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12石料
12石料
12.1概述
天然石材是最古老的建筑材料之一,在地球表面蕴藏丰富,分布广泛,便于就地取材,在性能上,具有抗压强度高、耐久、耐磨等特点。
因而,在工程上直接应用的石材很多,如块状的毛石、片石、条石,片状的石板,散粒状的砂、卵石、碎石等。
块状石材可直接用来砌筑墙体、基础、勒脚、台阶、栏杆、渠道、护坡等,石板可用作内、外墙的贴面、地面,页片状的石材可用作屋面材料。
建筑的雕刻和花饰常常采用各种天然石材。
而砂、卵石、碎石则是各种混凝土、砂浆和人造石材的主要原材料。
天然的矿物岩石是生产砖、瓦、石灰、水泥、陶瓷、玻璃等建筑材料的原材料。
12.1.1岩石的形成及分类
12.1.1.1造岩矿物
岩石是矿物的集合体。
矿物是有一定化学成分和一定结构特征的天然化合物或单质,如石英的化学成分是二氧化硅,结构呈六方柱状晶体。
组成岩石的矿物称为造岩矿物。
有些岩石由一种矿物组成,如白色大理石,由方解石或白云石所组成。
大部分岩石由多种矿物组成,如花岗岩由长石、石英、云母及某些暗色矿物组成。
岩石并无确定的化学成分及物理性质,不同岩石具有不同的矿物成分、结构和构造,因此不同岩石具有不同的特征与性能,同种岩石,产地不同,其矿物组成、结构均有差异,因而其颜色、强度、硬度、抗冻性等物理力学性能都不相同。
造岩矿物的种类很多,建筑中常用岩石的主要造岩矿物及其特性如表12.1.1.1。
12.1.1.2岩石的分类
岩石的性能除决定于所含矿物成分外,地质形成条件对其有很大影响。
按岩石的形成条件分为火成岩、沉积岩、变质岩三大类,它们具有显著不同的结构和构造。
1)火成岩
火成岩由地壳内部熔融岩浆上升冷却而成,又称岩浆岩。
根据冷却条件不同又分为深成岩、喷出岩及火山岩三类。
深成岩:
是岩浆在地表深处,受上部覆盖层的压力作用,缓慢冷却而成的岩石。
深成岩大多形成粗颗粒的结晶和块状构造,构造致密。
在近地表处,由于冷却较快,晶粒较细。
深成岩的共同特性是:
构造致密,可琢磨抛光,表观密度大、抗压强度高、吸水性小、抗冻性好。
建筑上常用的深成岩有花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩等。
喷出岩:
是岩浆喷出地表时,在压力急剧降低和迅速冷却的条件下形成的,所以大部分未及结晶,多呈隐晶质或玻璃质结构。
当喷出岩形成较厚的岩层时,其结构、构造接近深成岩。
当形成较
表12.1.1.1工程中常用岩石的主要造岩矿物
矿物名称
组成
密度
莫氏
硬度
颜色
特性
石英
结晶的二氧化硅
2.65
7
无色透明
最坚硬、稳定的矿物之一,但不抗火,是许多岩石的造岩矿物
长石
结晶的铝硅酸盐类
2.5~2.7
6
白、浅灰、桃红、红、青、暗灰
稳定性不及石英,风化后为高岭土,是岩浆岩最重要的造岩矿物
云母
结晶的、片状的含水复杂硅铝酸盐
2.7~3.1
2~3
无色透明至黑色
易分裂成薄片,影响岩石的耐久性、强度和开光性。
白云母较黑云母耐久
角闪石、辉石、橄榄石
结晶的铁、镁硅酸盐
3~4
5~7
深绿、棕或黑色,称暗色矿物
坚固、耐久、韧性大、开光性好
方解石
结晶的碳酸钙
2.7
3
白色
易被酸类分解,微溶于水,易溶于含二氧化碳的水中,开光性好,沉积岩中普遍存在
