jù)需要選用烘干狀態(tài)、天然狀態(tài)、飽和狀態(tài)、凍融循環(huán)后狀態(tài)。試件烘干和飽和狀態(tài)、凍融循環(huán)后狀態(tài)應(yīng)符合《公路工程巖石試驗規(guī)程》(JTGE41—2005)相關(guān)條款的規(guī)定。(3)按巖石強度性質(zhì),選定合適的壓力機。將試件置于壓力機的承壓板中央,對正上下承壓板,注意不得偏心。(4)以0.5~1.0MPa/s的速率進行加載直至破壞,記錄破壞荷載及加載過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象?？箟涸嚰囼灥淖畲蠛奢d記錄以N為單位,精度為0.01。1.2.5試驗數(shù)據(jù)整理巖石的抗壓強度和軟化系數(shù)分別按式(1.5)、式(1.6)計算:式中:R——巖石的抗壓強度,MPa;P——試件破壞時的荷載,N;A——試件的橫截面積,mm2。式中:Kp——軟化系數(shù);Rw——巖石飽和狀態(tài)下的單軸抗壓強度,MPa;Rd——巖石烘干狀態(tài)下的單軸抗壓強度,MPa。單軸抗壓強度試驗結(jié)果應(yīng)同時列出每個試件的試驗值及同組巖石單軸抗強的平均值;有顯著層理的巖石,分別報告垂直與平行層理方向的試件強度的平均值,精確至0.01MPa。軟化系數(shù)計算值精確至0.01,3個試件平行測定,取算術(shù)平均值。3個值中最大值和最小值之差不應(yīng)超過平均值的20%,否則應(yīng)另取第4個試件,并在4個試件中取接近的3個值的平均值作為試驗結(jié)果,同時在報告中將4個值全部給出。1.2.6試驗記錄續(xù)表試驗總結(jié):1.2.7思考題(1)簡述抗壓強度的定義。(2)路面工程單軸抗壓強度試件的尺寸要求和數(shù)量是多少?(3)單軸抗壓強度加荷速率是多少?(4)巖石如有顯著層理的,試驗記錄如何處理?強度計算值精確至多少?1.3粗集料磨耗試驗(洛杉磯法)1.3.1試驗?zāi)康呐c適用范圍(1)試驗?zāi)康?測定標準條件下粗集料抵抗摩擦、撞擊的能力,以磨耗損失(%)表示。(2)適用范圍:本方法適用于各種等級規(guī)格石料的磨耗試驗。1.3.2試驗設(shè)備(1)洛杉磯磨耗試驗機:圓筒內(nèi)徑(710±5)mm,內(nèi)側(cè)長(510±5)mm,兩端封閉,投料口的鋼蓋通過緊固螺栓和橡膠墊與鋼筒緊密封閉。(2)鋼球:直徑約46.8mm,質(zhì)量為390~445g,大小稍有不同,以便按要求組合成符合要求的總質(zhì)量。(3)臺稱:感量5g。(4)標準篩:符合要求的標準篩系列,以及篩孔為1.7mm的方孔篩。(5)烘箱:溫度控制在(105±5)℃。(6)容器:搪瓷盤等。1.3.3試驗步驟(1)將不同規(guī)格的集料用水沖洗干凈,置烘箱中烘干至恒重。(2)對所使用的集料,按表1.1選擇最接近的粒級類別,確定相應(yīng)的試驗條件,按規(guī)定的粒級組成備料、篩分。其中水泥混凝土用集料宜采用A級粒度;對于瀝青路面及各種基層、底基層的粗集料,表中的16mm篩孔也可用13.2mm篩孔代替。對非規(guī)格材料,應(yīng)根據(jù)材料的實際粒度,從表1.1中選擇最接近的粒級類別及試驗條件。(3)分級稱量(精確至5g),稱取總質(zhì)量m1,裝入磨耗機的圓筒中。(4)選擇鋼球,使鋼球的數(shù)量及總質(zhì)量符合表1.1的規(guī)定。將鋼球加入鋼筒中,蓋好筒蓋,緊固密封。(5)將計數(shù)器調(diào)整到零位,設(shè)定要求的回轉(zhuǎn)次數(shù)。