公路集料试验方法及基本概念(2015程洁)

集料试验方法及基本概念一、砂石材料分类1.石料(1)岩浆岩岩浆是地壳深处一种处于高温、高压下的硅酸盐熔融体，在地壳发生变动或受到其它内力作用下，其就会沿着构造薄弱带上升，侵入地壳或喷出地面冷却凝固后形成的岩石被称为岩浆岩，又被称为火成岩。(2)沉积岩沉积岩是地表或接近地表的常温、常压条件下，先前存在的各种岩石经外力地质作用风化剥蚀成松散的产物，并经过搬运、沉积和压实固结而形成的岩石，一般又被称为水成岩。(3)变质岩地壳中的岩浆岩、沉积岩或原已生成的变质岩，由于地壳运动和岩浆活动，使其在高温、高压及其它化学因素的作用下，使原岩的化学成分、结构和构造都发生了变化而形成新的岩石，称为变质岩。2.集料(1)形成过程分：卵石(砾石)、碎石(2)粒径大小分：粗集料、细集料(3)化学成分分：酸性集料、碱性集料砂石材料基本概念玄武岩Basalt伟晶花岗岩Pegmatite安山岩Andesite石灰石Limestone砂石材料基本概念集料粒径1.粗、细集料分界(1)水泥混凝土——4.75mm(2)沥青混凝土——2.36mm(3)SMA混合料2.集料最大粒径3.集料公称最大粒径方孔筛(mm)1#2#16.010010013.295.31009.508.791.74.752.512.82.360.53.81.181.90.600.70.300.150.075通过量(%)2.36mm(Dmax≤9.5mm)4.75mm(Dmax≥13.2mm)石料的技术性质物理性质力学性质物理常数吸水性耐候性真密度（A）毛体积密度（A）孔隙率吸水率饱水率化学性质单轴抗压强度（A）磨耗性（A）抗冻性坚固性集料的技术性质粗集料的技术性质物理性质力学性质物理常数表观密度（视密度）（A）毛体积密度（A）堆积密度（A）空隙率（A）级配坚固性压碎值（A）磨光值（A）冲击值（A）磨耗值（A）集料的技术性质和技术标准1.表观密度（视密度）——单位体积（包括实体、闭口孔隙）试样的干质量。2.毛体积密度——单位体积（包括实体、闭口、开口孔隙所成轮廓线）试样的干质量。（另：饱和面干毛体积密度——表干密度）3.堆积密度——单位体积（包括实体、闭口、开口孔隙、颗粒间孔隙）试样的质量。（包括：自然堆积、振实、捣实，试样干质量、湿质量）4.空隙率——堆积时空隙体积占试样总体积百分率5.级配——颗粒分级及搭配状况（分计筛余、累计筛余、通过率）6.坚固性——试样抵抗反复由硫酸钠结晶膨胀造成破坏或强度降低的性能（质量损失比）7.压碎值——集料在逐渐增加荷载下抵抗压碎的能力，小于规定粒径颗粒质量百分率8.磨光值——石料抵抗轮胎磨光作用的能力，测定摩擦系数9.冲击值——石料抵抗冲击荷载的能力，小于规定粒径颗粒质量百分率10.磨耗性——石料抵抗磨耗作用的性能（洛杉矶法、道瑞法、狄法尔法）粗集料的技术性质细集料的技术性质物理常数表观密度（视密度）（A）堆积密度（A）空隙率级配粗度（细度模数）集料的技术性质和技术标准二.细集料的技术性质1.表观密度、堆积密度、空隙率——（同前）2.级配——颗粒粒级的分布状况（分计筛余、累计筛余、通过率）3.粗度——表征细集料的粗细程度，细度模数表示，分级集料的技术性质和技术标准集料的技术要求1.粗集料按《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685—2001）分3级水泥砼路面用-JTG/TF50—2011《公路桥涵施工技术规范》沥青混合料用-JTGF40—2004《公路沥青路面施工技术规范》基层、底基层-JTG/TF20—2015《公路路面基层施工技术细则》2.