白云石
结晶的或非晶体的碳酸钙镁的复盐
2.9
4
白色
灰色
物理性质与方解石接近,强度稍高,仅在浓的热盐酸中分解
黄铁矿
结晶的二硫化铁
5
6~7
金黄色
遇水及氧化作用后生成游离的硫酸,污染并破坏岩石,常在岩石中出现,是有害杂质
薄的岩层时,常呈多孔构造,近于火山岩。
建筑上常用的喷出岩有玄武岩、安山岩、辉绿岩等。
火山岩:
是火山爆发时,岩浆被喷到空中,急速冷却后形成的岩石,如火山灰、火山砂、浮石等。
火山灰、火山砂可作水泥混合材料。
浮石可作混凝土轻骨料。
火山灰、火山砂经覆盖层的压力作用胶结而成的岩石,称为火山凝灰岩。
火山凝灰岩多孔、质轻,易于加工,可作保温建筑的墙体材料。
2)沉积岩
沉积岩是由原来的母岩风化后,经过搬运、沉积和再造岩作用而形成的岩石,又称水成岩。
与火成岩相比,沉积岩的成岩过程压力不大,温度不高,大都呈层状构造(称为层理)。
沉积岩各层的成分、结构、颜色、密度都有差异。
因此,岩石不匀,垂直层理与平行层理方向的性能不同。
与深成岩相比,沉积岩的特性是表观密度小,孔隙率和吸水率大,强度较低,耐久性较差。
但沉积岩分布广,加工较容易,所以建筑上应用甚为广泛。
根据沉积方式,沉积岩可分为机械沉积岩、化学沉积岩及生物沉积岩。
机械沉积岩:
是岩石碎屑经流水、冰川或风力作用搬运,逐渐沉积而成。
散粒状的有粘土、砂、卵石等。
碎屑由自然胶结物胶结成整体,相应地成为页岩、砂岩、砾岩等。
化学沉积岩:
是由岩石风化而得的溶液或含水胶体经沉淀而形成的。
其特点是颗粒较细,矿物成分较单一,物理力学性能也较均匀,如石膏、白云岩、菱镁矿及某些石灰岩等。
生物沉积岩:
是由海水或淡水中的生物残骸经分解沉积而成,如石灰岩、白垩、贝壳岩、硅藻土等,它们是生产石灰、水泥的原料。
3)变质岩
变质岩是原生的火成岩或沉积岩经过地质上的变质作用而形成的岩石。
所谓变质作用是原生的岩石在地壳内部的高温、高压、炽热气体和渗入岩石中的水溶液作用下,矿物重新再结晶,有时还可能生成新矿物,岩石的结构和性能发生较深刻的变化。
一般沉积岩由于在变质时受到高温、高压和重结晶的作用,形成的变质岩更为致密,例如由石灰岩或白云岩变质而成的大理岩,由砂岩变质而成的石英岩,由页岩变质而成的板岩,均较原来的岩石坚密耐久。
而原为深成岩的岩石,经过变质后,常因产生了片状构造,使性能变差。
例如由花岗岩变质而成的片麻岩,较原花岗岩易于分层剥落,耐久性差。
12.1.2工程中常用岩石
12.1.2.1花岗石
花岗岩属火成岩的深成岩,是火成岩中分布最广的一种岩石,其主要矿物成分为石英、长石及少量暗色矿物和云母。
花岗岩是全晶质的(岩石中所有成分皆为晶体),按结晶颗粒大小的不同,可分为细粒、中粒、粗粒及斑状等多种。
花岗岩的颜色由造岩矿物决定,通常呈灰、黄、红及蔷薇色。
优质花岗岩晶粒细而均匀,构造密实,石英含量多,云母含量少,不含有害的黄铁矿等杂质,长石光泽明亮,没有风化迹象。
花岗岩经加工后的成品叫花岗石。
花岗石的技术特性是:
表观密度大(2500~2800kg/m3),抗压强度高(120~250MPa),孔隙率小,吸水率低(0.1%~0.7%),材质坚硬,耐磨性好,不易风化变质,耐久性高。
花岗石的化学成分中含Si02很高,约为67%~75%,故花岗石属酸性岩石,耐酸性好。