對水泥混凝土集料,回轉(zhuǎn)次數(shù)為500r;對瀝青混合料集料,回轉(zhuǎn)次數(shù)應(yīng)符合表1.1的要求。開動磨耗機,以30~33r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動至要求的回轉(zhuǎn)次數(shù)為止。(6)取出鋼球,將經(jīng)過磨耗后的試樣從投料口倒入接收器(搪瓷盤)中。(7)將試樣用1.7mm的方孔篩過篩,篩去試樣中被撞擊磨碎的細屑。(8)用水沖凈留在篩上的碎石,置于(105±5)℃烘箱中烘干至恒重(通常不少于4h),準確稱量m2。表1.1粗集料洛杉磯試驗條件注:a.表中16mm篩孔也可用13.2mm篩孔代替;

b.A級適用于未篩碎石混合;

c.C級中S12可全部采用4.75~95mm顆粒5000g,S9及S10可全部采用9.5~16mm顆粒5000g;

d.E級中S2中缺63~75mm顆?？捎?3~63mm顆粒代替。1.3.4試驗數(shù)據(jù)整理按式(1.7)計算粗集料洛杉磯磨耗損失,精確至0.1%:式中:Q——洛杉磯磨耗損失,%:m1——裝入圓筒中的試樣質(zhì)量,g;m2——試驗后在1.7mm方孔篩或2mm圓孔篩上洗凈烘干的試樣質(zhì)量,g。1.3.5注意事項(1)試驗記錄應(yīng)記錄所使用的粒級類別和試驗條件。(2)粗集料的磨耗損失取兩次平行試驗結(jié)果的算術(shù)平均值為測定值,兩次試驗的差值不應(yīng)大于2%,否則須重做試驗。1.3.6試驗記錄試驗總結(jié):1.3.7思考題(1)簡述石料的磨耗值的定義。磨耗試驗有哪3種試驗方法?(2)洛杉磯法C級所對應(yīng)的集料規(guī)格、數(shù)量是多少?所使用的鋼球數(shù)量和質(zhì)量是多少?(3)試驗后過篩所用方孔篩的規(guī)格是多少?1.4粗集料壓碎值試驗1.4.1試驗?zāi)康呐c適用范圍集料壓碎值用于衡量石料在逐漸增加的荷載下抵抗壓碎的能力,是衡量石料力學性質(zhì)的指標,以評定其在工程中的適用性。1.4.2試驗設(shè)備(1)石料壓碎值試驗儀:由內(nèi)徑150mm,兩端開口的鋼制圓形試筒、壓柱和底板組成。試筒內(nèi)壁、壓柱的底面及底板的上表面等與石料接觸的表面都應(yīng)進行熱處理,使表面硬化,達到維氏硬度65℃,并保持光滑狀態(tài)。(2)金屬棒:直徑10mm,長450~600mm,一端加工成半球形。(3)天平:稱量2~3kg,感量不大于1g。(4)標準篩:篩孔尺寸13.2mm、9.5mm、2.36mm篩各一個。(5)壓力機:500kN,應(yīng)能在10min內(nèi)達到400kN。(6)金屬筒:圓柱形,內(nèi)徑112mm,高179.4mm,容積1767cm3。1.4.3試驗準備(1)采用風干石料,用13.2mm和9.5mm標準篩過篩,取9.5~13.2mm的試樣3組各3000g供試驗用。如過于潮濕需加熱烘干時,烘箱溫度不得超過100℃,烘干時間不超過4h。試驗前,石料應(yīng)冷卻至室溫。(2)每次試驗的石料數(shù)量應(yīng)滿足按下述方法夯擊后,石料在試筒內(nèi)的深度為100mm。在金屬筒中確定石料數(shù)量的方法如下:將試樣分3次(每次數(shù)量大體相同)均勻裝入試模中,每次均將試樣表面整平,用金屬棒的半球面端從石料表面上均勻搗實25次,最后用金屬棒作為直刮刀將表面仔細整平。稱取量筒中試樣質(zhì)量m0,以相同質(zhì)量的試樣進行壓碎值的平行試驗。1.4.4試驗步驟(1)將試筒安放在底板上。