细集料按《建筑用砂》（GB/T14685—2001）分3级水泥砼路面用-JTG/TF50—2011《公路桥涵施工技术规范》沥青混合料用-JTGF40—2004《公路沥青路面施工技术规范》基层、底基层-JTG/TF20—2015《公路路面基层施工技术细则》JTGE42—2007《公路工程集料试验规程》JTG/TF50—2011《公路桥涵施工技术规范》JTGF60—2009《公路隧道施工技术规范（附条文说明）》JTG/TF20—2015《公路路面基层施工技术细则》JTGF40—2004《公路沥青路面施工技术规范》JTGF30—2003《公路水泥混凝土路面施工技术规范》粗集料试验检测粗集料取样法1.取样方法料堆皮带运输机车、船2.取样数量（表）沥青混合料原材料主要包括：•沥青或改性沥青•集料•聚酯纤维、木质纤维等各种材料在其中的比例各种材料的比例沥青纤维等集料约占沥青混合料95%的集料按集料的粒径大小：1.粗集料：粒径大于2.36mm的碎石、破碎砾石、矿渣等。2.细集料：粒径小于2.36mm的天然砂、人工砂（包括机制砂）、及石屑。3.矿粉：由石灰岩等碱性石料碾磨而成。按集料的岩性：1.玄武岩2.石灰岩3.辉绿岩4.花岗岩5.安山岩……集料试验按反映集料原始面貌1.粗集料密度及吸水率试验（网篮法）2.粗集料压碎值试验3.粗集料磨耗值试验（洛杉矶法）4.粗集料冲击值试验5.集料坚固性试验6.粗集料磨光值试验7.细集料密度及吸水率试验集料试验按反映集料加工工艺1.粗集料含泥量试验2.粗集料针片状颗粒含量试验（游标卡尺法）3.粗集料软弱颗粒含量试验4.细集料含泥量试验（筛洗法）5.细集料砂当量试验6.细集料棱角性试验（间隙率法）7.细集料棱角性试验（流动时间法）粗集料密度及吸水率（网篮法）试验目的与适用范围本方法适用于测定各种粗集料的表观相对密度、表干相对密度、毛体积相对密度、表观密度、表干密度、毛体积密度，以及粗集料的吸水率。试验工作程序及样品处置1.样品处置程序委托送样或现场取样→样品编号→样品区→从待检样品区取样品→试验室进行样品试验/检测→样品试验/检测完毕→剩余样品放入已检样品区按规定集中处理→完毕2.试验工作程序干燥样品：按规范要求进行取样→筛分→进行试验→试验结束，剩余样品放样品室集中处理→进行原始记录数据的处理→填写试验使用记录→出据试验报告→完毕潮湿样品：按规范要求进行取样→将试样在空气中风干或在温度为105℃±5℃的烘箱中烘干→筛分→进行试验→试验结束，剩余样品放样品室集中处理→进行原始记录数据的处理→填写试验使用记录→出据试验报告→完毕试验操作过程3.操作过程(1)试样的制备将试样用4.75mm（方孔筛）标准筛过筛，用四分法缩分至要求的质量，分两份备用对沥青路面用粗料，应对不同规格的集料分别测定，不得混杂，所取的每一份集料试样应基本上保持原有的级配经缩分后供测定密度和吸水率的粗集料质量应符合表1的规定将每一份集料试样浸泡在水中，仔细洗去附在集料表面的尘土和石粉，经多次漂洗干净至水清澈为止。清洗过程中不得散失集料颗粒表1测定密度所需要的试样最小质量公称最大粒径（mm）方孔筛9.5161926.531.537.56375每一份试样的最小质量（kg）1111.51.5223试验操作过程(2)试验步骤取试样一份装入干净的搪瓷盘中，注入洁净的水，水面至少应高出试样2cm，轻轻搅动石料，使附着石料上的气泡逸出。在室温下保持浸水24h。将吊篮挂在天平的吊钩上，浸入溢流水槽中，向溢流水槽中注水，水面高度至水槽的溢流孔为止，将天平调零。调节水温在15℃～25℃范围内。将试样移入吊篮中。溢流水槽中的水面高度由水槽的溢流孔控制，维持不变。称取集料的水中质量。试验操作过程提起吊篮，稍稍滴水后，将试样倒人浅搪瓷盘中，或直接将粗集料倒在拧干的湿毛巾上。注意不得有颗粒丢失，或有小颗粒附在吊篮上。稍稍倾斜搪瓷盘，用毛巾吸走漏出的自由水。用拧干的湿毛巾轻轻擦干颗粒的表面水，至表面看不到发亮的水迹，即为饱和面干状态。当粗集料尺寸较大时，可逐颗擦干。注意拧湿毛巾时不要太用劲，防止拧得太干。擦颗粒的表面水时，既要将表面水擦掉，又不能将颗粒内部的水吸出。整个过程中不得有集料丢失。立即在保持表干状态下，称取集料的表干质量。将集料置于浅盘中，放入105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重。