花岗石不抗火,因所含石英在573℃及870℃时发生晶态转变,体积膨胀,火灾时严重开裂。
花岗石由于质地坚硬,耐磨、耐酸、耐久,外观稳重大方,所以被公认是一种优良的建筑结构及装饰材料,为许多大型建筑所采用。
在工业建筑中,花岗石常用作耐酸材料。
我国花岗石的著名产地有山东泰山、崂山,四川石棉县、二郎山,湖南衡山,浙江莫干山,北京西山;此外安徽、广东、福建、河南、山西、江苏等地均有出产。
12.1.2.2砂岩
砂岩是母岩碎屑沉积物被天然胶结物胶结而成,其主要成分是石英,有时也含少量长石、方解石、白云石及云母等。
根据胶结物的不同,砂岩呈现出不同的颜色。
砂岩的性能与胶结物种类及胶结的密实程度有关。
密实的硅质砂岩,坚硬耐久,耐酸,性能接近于花岗岩,可用于纪念性建筑及耐酸工程。
钙质砂岩,有一定的强度,加工较易,是砂岩中最常用的一种,但质地较软,不耐酸的侵蚀。
铁质砂岩的性能稍差,其中胶结密实者,仍可用于一般建筑工程。
粘土质砂岩的性能较差,易风化,长期受水作用会软化,甚至松散,在建筑中一般不用。
由于砂岩的胶结物和构造的不同,其性能波动很大,抗压强度为5~200MPa。
同一产地的砂岩,性能也有很大差异。
砂岩产地分布极广,我国各地均有,以山东掖县产硅质砂岩质地较纯,俗称白玉石,常当作白色大理石用于雕刻装饰制品。
12.1.2.3石灰石
石灰石的主要矿物组成为方解石。
常含有少量粘土、二氧化硅、碳酸镁及有机物质等。
当杂质含量高时,则过渡为其他岩石,如粘土含量为25%~60%时称为泥灰岩,碳酸镁含量为40%~60%时称为白云岩。
石灰石的构造有致密、多孔和散粒等多种。
松散土状的称作白垩,其组成几乎完全是碳酸钙,是制造玻璃、石灰、水泥的原料;多孔的如贝壳石灰岩可作保温建筑的墙体;密实的即普通石灰石。
各种致密石灰石表观密度一般为2000~2600kg/m3,相应的抗压强度为20~120MPa。
如粘土杂质含量超过3%~4%,则其抗冻性、耐水性显著降低。
含氧化硅的石灰石,硬度高、强度大、耐久性好。
纯石灰岩遇稀盐酸立即起泡,致密的硅质及镁质石灰石则很少起泡。
石灰石的颜色随所含杂质而不同。
含粘土或氧化铁等杂质,使石灰岩呈灰、黄或蔷薇色。
若含有机物质碳,则其颜色呈深灰以至黑色。
石灰石分布极广,开采加工容易,常作为地方材料,广泛用于基础、墙体及一般砌石工程。
密实石灰石加工成碎石,可用作碎石路面及混凝土骨料。
石灰石不能用于酸性或含游离二氧化碳较多的水中,因方解石易被侵蚀溶解。
石灰石是制造石灰和水泥的重要原料。
12.1.2.4大理石
大理石是由石灰岩或白云岩变质而成,其主要矿物成分仍然是方解石或白云石。
经变质后,大理石中结晶颗粒直接结合,呈整体构造,所以抗压强度高(100~300MPa),质地致密而硬度不大(3~4),比花岗石易于雕琢磨光。
纯大理石为白色,我国常称为汉白玉、雪花白等。
大理石中如含有氧化铁、云母、石墨、蛇纹石等杂质,则使板面呈现红、黄绿、棕、黑等各种斑驳纹理,具有良好的装饰性,是高级的室内装饰材料。
大理石主要化学成分为碱性物质碳酸钙,易被酸侵蚀,故不宜用作城市建筑的外部饰面材料。
大理石抗风化耐久性不及花岗石,但耐碱性好。
大理石是以云南大理命名的,大理因盛产大理石而名扬中外。
我国大理石产地还有山东、四川、安徽、江苏、浙江、北京、辽宁、广东、福建、湖北等省市。
12.2技术要求
