公路工程试验检测工程师业务考试材料培训

公路工程业务培训《材料》第一部分集料（砂石材料）砂石材料试验内容集料试验项目重点强调五项试验，其中针对粗集料的有——密度试验、压碎试验、洛杉矶磨耗试验、针片状颗粒含量检测等；针对细集料主要是指筛分试验；通过这些试验的讨论，了解不同试验的基本原理、主要内容，从中掌握描述试验的基本方法.集料一些基本概念集料又可称为砂石材料，根据颗粒粒径大小，分为粗集料和细集料。粗细集料分类方法不同用途采用不同划分界限：用于水泥混凝土的粗细集料划分尺寸为4.75mm，而用于沥青混合料的粗集料划分尺寸为2.36mm；集料最大颗粒概念集料最大粒径：能够使集料全部通过的（100％通过率）最小标准筛筛孔尺寸；集料公称最大粒径：能够全部通过或允许有少量存留的（100~90%通过率）最小标准筛筛孔尺寸.集料一些基本概念——标准筛标准筛概念根据最新规范要求，沿用多年的两套标准筛系统统一为一种规格，孔的形状全部为方孔，其中的孔径设置有：75mm、63mm、53mm、37.5mm、31.5mm、26.5mm、19mm、16mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm.粗集料密度检测——密度的概念密度定义：在一定（温度）条件下物质单位体积材料的质量，采用公式可表示为：密度的单位：克/立方厘米（g/cm3）克/毫升（g/ml）千克/升（Kg/L）（103）千克/立方米（Kg/m3）.mVt质量密度=（体积）粗集料密度检测——基本概念针对不同情况，集料的密度有多种类型：真密度、表观密度、毛体积密度、表干密度和堆积密度等；其中试验检测强调重点是表观密度和毛体积密度的测试方法，前者采用水中重法测定，后者采用表干法测定；另一需关注的密度为堆积密度.粗集料密度检测——表观密度检测表观密度：单位表观体积下的粗集料质量。（表观体积＝材料实体体积+闭口孔隙）试验需用主要仪器设备：带下挂钩的电子称（注意可称量范围）、贮水箱（带溢流口）、网篮、烘箱.粗集料密度检测——表观密度检测分别称取粗集料悬浮在在水中和烘干后的质量，由下式计算粗集料的表观密度：试验操作时注意：粗集料要充分饱水，使开口孔隙充满水；每次水中称重时水位高度要一致；这一检测原理的依据是浮力定律——物质在水中受到浮力作用，浮力的大小取决于物体排开水的体积，而该体积正好就是被测物体体积，其在数值上等于被测物体分别在空气中称出的质量和在水中称出的质量差值.mmmmmm空气空气水表观密度空气水水空气水（）/粗集料密度检测——毛体积密度检测毛体积密度：单位毛体积下的粗集料质量。（毛体积＝材料实体体积＋闭口空隙体积+开口孔隙体积）操作方法：分别称取粗集料在水中、表干状态和烘干后的质量，由下式计算毛体积密度：注意表干状态的操作要领：用拧干的湿毛巾擦拭，直至擦干集料表面的水膜光泽，但要留下开口孔中吸入的水分.mmm空气水毛体积密度表干水粗集料密度检测——堆积密度检测根据集料装填方式的不同，堆积密度分为自然堆积状态下的松装密度，采用一定密实操作过程得到的紧装密度，而紧装密度又根据不同方法分为振实密度和捣实密度；注意不同堆积密度装填操作要求；根据上述密度得到集料（混合料）的一个重要指标——空隙率：堆积密度表观毛体积空隙率（%）=（1-）100（或）压碎试验用于评价粗集料承载能力；注意：试验时所需材料数量的确定方法和加载方式；用于沥青混合料和用于水泥混凝土的压碎试验方法一致，都采用压碎到2.36mm以下粒径的多少作为结果。但前者称为压碎值，后者称为压碎指标值，二者的换算关系为:压碎指标值＝0.816压碎值―5洛杉矶磨耗试验用于评价粗集料综合性能（抗磨耗、抗冲击和抗剪切等能力）；注意根据粗集料公称最大粒径的不同，选用不同粒径粒径组合搭配进行试验；不同规格的粗集料操作过程大体一致；试验结果以小于1.7mm（筛孔）的颗粒数量占试验总量的百分数表示.