取出浅盘，放在带盖的容器中冷却至室温，称取集料的烘干质量。对同一规格的集料应平行试验两次，取平均值作为试验结果。数据处理计算公式1.表观相对密度ra，表干相对密度rs、毛体积相对密度rb按式(1)、(2)、(3)计算至小数点后3位。waaammmrwffsmmmrwfabmmmr(1)(2)(3)2.集料的吸水率以烘干试祥为基准，按式(4)计算，准确至0.0l％。100aafxmmmW(4)数据处理3.粗集料的表观密度(视密度)Pa、表干密度Ps、毛体积密度Pb按下式计算，准确至小数点后3位。不同水温条件下测量的粗集料表观密度需进行水温修正，不同试验温度下水的密度PT及水的温度修正系数aT如表2所列，此表适用于在15℃～25℃测定的情况。pTapapwaTrapapTspspwaTrspspTbpbpwaTrbpb或或或注意事项试验前试样要先用4.75mm的标准筛过筛试样清洗后在室温下保持浸水24h试验时，水温控制在15-25℃，宜控制在23℃在称取表干质量的过程中不得有集料颗粒丢失也可以采取先称表干重，再称水中重的方法进行试验，这样可以避免因集料丢失带来的问题粗集料密度及吸水率（网篮法）所用仪器粗集料压碎值目的和适用范围集料压碎值用于衡量石料在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力，是衡量石料力学性能的指标，以评定其在公路工程中的适用性。试验工作程序及样品处置1.样品处置程序委托送样或现场取样→样品编号→样品区→从待检样品区取样品→试验室进行样品试验/检测→样品试验/检测完毕→剩余样品放入已检样品区按规定集中处理→完毕2.试验工作程序干燥样品：按要求进行取样→筛分→进行试验→试验结束，剩余样品放样品室集中处理→进行原始记录数据的处理→填写试验使用记录→出据试验报告→完毕潮湿样品：按要求进行取样→将试样在空气中风干或在温度为≤100℃的烘箱中烘干（时间≤4h）→筛分→进行试验→试验结束，剩余样品放样品室集中处理→进行原始记录数据的处理→填写试验使用记录→出据试验报告→完毕试验操作过程3.操作过程(1)试样的准备用13.2mm和9.5mm标准筛过筛，取13.2mm～9.5mm的试样约9kg，供试验用。试样宜采用风干石料。如需加热烘干时，烘箱温度不应超过100℃，烘干时间不超过4h。试验前，石料应冷却至室温。每次试验的石料数量应满足按下述方法夯击后石料在试筒内的深度为10cm。在金属筒中确定石料数量的方法如下：将石料分三层倒人量筒中，每层数量大致相同。每层都用金属棒的半球面端从石料表面上约50mm的高度处自由下落均匀夯击25次。最后用金属棒作为直刮刀将表面刮平。称取量筒中试样质量(m0)。以相同质量的试样进行压碎值的平行试验。试验操作过程(2)试验步骤将试筒安放在底板上。将上面所得试样分三次(每次数量相同)倒入试筒中，每次均将试样表面整平，并用金属棒按上述步骤夯击25次，最上层表面应仔细整平。压柱放人试筒内石料面上，注意使压柱摆平，勿楔挤筒壁。将装有试样的试筒连同压柱放到压力机上，均匀地施加荷载，在10min时达到总荷载400kN。达到总荷载400kN后，稳压5s,然后卸荷，将试筒从压力机上取下。将筒内试样取出，注意勿进一步压碎试样。用2.36mm筛筛分经压碎的全部试样，可分几次筛分，均需筛到在lmin内无明显的筛出物为止。称取通过2.36mm筛孔的全部细料质量(m1)。数据处理计算公式石料压碎值按下公式计算，准确至0.1％10001mmQa以三次平行试验结果的算术平均值作为压碎值的测定值。注意事项石料分三层装入量筒中，每层夯击25次，落点均匀试样分三层装入试筒后，最上层表面应仔细整平，防止因不平而使压柱在加载时卡住压碎后的试样一般称取2.36mm筛上的质量试验过程、所用2.36mm标准筛2.36粗集料磨耗值目的和适用范围测定标准条件下粗集料抵抗摩擦、撞击的能力，以磨耗损失（%）表示。本方法适用于