12.2.1铁路工程对石材、石料的技术要求
铁路工程所用石材或石料主要用于墩台砌体、路基防护、排水设施等的施工。
石材或石料的强度等级应以边长为70mm的立方体试件在浸水饱和状态下的抗压极限强度表示。
当采用边长为200mm、150mm、100mm或50mm的立方体试件时,其抗压极限强度应分别乘以1.43、1.28、1.14或0.86的换算系数。
强度等级分为:
MUl20、MUl00、MU90、MU80、MU70、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20、MUl5和MUl0。
12.2.1.1铁路工程对石材的技术要求
砌体采用的石材应质地坚硬、不易风化、无裂纹、表面的污渍应予清除。
砌体工程所用石材的强度等级应符合设计要求,石材的其他品质指标尚应符合下列规定:
(1)在最冷月平均气温低于﹣15℃或﹣5℃~﹣15℃的地区使用的石材,其抗冻性指标应分别符合冻融循环25次或15次的要求,且表面无破坏迹象;
(2)浸水和潮湿地区主体工程的石材软化系数不得小于0.8。
砌体工程所用石材检验数量规定:
同产地的石材至少抽取一组试件进行抗压强度检验。
最冷月平均气温低于-5℃和浸水潮湿地区,应各增加一组抗冻性指标和软化系数检验的试件。
施工单位全部检验,监理单位见证取样检测或平行检验次数为施工单位检验次数的20%或10%,但至少一次。
检验方法:
施工单位进行石材强度、抗冻性、软化系数试验;监理单位检查试验报告并进行见证取样检测或平行检验。
12.2.1.2铁路工程对石料的技术要求
石料应按批进行检验,以连续进场数量为≤400m3为一批。
砌体工程所用石料的规格应符合设计要求。
石料类别、规格和质量要求应符合表12.2.1.2的规定。
石料的强度等级应符合设计要求。
当设计未提出要求时,应符合下列规定:
1)片石、块石不应小于MU40,用于附属工程的片石不应小于MU30;
2)粗料石、半细料石及细料石(包括拱石)不应小于MU60;
3)破冰体镶面石不应小于MUl00。
浸水和潮湿地区主体工程的石料软化系数,不应小于0.8。
对于沉井填心、拱桥填腹及各类防护工程的石料,可不考虑软化系数要求。
各类石料最小块径应大于15cm。
寒冷地区所用石料应做冻融循环试验。
石料分片石、块石、料石及漂石等种类、规格,应按规定作外观检查。
各种类型石料均应质地坚硬、不易风化、无裂纹、无水锈。
表12.2.1.2砌体工程所用石料的类别、规格和质量要求
序号
类别
形状
规格和质量要求
1
普通片石
形状不规则
石块中部厚度不小于15cm
2
镶面片石
形状不规则
有两个大致平行面,厚度不小于15cm,其他尺寸大于厚度
3
块石
形状规则
大致方正
稍加修整,厚度不得小于20cm,长度及宽度不小于厚度
4
镶面块石
形状规则
大致方正
外露面稍加修凿,凹入深度不大于20cm,尺寸同块石。
外露面向内修凿的进深不小于7cm,但尾部的宽度和厚度不大于修凿的部分。
丁石的长度不小于顺石宽度的1.5倍
5
粗料石
形状规则
的六面体
经粗加工,表面不允许凸出,凹人深度不大于2cm,厚度不小于20cm,宽度不小于厚度,长度不小于厚度1.5倍。
外露面向内修凿进深不得小于10cm,且修凿面应与外露面垂直,每10cm应凿切4~5条纹。
丁石的长度应比相邻顺石宽度大15cm。
6
细料石