(2)將要求質(zhì)量的試樣分3次(每次數(shù)量大體相同)均勻放入試模中,每次均將試樣表面整平,用金屬棒的半球面端從石料表面上均勻搗實25次。最后用金屬棒作為直刮刀將表面仔細整平。(3)將裝有試樣的試模放到壓力機上,同時將壓頭放入試筒內(nèi)石料表面上,注意使壓頭擺平,勿楔擠試模側(cè)壁。(4)開動壓力機,均勻地施加荷載,在10min左右的時間內(nèi)使總荷載達到400kN,穩(wěn)壓5s,然后卸荷。(5)將試模從壓力機上取下,取出試樣。(6)用2.36mm標準篩篩分經(jīng)壓碎的全部試樣,可分幾次篩分,均需篩到在1min內(nèi)無明顯的篩出物為止。(7)稱取通過2.36mm篩孔的全部細料質(zhì)量m1,精確至1g。1.4.5試驗數(shù)據(jù)整理石料壓碎值按式(1.8)計算,精確至0.1%:式中:Q＇a——石料壓碎值,%;m0——試驗前試樣質(zhì)量,g;m1——試驗后通過2.36mm篩孔的細料質(zhì)量,g。以3個試樣平行試驗結(jié)果的算術(shù)平均值作為壓碎值的測定值。1.4.6試驗記錄試驗總結(jié):1.4.7思考題(1)簡述石料的壓碎值定義。(2)水泥混凝土和瀝青混合料粗細集料區(qū)分篩孔分別是什么?(3)集料最大粒徑和集料的公稱最大粒徑的定義是什么?1.5粗集料密度試驗(網(wǎng)籃法)1.5.1試驗?zāi)康呐c適用范圍本方法適用于測定碎石、礫石等各種粗集料的表觀相對密度、表干相對密度、毛體積相對密度、表觀密度、表干密度、毛體積密度以及粗集料吸水率,為水泥混凝土配合比或瀝青混合料配合比設(shè)計提供數(shù)據(jù)。1.5.2試驗設(shè)備(1)天平或浸水天平:測定集料的水中質(zhì)量,稱量應(yīng)滿足試樣數(shù)量稱量要求,感量不大于最大稱量的0.05%。(2)吊籃。(3)溢流水槽。(4)烘箱:溫度控制在(105±5)℃。(5)溫度計。(6)標準篩。(7)盛水容器。(8)其他:刷子、毛巾等。1.5.3試驗步驟(1)準備工作①將試樣用標準篩過篩除去其中的細集料,對較粗的粗集料可用4.75mm方孔篩過篩,對2.36~4.75mm的集料或者混在4.75mm以下石屑中的粗集料,則用2.36mm標準篩過篩。用四分法縮分至要求的質(zhì)量,分兩份備用。對瀝青路面用粗集料,應(yīng)對不同規(guī)定的集料分別測定,不得混雜,所取的每一份集料試樣應(yīng)基本保持原有的級配,在測定2.36~4.75mm的粗集料時,試驗過程中應(yīng)特別小心,不得丟失集料。經(jīng)縮分后供測定密度的粗集料質(zhì)量應(yīng)符合表1.2的規(guī)定。表1.2測定密度所需要的試樣最小質(zhì)量②將每份試樣浸泡在水中,并適當攪動,仔細洗去黏附在集料表面的塵土和石粉,經(jīng)多次漂洗干凈至水完全清澈為止。清洗過程中不得丟失集料顆粒。(2)取一份試樣裝入干凈的搪瓷盤中,注入潔凈的水,水面至少應(yīng)高出試樣2cm,輕輕攪動石料,使附在石料上的氣泡逸出,在室溫下保持浸水24h。(3)將吊籃掛在天平的吊鉤上,放入溢流水槽,向溢流水槽內(nèi)注水,待水面與水槽的溢流孔持平時為止,將天平調(diào)零。吊籃的篩網(wǎng)應(yīng)保證集料不會通過篩孔流失,對2.36~4.75mm的粗集料應(yīng)更換小孔篩網(wǎng)。(4)調(diào)節(jié)水溫(水溫控制在15~25℃),將試樣移入吊籃中,溢流水槽中的水面高度由水槽的溢流孔控制,維持不變。稱取集料在水中的質(zhì)量mw。