针片状颗粒判断方法试验目的在于评定粗集料形状的好坏；良好的粗集料形状应该是接近球体或立方体，而细长或扁薄的颗粒性能欠佳，根据粗集料的不同用途采，用不同试验方法进行甄别判断；注意两种不同用途粗集料针片状颗粒的定义；关注不同判断方法的关键.用于混凝土粗集料针片状颗粒检测针片状颗粒定义：针状颗粒——凡集料颗粒某一方向的尺寸超出所属粒级平均粒径的2.4倍时的颗粒；片状颗粒——凡集料颗粒某一方向的尺寸小于所属粒级平均粒径的0.4倍时的颗粒；用于水泥混凝土集料试验采用规准仪法；针状规准仪片状规准仪首先要确定每次试验时集料的数量；进行粗细不同颗粒的分级，其中共有6个级别；沥青混合料用粗集料针片状颗粒检测针片状颗粒定义：某一颗粒长度尺寸与厚度尺寸之比大于等于3时的颗粒；试验方法采用游标卡尺进行判断；试验的关键在于粗集料颗粒基准面的确定，颗粒长和高的量取方法.砂筛分试验细集料一般大多指砂，其最重要的试验是筛分试验；注意不同用途的砂的砂的筛分区别：通常采用干筛法，沥青混合料用砂则要采用水筛法；采用标准套筛：从4.75mm至0.075mm，通常试验用砂质量500g；过筛要充分彻底：在过筛完成后，要逐一进行每个筛的单独操作，当每分钟筛出量不超过筛上剩余量的0.1%时，可认为该粒级过筛完成；要求试样总量与各筛存留量之和的差值不得超过总量的1%.筛分试验结果的用途（1）——定量评价集料的级配状况筛分结果的计算：分计筛余百分率累计筛余百分率通过百分率(%)100iimM(%)iiAa(100)100iipA筛分试验结果的用途（2）——砂的粗细程度判断砂的粗度——细度模数：当细度模数在3.7~3.1，为粗砂；当细度模数在3.0~2.3，为中砂；当细度模数在2.2~1.6，为细砂。注意：该计算公式仅适用于混凝土用砂的细度模数计算，清楚该公式表达方式，所代表的含义，适用的对象.2.361.180.60.30.154.754.755100AAAAAAA细度模数筛分试验结果的用途（3）——绘制级配曲线在直角坐标系中，通过百分率为纵坐标，筛孔尺寸（或颗粒粒径）为横坐标；其中纵坐标刻度从原点的0到最大的100%，而横坐标刻度严格讲应以各筛孔尺寸的0.45次方来表示，但实际操作则按等间距依次从小到大、从左到右标注.六.矿料级配组成设计——有关级配的概念级配类型连续级配——在较宽的范围里不同粒径颗粒连续分布的级配；间断级配——在粒径分布过程中，位于中间部位有一个或连续若干粒径缺失的级配；开级配——在较窄且偏粗的范围内连续分布的级配；级配范围：作为控制集料级配状况的标准.五.矿料级配组成设计——级配设计概念设计方法计算法、图解法、计算机辅助设计；设计条件1.目标级配设计范围；2.各规格矿料筛分结果。五.矿料级配组成设计——级配设计过程图解法设计主要步骤1.按一定比例绘制一个矩形框图，从左下到右上引对角线。纵边以常数尺度标出通过量刻度，并根据要求的级配通过量范围中值在横边上确定各筛孔孔径位置；2.将各规格矿料筛分结果在框图中以折线的形式绘制在图中；3.根据相邻两条折线的位置关系，依次确定不同规格矿料在合成级配中所占比例；4.对所得比例进行验算，如果与所需的级配范围不完全相符，则根据实际情况调整比例，直至合成级配完全满足级配要求.第二部分水泥和水泥混凝土水泥试验检测内容共计五项试验内容，包括：（1）水泥细度试验检测、（2）水泥净浆标准稠度确定、（3）凝结时间测定、（4）安定性检测、（5）水泥胶砂强度试验。试验检测注意事项（1）哪些试验分为了标准法和代用法，两种方法相互间关系；（2）判定试验结果的标准；（3）影响试验结果准确性的主要因素；（4）影响加载试验过程的两个因素——加载速率和适宜的压力机量程选择；（5）抗折抗压试验结果的数据处理.水泥技术性质概念物理性质细度定义：水泥颗粒的粗细程度，熟悉水泥细度对水泥品质的影响；意义：合适的细度是保证水泥水化和硬化效果的基本条件；标准稠度定义：指水泥净浆对标准试杆沉入时所产生的阻力达到规定状态时所具有的水和水泥用量的百分比。