形状规则的六面体,或按设计要求
经细加工,表面不允许凸出,凹人深度不大于1cm,尺寸同粗料石
12.2.2建筑工程对石料的技术要求
石砌体采用的石材应质地坚实,无风化剥落和裂纹。
用于清水墙、柱表面的石材,尚应色泽均匀。
石材表面的泥垢、水锈等杂质,砌筑前应清除干净。
石材强度等级必须符合设计要求。
同一产地的石材至少应抽检一组。
应有料石检查产品质量证明书和石材试验报告。
12.3试验方法
12.3.1铁路工程岩石试验(TB10115-1998)
12.3.1.1含水率试验
1)岩石含水率是指试件在105~110℃温度下烘至恒量时失去水的质量与干试件质量之比值,以百分数表示。
但此烘干温度仅适用于不含结晶水矿物的岩石;对于含有结晶水矿物的岩石,烘干温度宜控制在40±5℃下进行测定或者采用真空干燥法。
2)仪器设备
(1)天平:
感重0.0lg,称量大于500g。
(2)烘箱:
24h内温度能保持在105~110℃范围;最低控温能满足在40±5℃。
(3)真空干燥设备:
最低控温能满足在20~40℃范围,真空压力能保持接近1atm(=101.325kPa)。
(4)称量盒:
内径约8cm,高约5cm。
(5)其他设备:
手锤、干燥器等。
3)试件制备
(1)除去岩样的密封材料,立即用手锤敲击选取具代表性岩块,每块不小于40g,每组不少于5块,一起放入称量盒内盖紧立即称量。
(2)试件描述:
描述岩石名称、颜色、矿物成分、结构、构造、风化程度和胶结物等。
为保持试件含水状态所采取的措施。
4)试验步骤
(1)一般岩石:
将装有试件并已称量的称量盒盖打开,放入烘箱内,控制温度在105~110℃下烘干保持24h,然后取出盖上盒盖放入干燥器内冷却至室温,称干试件质量,再打开盒盖,放入烘箱内于105~110℃保持24h,取出盖上盒盖于干燥器内冷却至室温,称干试件质量,如此重复直至恒量为止。
(2)含有结晶水矿物的岩石,可依设备能力选用低温烘干法或真空干燥法。
低温烘干法:
将烘箱温度控制在40±5℃,步骤均按本条第1款的规定进行操作。
真空干燥法:
将装有试件并已称量的称量盒盖打开,放入真空干燥箱内,拧紧密封箱门,启动真空泵抽气,观察真空压力表使保持真空压力约100kPa,同时控制干燥箱温度使保持在40℃以下干燥至恒量后,关闭真空泵,打开排气阀,待气压平衡(真空表指零)后,再打开箱门,取出称量盒,盖上盒盖,放入干燥器内冷却至室温,称干试件的质量。
(3)本试验称量均精确至0.01g。
5)计算及记录格式
(1)计算:
式中w——岩石含水率(%);
m——干燥前试件的质量(g);
ms——干试件的质量(g)。
(2)本试验计算精确至0.1%。
当采用低温或真空干燥时,试验条件应在成果报告中注明。
12.3.1.2颗粒密度试验(量瓶法)
1)岩石的颗粒密度是指烘干颗粒的质量与颗粒体积之比值,单位为g/cm3。
试验所用试液为纯水,当试样含有水溶性物质时,则试液应改用煤油。
2)仪器设备
(1)天平:
感量0.001g;称量200g。
(2)烘箱:
24h内能保持在105~110℃范围内。
(3)量瓶:
容积50cm3或100cm3。
(4)煮沸设备或真空抽气设备,如图12.3.1.2。
图12.3.1.2真空抽气设备
(5)恒温水槽:
精度±0.5℃。
(6)其他设备:
筛子(孔径0.25mm)、粉碎机、手锤、瓷研钵、磁铁块、干燥器、砂浴、漏斗、滴管、温度计(分度值0.5℃)等。
(7)试液:
纯水或煤油。
3)试样制备
(1)大块岩石先用手锤敲成约5mm的角砾,再放入粉碎机内粉碎成岩粉,并使全部通过0.25mm孔径的筛子,用磁铁块吸弃岩粉中铁屑。
(2)对含有磁性矿物的岩样,应采用瓷研钵(或玻璃研钵)粉碎岩样,使全部通过0.25mm孔径的筛子。
(3)试样描述:
粉碎前描述岩石名称、颜色、矿物成分、结构、构造、风化程度和胶结物等。
岩石的粉碎方法。
4)试验步骤
(1)将制备好的岩粉,放入烘箱内,控制在105~110℃温度下烘干12h,然后取出,放入干燥器中冷却至室温。
(2)用四分法取岩粉两份,每份称取15g,分别装入干燥的量瓶内(如果用50mL量瓶,则称取岩粉10g)。
(3)分别注入试液(纯水或煤油)至量瓶容积的1/2处,摇动量瓶(勿溅出)使岩粉充分分散。
(4)用纯水作试液时,可用煮沸法或真空抽气法排除气体;用煤油作试液时,必须用真空抽气法排除气体。
煮沸法:
将量瓶置于砂浴上煮沸,自沸腾时算起,煮沸时间不得少于1h。
真空抽气法:
抽气排除气体时,真空压力表读数宜为100kPa,抽气时间自达到100kPa时算起,不得少于lh,直至悬液内无气泡逸出为止。
(供定容用试液,可放在烧杯中与试样同时进行排气)。
(5)将经过排除气体的试液注入量瓶中近满,盖好瓶塞。
使多余试液自瓶塞的毛细孔中溢出。
然后置于恒温水槽内,使瓶内悬液澄清,温度稳定。
(6)取出量瓶,擦干瓶外壁,称取量瓶,试液和岩粉的总质量,并测量瓶内悬液的温度,准确至0.5℃。
(7)洗净量瓶,注入经排除气体并与试验同温度的试液于量瓶内,按本条中第5款和第6款步骤操作,称取量瓶和试液的质量。
(8)本试验称量均精确至0.001g。
5)计算及记录
(1)计算:
式中ρs——岩石的颗粒密度(g/cm3);
ms——岩粉的质量(g);
m1——瓶、液(水或煤油)质量(g);
m2——瓶、液、岩粉总质量(g);
ρ0——与试验同温度试液的密度(g/cm3)。
(2)本试验计算精确至0.01g/cm3。
(3)本试验应进行平行测定,测定差值不得大于0.02g/cm3,取其平均值。
12.3.1.3密度试验(量积法)
1)岩石密度是指试件质量与试件体积之比值,单位为g/cm3。
根据岩石含水状态,可分为干密度、饱和密度和天然密度。
凡能制成规矩试件的各类岩石,均可采用量积法。
2)仪器设备
(1)钻石机、切石机、磨石机、砂轮机等加工机械设备。
(2)天平:
感量0.01g,称量1000g。
(3)测量平台,角尺,百分表。
(4)游标卡尺:
精度0.01mm。
(5)烘箱、干燥器。
3)试件制备
(1)试件加工过程及对试件尺寸和精度要求,应符合单轴抗压强度试验试件要求。
(2)同一含水状态的试件,每组试验不得少于3个。
本试验测定后的试件,可作为单轴抗压强度试验用的试件。
(3)试件描述:
描述岩石名称、颜色、矿物成分、结构、构造、风化程度和胶结物等。
节理裂隙的发育程度及其分布。
试件的形态。
4、试验步骤
(1)量测试件的直径或边长:
用游标卡尺量测试件两端和中间三个断面上互相垂直的两个直径或边长,计算平均值。
(2)量测试件的高度:
用游标卡尺量测试件断面周围边对称的四个点(圆柱体试件为互相垂直的直径与圆周交点处;方柱体试件为边长的中点)和中心点的五个高度,计算平均值。