(5)提起吊籃,稍稍滴水后,將試樣倒入淺搪瓷盤中,用擰干的濕毛巾輕輕擦干顆粒的表面水至表面看不到發(fā)亮的水跡,即為飽和表干狀態(tài)。當粗集料尺寸較大時,可逐顆擦干。整個過程中不得有集料丟失。(6)在保持表干狀態(tài)下,稱取集料的表干質(zhì)量mf。(7)將集料置于淺盤中,放入(105±5)℃的烘箱中烘干至恒重。取出集料,放在帶蓋的容器中冷卻至室溫,稱取集料的烘干質(zhì)量ma。1.5.4試驗數(shù)據(jù)整理(1)表觀相對密度γa,表干相對密度γs、毛體積相對密度γb,表觀密度ρa、表干密度ρs、毛體積密度ρp按下列公式計算,保留小數(shù)點后3位:式中:γa——集料的表觀相對密度;ρa——粗集料的表觀密度,g/cm3;γs——集料的表干相對密度;ρs——粗集料的表干密度,g/cm3;γb——集料的毛體積相對密度;ρb——粗集料的毛體積密度,g/cm3;ma——集料的烘干質(zhì)量,g;mf——集料的表干質(zhì)量,g;mw——集料的水中質(zhì)量,g;ρw——水在4℃時的密度為1.000g/cm3;ρT——試驗溫度為T時水的密度,按表1.3所示數(shù)據(jù)選用,g/cm3;aT——試驗溫度為T時的水溫修正系數(shù),按表1.3所示數(shù)據(jù)選用。表1.3不同水溫時水的密度ρT及水溫的修正系數(shù)aT(2)集料的吸水率以烘干試樣為基準,按式(1.15)計算,精確至0.01%:式中:ωx——粗集料的吸水率,%。1.5.5注意事項(1)對瀝青路面用粗集料,應(yīng)對不同規(guī)格的集料分別測定,不得混雜,所取的每一份集料試樣應(yīng)基本保持原有的級配。(2)清洗過程與用毛巾擦拭過程中不得散失集料顆粒。(3)對同一規(guī)格的集料率應(yīng)平行試驗兩次,取平均值作為試驗結(jié)果。兩次結(jié)果之差相對密度不得超過0.02,吸水率不得超過0.2%。1.5.6試驗記錄試驗總結(jié):1.5.7思考題(1)簡述集料的表觀密度、堆積密度及空隙率(水泥混凝土)的定義。(2)表觀密度、表干密度、毛體積密度按從大到小的順序如何排列?(3)某集料實測表觀相對密度為2.731,水溫為18℃(修正系數(shù)為0.99862),請計算表觀密度是多少?(4)測定粗集料的表觀密度時,集料為什么要事先浸水24h?1.6粗集料堆積密度及空隙率試驗1.6.1試驗?zāi)康呐c適用范圍測定粗集料的堆積密度,包括自然堆積狀態(tài)、振實狀態(tài)、搗實狀態(tài)下的堆積密度,以及堆積狀態(tài)下的空隙率。1.6.2試驗設(shè)備(1)天平或臺秤:感量不大于稱量的0.1%。(2)容量筒:用于粗集料堆積密度測定的容量筒應(yīng)符合表1.4的要求。表1.4容量筒的規(guī)格要求(3)平頭鐵鍬。(4)烘箱:能控溫在(105±5)℃。(5)振動臺:頻率為(3000±200)次/min,負荷下的振幅為0.35mm,空載時的振幅為0.5mm。(6)搗棒:直徑16mm,長600mm,一端為圓頭的鋼棒。1.6.3試驗準備按規(guī)定方法取樣、縮分,質(zhì)量應(yīng)滿足試驗要求,在(105±5)℃的烘箱中烘干,也可以攤在清潔的地面上風干,拌勻后分成兩份備用。1.6.4試驗步驟(1)自然堆積密度取試樣l份,置于平整干凈的水泥地(或鐵板)上,用平頭鐵鍬鏟起試樣,使石子自由落入容量筒內(nèi)。此時,從鐵鍬的齊口至容量筒上口的距離應(yīng)保持在50mm左右,裝滿容量筒并除去凸出筒口表面的顆粒,并以合適的顆粒填入凹陷空隙,使表面稍凸起部分和凹陷部分的體積大致相等,稱取試樣和容量筒總質(zhì)量m2。