意义：是测定水泥凝结时间和安定性等试验结果具有可比性的基础。凝结时间定义：水泥浆从可塑状态到失去塑性所需的时间，分初凝和终凝。意义：初凝时间太短，不利于正常施工；而终凝时间太长，一是不利于混凝土构造物早日投入使用，二是对需要支护模板的施工，会影响模板的拆卸和安装。水泥技术性质概念安定性定义：表征硬化后的水泥浆体是否产生过量或不均匀的的体积变化，从而对水泥结构造成不利影响的现象。原因：造成水泥安定性不良的原因在于水泥中存在的游离氧化钙和游离氧化镁以及三氧化硫.力学性质定义：水泥（胶砂）的抗折强度和抗压强度；意义：是水泥的最核心指标.水泥试验检测——水泥细度检测细度试验方法可分为筛析法和比表面积法；以往大多采用筛析法，但新的水泥技术国家标准要求硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥进行细度测定时则要采用比表面积法；筛析法又分为水筛法和负压筛法，其中水筛法是代用法，负压筛法是标准法；试验结果以水泥标准筛上的存留量占试验用水泥数量的百分数表示.水泥试验检测——水泥细度检测当采用负压筛法时，注意负压筛仪的真空度要达到4000～6000Pa；水泥比表面积试验比表面积是指单位质量下物质的表面积，比表面积越大，物体颗粒越细；比表面积单位：m2/Kg，通常要求水泥的比表面积大于300m2/Kg.水泥比表面积试验操作根据公式确定试验用水泥质量：将水泥按一定方式装填在透气筒中，然后安放到U型管上；开动抽气泵，慢慢打开玻璃旋塞，使右侧玻璃管中的液面缓缓上升至第一道刻度线，关闭抽气泵和玻璃旋塞；当液面下降至第二道刻度线时开始计时，当液面到达第三道刻度线时停止计时，记录液面经过第二道和第三道刻度线所需的时间和试验时的温度；根据不同情况，通过公式计算出水泥的比表面积.(1)WpV水泥比表面积结果计算CCsTs当被测物质的密度、孔隙率与标准试样相同时，且试验的温度相差3，按下式计算：SsTS=Ts当温度相差大于3，则按下式计算：SsTS=水泥净浆标准稠度用水量试验方法该试验内容也可分为标准法和代用法两种，其中标准法是维卡仪法，而代用法采用试锥法；两大类方法都是固定水泥用量500g，然后根据经验采用调整用水量的方法找出能够达到标准稠度时所需的用水量；水泥净浆标准稠度用水量试验方法维卡仪法试锥法试验结果的判断方法：维卡仪法以维卡仪试杆贯入水泥浆离底板距离为6±1mm为准，试锥法以试锥贯入水泥浆深度在28±2mm为准.水泥净浆标准稠度用水量试验方法代用法中的试锥法中还可采用固定用水量的方法进行，也就是称取水泥500g，加水142.5ml，搅拌后进行试验时，根据试锥贯入深度S（mm），通过下式计算得到标准稠度P（%）：P（％）＝33.4－0.185S水泥凝结时间检测方法水泥凝结时间试验分为初凝检测和终凝检测两个阶段；初凝时间和终凝时间检测采用不同试针，其中测终凝时间采用的试针带有一个环形附件。水泥凝结时间检测方法当加水搅拌到标准针贯入到水泥浆的深度离底板出现4±1mm距离时，所持续的时间就是初凝时间；当加水搅拌到试针贯入水泥浆的深度在0.5～1mm范围时所持续的时间就是终凝时间，根据环形附件在水泥浆表面的压痕来判断；两个时间均采用min表示.水泥安定性试验试验采用沸煮法进行，这种方法又可分为标准法——雷氏夹法和代用法——试饼法；试饼法判断方法是根据试饼沸煮后是否出现明显变形、或表面是否出现裂缝及破碎掉渣等现象来判断；沸煮时要求30min内开始沸腾，连续沸煮三小时中间不得补加水。水泥安定性试验雷氏夹法判断方法：要求沸煮之后雷氏夹指针端部的距离（mm）与沸煮之前的端部距离之差的平均值不大于5mm，沸煮程序同试饼法；注意雷氏夹受力时指针打开程度是否标准，判断的方法是在300g砝码受力状态下，要求指针打开增加的距离为1