(3)测定天然密度:
应在岩样开封后,在保持天然湿度的条件下,立即加工试件和称量。
测定后的试件,可作为天然状态的单轴抗压强度试验的试件。
(4)测定饱和密度:
试件的饱和过程和称量,应符合吸水率试验的有关规定。
测定后的试件,可作为饱和状态单轴抗压强度试验用的试件。
(5)测定干密度:
将试件放入烘箱内,控制在105~110℃温度下烘24h,取出放入干燥器内冷却至室温,称干试件质量。
测定后的试件,可作为干燥状态单轴抗压强度试验用的试件。
(6)本试验称量精确至0.01g;量测精确至0.01mm。
5)计算
(1)按下式计算岩石密度:
式中ρ——岩石密度(g/cm3);
m——试件质量(g);
A——试件平均面积(cm2);
H——试件平均高度(cm)。
(2)按下式计算岩石干密度:
式中ρd——岩石干密度(g/cm3);
ms——干试件质量(g);
A——试件平均面积(cm2);
H——试件平均高度(cm)。
本试验计算精确至0.01g/cm3。
三个试件平行试验,每个试件的试验结果全部列出,不求平均值。
12.3.1.4抗冻性试验(直接冻融法)
1)直接冻融法是指试件在浸水条件下,经多次冻结与融化交替作用后测定试件的质量损失率和单轴抗压强度变化,据此说明岩石的抗冻能力。
岩石的抗冻性试验应以直接冻融法为主,如果因设备能力所限也可采用硫酸钠浸泡法。
2)仪器设备
(1)冰箱:
最低温度可达﹣25℃。
(2)饱和吸水设备:
同吸水率试验设备。
(3)融解设备:
恒温水浴、温度计、放大镜。
(4)其他设备同密度试验设备。
3)试件制备
(1)同密度试验试件制备。
(2)试件数量,一般抗冻3个,抗压3个,已做抗压强度试验时,则需3个。
4)试验步骤
(1)将试件放入烘箱内,在105~110℃温度下烘24h,取出放入干燥器内冷却至室温,称试件干质量。
(2)对试件进行强制饱和。
(3)用铁丝网垫将饱和试件放在瓷盘中,置于冰箱内在﹣20±2℃下冷冻4h,再取出放入温度为20±2℃的恒温水槽内融解4h,即为一次循环。
如此反复进行,直至达到规定的冻融循环次数为止。
冻融循环次数应根据岩石产地或使用地区及工程性质来确定。
按有关规范要求,一般可参考下列情况确定冻融循环次数:
严寒地区循环25次;寒冷地区循环15次。
(4)每隔一定冻融循环次数(或每次)用放大镜检查试件有良无粒状或鳞片状剥落,有无裂缝及棱角掉块等现象,观察其破坏过程,试验结束后应作一次总的检查,详细记录检查结果。
(5)将经冻融后的试件,放入烘箱内,在105~110℃;恒温下烘24h,取出放入干燥器内冷却至室温,称干试件质量。
耐冻系数试验,应将此冻后干燥试件与干抗压试件一起进行单轴抗压强度试验。
(6)本试验称量精确至0.0lg。
5)计算
(1)按下式计算岩石冻融损失率:
式中L——岩石冻融损失率(%);
ms——冻融前干试件质量(g);
m1——冻融后干试件质量(g)。
(2)按下式计算岩石耐冻系数:
式中KQ——岩石耐冻系数;
RQ——冻融后干试件抗压强度(MPa);
Rd——干试件抗压强度(MPa)。
RQ和Rd的数值均按单轴抗压强度试验进行计算。
(3)本试验冻融损失率计算至
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- 12 石料