(2)振實密度按自然堆積密度試驗步驟,將裝滿試樣的容量筒放在振動臺上,振動3min,或者將試樣分3層裝入容量筒:裝完第1層后,在筒底墊放一根直徑為25mm的圓鋼筋,將筒按住,左右交替顛擊地面各25下;然后裝入第2層,用同樣的方法顛實(但筒底所墊鋼筋的方向應(yīng)與第1層放置方向垂直);最后再裝入第3層,顛實。待3層試樣裝填完畢后,加料填到試樣超出容量筒口,用鋼筋沿筒口邊緣滾轉(zhuǎn),刮下高出筒口的顆粒,用合適的顆粒填平凹處,使表面稍凸起部分和凹陷部分的體積大致相等,稱取試樣和容量筒總質(zhì)量m2。(3)搗實密度根據(jù)瀝青混合料的類型和公稱最大粒徑,確定起骨架作用的關(guān)鍵性篩孔(通常為4.75mm或2.36mm)。將礦料混合料中此篩孔以上顆粒篩出,作為試樣裝入符合要求規(guī)格的容器中達1/3的高度,由邊至中用搗棒均勻搗實25次。再向容器中裝入1/3高度的試樣,用搗棒均勻地搗實25次,搗實深度約至下層的表面。然后重復(fù)上一步驟,加最后一層,搗實25次,使集料與容器口齊平。用合適的集料填充表面的大空隙,用直尺大體刮平,目測估計表面凸起的部分與凹陷的部分的容積大致相等,稱取容量筒與試樣的總質(zhì)量m2。(4)容量筒容積的標定用水裝滿容量筒,測量水溫,擦干筒外壁的水分,稱取容量筒與水的總質(zhì)量mw,并按水的密度對容量筒的容積作校正。1.6.5試驗數(shù)據(jù)整理(1)容量筒的容積按式(1.16)計算:式中:V——容量筒的容積,mL;m1——容量筒的質(zhì)量,g;mw——容量筒與水的總質(zhì)量,g;ρT——試驗溫度為T時水的密度,g/cm3。(2)堆積密度(包括自然堆積狀態(tài)、振實狀態(tài)、搗實狀態(tài)下的堆積密度)按式(1.17)計算,精確至小數(shù)點后2位:式中:ρ——與各種狀態(tài)相對應(yīng)的堆積密度,g/cm3;m1——容量筒的質(zhì)量,g;m2——容量筒與試樣的總質(zhì)量,g;V——容量筒的容積,mL。(3)水泥混凝土用粗集料振實狀態(tài)下的空隙率按式(1.18)計算:式中:Vc——水泥混凝土用粗集料的空隙率,%;ρa——粗集料的表觀密度,g/cm3;ρ——按振實法測定的粗集料的堆積密度,g/cm3。(4)瀝青混合料用粗集料骨架搗實狀態(tài)的間隙率按式(1.19)計算:式中:VCADRC——搗實狀態(tài)下粗集料骨架間隙率,%;ρb——按網(wǎng)籃法測定的粗集料的毛體積密度,g/cm3;ρ——按振實法測定的粗集料的自然堆積密度,g/cm3。以兩次平行試驗結(jié)果的平均值為測定值。1.6.6試驗記錄試驗總結(jié):1.6.7思考題(1)簡述自然堆積密度、振實密度和搗實密度的區(qū)別。(2)在將試樣裝入量筒中時,為什么要使得表面稍凸起部分和凹陷部分的體積大致相等?(3)試推導(dǎo)粗集料振實狀態(tài)下的空隙率計算公式。1.7細集料表觀密度試驗(容量瓶法)1.7.1試驗?zāi)康呐c適用范圍用容量法測定細集料(天然砂、石屑、機制砂)在23℃時對水的表觀相對密度和表觀密度。本方法適用于含有少量大于2.36mm部分的細集料。1.7.2試驗設(shè)備(1)天平:稱量1kg,感量不大于1g。(2)容量瓶:500mL。(3)烘箱:能控溫在(105±5)℃。(4)燒杯:500mL。(5)其他:干燥箱、淺盤、鋁制料勺、溫度計、潔凈水等。1.7.3試驗準備將縮分至650g左右的試樣在溫度為(105±5)℃的烘箱中烘干至恒重,并在干燥器內(nèi)冷卻至室溫,分成兩份備用。1.7.4試驗步驟(1)稱取烘干的試樣約300g(m0),裝入盛有半瓶潔凈水的容量瓶中。(2)搖轉(zhuǎn)容量瓶,使試樣在已保溫至(23±1.7)℃的水中充分攪動以排除氣泡,塞緊瓶塞,在恒溫條件下靜置24h左右,然后用滴管添水,使水面與瓶頸刻度線平齊,再塞緊瓶塞,擦干瓶外水分,稱其總質(zhì)量m2。(3)倒出瓶中的水和試樣,將瓶的內(nèi)外表面洗凈,再向瓶內(nèi)注入同樣溫度的潔凈水(溫差不超過2℃)至瓶頸刻度線,塞緊瓶塞,擦干瓶外水分,稱其總質(zhì)量m1。注:在砂的表觀密度試驗過程中應(yīng)測量并控制水的溫度,試驗期間的溫差不得超過1℃。1.7.5試驗數(shù)據(jù)整理(1)細集料的表觀相對密度按式(1.20)計算,精確至小數(shù)點后3位:式中:γa——細集料的表觀相對密度;m0——試樣的烘干質(zhì)量,g;m1——水及容量瓶總質(zhì)量,g;m2——試樣、水及容量瓶總質(zhì)量,g。(2)表觀密度ρa按式(1.21)計算,精確至小數(shù)點后3位:式中:ρa——細集料的表觀密度,g/cm3;ρw——水在4℃時的密度,取1.000g/cm3;aT——試驗時的水溫對水的密度影響的修正系數(shù);ρT——試驗溫度為T時水的密度,g/cm3。以兩次平行試驗結(jié)果的算術(shù)平均值作為測定值,如兩次結(jié)果之差值大于0.01g/cm3,應(yīng)重新取樣進行試驗。1.7.6試驗記錄試驗總結(jié):1.7.7思考題(1)什么叫相對表觀密度?(2)水溫對水的密度有何影響?1.8細集料堆積密度及緊裝密度試驗1.8.1試驗?zāi)康呐c適用范圍測定砂在自然狀態(tài)下的堆積密度、緊裝密度及空隙率。1.8.2試驗設(shè)備(1)臺秤:稱量5kg,感量5g。(2)容量筒:金屬制,圓筒形,內(nèi)徑108mm,凈高109mm,筒壁厚5mm,容積為1L。(3)標準漏斗。(4)烘箱:溫度控制在(105±5)℃。(5)其他:小勺、直尺、淺盤、玻璃片等。1.8.3試驗準備(1)用淺盤裝試樣約5kg,在溫度為(105±5)℃的烘箱中烘干至恒重,取出并冷卻至室溫,分成大致相等的兩份備用。(2)容量筒容積的校正方法:以溫度為(20±5)℃的潔凈水裝滿容量筒,用玻璃板沿筒口滑移,使其緊貼水面并擦干筒外壁水分,然后稱量,用式(1.22)計算筒的容積V:式中:m＇1——容量筒和玻璃板總質(zhì)量,g;m＇2——容量筒、玻璃板和水總質(zhì)量,g。注:試樣烘干后如有結(jié)塊,應(yīng)在試驗前先予捏碎。1.8.4試驗步驟(1)堆積密度將試樣裝入漏斗中,打開底部的活動門,將砂流入容量筒中,也可直接用小勺向容量筒中裝試樣,但漏斗出料口或料勺距容量筒筒口均應(yīng)為500mm左右,試樣裝滿并超出容量筒筒口后,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(zhì)量m1。(2)緊裝密度取試樣1份,分2層裝入容量筒。裝完第1層后,在筒底墊放一根直徑為10mm的鋼筋,將筒按住,左右交替顛擊地面各25下。然后再裝入第2層,第2層裝滿后用同樣方法顛實(但筒底墊鋼筋的方向應(yīng)與第1層放置方向垂直)。兩層裝完并顛實后,添加試樣至超出容量筒筒口,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,稱其質(zhì)量m2。1.8.5試驗數(shù)據(jù)整理(1)堆積密度ρ及緊裝密度ρ＇分別按式(1.23)和式(1.24)計算,精確至小數(shù)點后3位。式中:m0——容量筒的質(zhì)量,g;m1——容量筒和堆積密度砂的總質(zhì)量,g;m2——容量筒和緊裝密度砂的總質(zhì)量,g;V——容量筒容積,mL。以兩次試驗結(jié)果的算術(shù)平均值作為測定值。(2)空隙率按式(1.25)計算,精確至小數(shù)點后3位。式中:n——砂的空隙率,%;ρ——砂的堆積或緊裝密度,g/cm3;ρa——砂的表觀密度,g/cm3。以兩次試驗結(jié)果的算術(shù)平均值作為測定值。1.8.6試驗記錄試驗總結(jié):1.8.7思考題(1)如何校正容量筒的容積?(2)在測緊裝密度試驗往量筒裝試樣的過程中,應(yīng)注意什么?1.9細集料篩分試驗1.9.1試驗?zāi)康呐c適用范圍測定細集料(天然砂、人工砂、石屑)的顆粒級配及粗細程度。對水泥混凝土用細集料可采用干篩法,如果需要也可采用水洗法篩分。對瀝青混合料及基層用細集料必須用水洗法篩分。注:當細集料中含有粗集料時,可參照細集料篩分試驗用水洗法篩分,但需特別注意保護標準篩篩面不遭損壞。1.9.2試驗設(shè)備(1)標準篩。(2)天平:稱量1000g,感量不大于0.5g。(3)搖篩機。(4)烘箱:控溫在(105±5)℃。(5)其他:淺盤和硬、軟毛刷等。1.9.3試驗準備根據(jù)樣品中最大粒徑的大小,選用適宜的標準篩,通常用9.5mm篩(水泥混凝土用天然砂)或4.75mm篩(瀝青路面及基層用的天然砂、石屑、機制砂等)篩除其中的超粒徑材料。然后在潮濕狀態(tài)下將樣品充分拌勻,用分料器法或四分法縮分至每份不少于550g的試樣兩份,在(105±5)℃的烘箱中烘干至恒重,冷卻至室溫后備用。注:恒重系指相鄰兩次稱量間隔時間大于3h(通常不少于6h)的情況下,前后兩次稱量之差小于該項試驗所要求的稱量精度。1.9.4試驗方法與步驟(1)干篩法①準確稱取烘干試樣約500g(m1),精確至0.5g。置于套篩的最上面一只篩,即4.75mm篩上,將套篩套入搖篩機,搖篩約10min。然后取出套篩,再按篩孔大小順序,從最大的篩號開始,在清潔的淺盤上逐個進行手篩,直到每分鐘的篩出量不超過篩上剩余量的0.1%時為止。將篩出通過的顆粒并入下一號篩,和下一號篩中的試樣一起過篩,以此順序進行至各號篩全部篩完為止。注:a.試樣如為特細砂時,試樣質(zhì)量可減少到100g;b.如試樣含泥量超過5%,不宜采用干篩法;c.無搖篩機時,可直接用手篩。②稱量各篩篩余試樣的質(zhì)量,精確至0.5g。所有各篩的分計篩余量和底盤中剩余量的總量與篩分前的試樣總量相差不得超過后者的1%。(2)水洗法①準確稱取烘干試樣約500g(m1),精確至0.5g。②將試樣置于一潔凈容器中,加入足夠數(shù)量的潔凈水,將集料全部蓋沒。③用攪棒充分攪動集料,使集料表面洗滌干凈,使細粉懸浮在水中,但不得有集料從水中濺出。④用1.18mm篩及0.075mm篩組成套篩,仔細將容器中混有細粉的懸浮液徐徐倒出,經(jīng)過套篩流入另一容器,但不得將集料倒出。注:不可直接倒至0.075mm篩上,以免集料掉出損壞篩面。⑤重復(fù)②~④步驟,直至倒出的水潔凈且將小于0.075mm的顆粒全部倒出。⑥將容器中的集料倒入搪瓷盤中,用少量水沖洗,使容器上黏附的集料顆粒全部進入搪瓷盤中。將篩子反扣過來,用少量的水將篩上的集料沖洗入搪瓷盤中。操作過程中不得有集料散失。⑦將搪瓷盤連同集料一起置于(105±5)℃的烘箱中烘干至恒重,稱取干燥集料試樣的總質(zhì)量m2,精確至0.1%。m1與m2之差即為通過0.075mm部分的集料質(zhì)量。⑧將全部要求篩孔組成套篩(但不需0.075mm篩),將已經(jīng)洗去小于0.075mm部分的干燥集料置于套篩上(通常為4.75mm篩),將套篩裝入搖篩機,搖篩約10min。然后取出套篩,再按篩孔大小順序,從最大的篩號開始,在清潔的淺盤上逐個進行手篩,直至每分鐘的篩出量不超過篩上剩余量的1%時為止。將篩出通過的顆粒并入下一號篩,和下一號篩中的試樣一起過篩,以此順序進行,直至各號篩全部篩完為止。注:如為含有粗集料的集料混合料,套篩篩孔根據(jù)需要選擇。⑨稱量各篩篩余試樣的質(zhì)量,精確至0.5g。所有各篩的分計篩余量和底盤中剩余量的總質(zhì)量與篩分前試樣總量m2的差值不應(yīng)超過后者的1%。1.9.5試驗數(shù)據(jù)整理(1)計算分計篩余百分率。各號篩的分計篩余百分率為各號篩上的篩余量除以試樣總量m1的百分率,精確至0.1%。對瀝青路面細集料而言,0.15mm篩下部分即為0.075mm的分計篩余,由1.9.4小節(jié)的步驟⑦測得的m1與m2之差即為小于0.075mm的篩底部分的集料質(zhì)量。(2)計算累計篩余百分率。各號篩的累計篩余百分率為該號篩及大于該號篩的各號篩的分計篩余百分率之和,精確至0.1%。(3)計算質(zhì)量通過百分率。各號篩的質(zhì)量通過百分率等于100%減去該號篩的累計篩余百分率,精確至0.1%。(4)根據(jù)各篩的累計篩余百分率或通過百分率,繪制級配曲線。(5)天然砂的細度模數(shù)按式(1.26)計算,精確至0.01。式中:MX——砂的細度模數(shù);A0.15,A0.3,…,A4.75——0.15mm,0.3mm,…,4.75mm各篩上的累計篩余百分率,%。應(yīng)進行兩次平行試驗,以試驗結(jié)果的算術(shù)平均值作為測定值。如兩次試驗所得的細度模數(shù)之差大于0.2,應(yīng)重新進行試驗。1.9.6試驗記錄試驗總結(jié):1.9.7思考題(1)簡述天然砂的細度模數(shù)的定義。(2)中砂細度模數(shù)的范圍是多少?(3)細集料有幾種?(4)簡述干篩法與水篩法各自應(yīng)用的范圍。1.10粗集料篩分試驗(干篩法)1.10.1試驗?zāi)康呐c適用范圍(1)試驗?zāi)康?測定粗集料(碎石、礫石、礦渣)的顆粒組成,為水泥混凝土配合比設(shè)計提供依據(jù)。對水泥混凝土用粗集料可用干篩法篩分,對瀝青混合料及基層用粗集料必須采用水洗法試驗。(2)適用范圍:本方法也適用于同時含有粗集料、細集料、礦粉的集料混合料篩分試驗,如未篩碎石、級配碎石、無機結(jié)合料穩(wěn)定基層材料、瀝青拌合料的冷熱結(jié)合料、瀝青混合料經(jīng)溶劑提抽后的礦料等。1.10.2試驗設(shè)備(1)試驗篩:根據(jù)需要選用規(guī)定的標準篩。(2)天平或臺秤:感量不大于試樣質(zhì)量的0.1%。(3)烘箱:控溫在(105±5)℃。(4)其他:盤子、鏟子、毛刷等。1.10.3試驗步驟(1)將集料用四分法縮分至表1.5所示要求的試樣所需量,風干后備用。根據(jù)需要,可按要求的集料最大粒徑的篩孔尺寸過篩,除去超粒徑部分顆粒后,再進行篩分。表1.5篩分用的試樣最小質(zhì)量(2)將一份試樣置于(105±5)℃的烘箱中烘干至恒重,稱取干燥集料試樣的總質(zhì)量,精確至0.1%。(3)將搪瓷盤作為篩分容器,按篩孔大小排列順序逐個將集料過篩,人工篩分時,需使集料在篩面上同時有水平方向及上下方向的不停頓的運動,使小于篩孔的集中通過篩孔,直至1min內(nèi)通過篩孔的質(zhì)量小于篩上殘余量的0.1%為止。采用搖篩機篩分后,應(yīng)該逐個