砂石材料试验检测技术Word文档格式.docx
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石料在室温(20
±
2℃)和大气压条件下,石料试样最大吸水质量占烘干(105±
5℃)石料试样质量的百分率。
2)饱水率:
石料在室温(20±
2℃)和抽真空(真空度残压为2.67KPa)后的条件下,石料试样最大吸水量占烘干石料试样质量的百分率。
饱水率比吸水率大,饱水率的计算方法与吸水率相
似。
5.耐候性:
石料在自然环境下的使用过程中,首先要承受周围环境温度改变引起的温度应力作用,其次是承受因正、负气温的交替冻融引起内部组织结构受到的破坏作用,评价石料这种抵抗自然破坏因素的性能称为耐候性。
该性能用抗冻性和坚固性两项指标来评价。
抗冻性:
石料抵抗多次冻融循环作用的性能称为抗冻性。
该性质采用一定条件下受测石料经历数次冻融循环过程后,其强度损失的百分率
(耐冻系数)来表示。
坚固性:
石料抵抗多次由硫酸钠结晶膨胀循环后造成的破坏作用的
性能称为坚固性。
由于硫酸钠从溶解的离子状态转化为结晶体,会产生
一定的晶胀作用,这类似于水在负温时结冰产生的冻胀作用,但晶胀的
作用程度要比冻胀作用更为显著。
所以采用一定的试验方法,以检测石
料经历数次硫酸钠结晶产生的晶胀作用后其性能的变化程度(如质量损
2
失、强度降低等),来作为石料坚固性的测定方法。
6.力学性质:
石料力学性质主要采用石料抗压强度和磨耗性两项
指标来评价。
(1)单轴抗压强度:
石料在饱水状态且几何尺寸为边长50mm的正立
方体在一定加载速率条件下的承载能力,来表示石料的单轴抗压强度
(MPa)。
(最大荷载/受压面积)抗压强度越高,石料越好。
(2)磨耗性:
磨耗性是石料抵抗撞击、剪切和摩擦等综合作用的性能。
通行的检测方法采用洛杉矶磨耗试验法。
石料或水泥混凝土用粗集料的磨耗率率=(m1-m2)/m1,m2指试验后过2mm筛的筛余量(对于石料或混凝土集料采用2mm筛,对于沥青混合料及基层采用1.7mm筛)。
磨耗率越大,抗磨耗性越差。
7.化学性质石灰岩石料与沥青拌和而成的混合料在水稳性上要
比采用花岗岩石料与沥青拌和的混合料要好.石灰岩是碱性岩,花岗岩
是酸性岩。
公路工程上根据石料中氧化硅含量的多少,将其分成三种:
石料类型氧化硅含量(%)常见石料
酸性石料>65花岗岩、石英岩
中性石料52~65辉绿岩、闪长岩
碱性石料<52石灰岩、玄武岩
8.石料分类:
按矿物组成、成分含量和组织结构分为岩浆岩类、
石灰岩类、砂岩和片岩类、砾石类四种。
按力学性质(饱水抗压强度和
洛杉矶杉矶耗率)划分为四个等级,1级为最强的岩石,2级为坚强的
岩石,3级为中等强度的岩石,4级为较软的岩石。
三、石料试验检测
(一)1石料的真密度试验步骤:
测定在规定温度条件下,石料自身
单位体积的质量(体积中不包括石料内部的闭口孔隙和外部的开口孔
隙),并结合石料毛体积密度的测定为计算石料的孔隙率提供依据。
2.试验步骤
(1)过0.25筛,收集备用。
(2)取大约lOOg的石粉在105±
5℃烘箱中加热6-12h,冷却至室温待用。
(3)煤油注入李氏比重瓶至刻度线内(瓶颈凸包下部),在恒温水浴中保持恒温半小时后,取出比重瓶,以弯液
面下沿为准,读取煤油所处刻度V1,准确至O.05mL(下同)。
(4)从干燥器中取出备用粉状石料样品,在天平上准确称出盛样器皿和样品总质量m1,精确至0.001g(下同)。
(5)用牛角勺仔细地把石粉样品通过长颈漏斗装入比重瓶中,装填过程中避免石粉粘在瓶颈处。
当煤油液面厂升至接近最大刻度处,装填过程结束。
先小心晃动比重瓶,将少量粘附在瓶颈上的样品带人瓶中,再挥动比重瓶排出瓶中带进的空
气。
然后再一次将比重瓶置于恒温水浴中保持恒温半小时,取出读取第二次煤油所处刻度,记作V2。
(6)将剩余样品连同盛样皿一起在天平上
称出质量,记作m2:
(7)试验结果计算
结果计算精确至
0.01g,/Cm,以两
次平行试验结果的算术平均值作为测定值;
两次试验结果相差大于0.02
时,应重新取样试验。
(8)注意:
装填结束要注意彻底排出瓶中空气,如需要可通过减压抽真空的方式排气。
4
(二)石料毛体积密度试验(静水称重法)
(1)将待测石料通过切石机或钻石机制成边长50mm的立方体试件或
直径和高均50mm的圆柱体试件,并用磨平机加工磨平。
也可用小锤将
石料打成粒径约50mm的不规则形状的试件至少3块,洗净编号备用。
试件在烘箱中加热烘至恒重,经干燥器中冷却至室温后,在天平上称出
待测试件在空气中的质量,精确至0.01g。
(3)将试件放人盛水容器中,
通过逐步加水的过程浸泡试件,时间持续约6h,并维持浸泡状态48h,
确保试件达到充分吸水程度。
(4)采用静水天平称出试件吸饱水后在水
中质量m1。
然后取出已吸饱水的试件,用毛巾擦干试件表面水分后,立
即称出饱水状态时的质量
m2。
(5).试验结果计算ρh=m/v
v=(
m2-
计算结果对于材质均匀的石料,取
个试
m)/(水的密度lg/cm)
件测试结果的平均值;
不均匀的石料分别记录最大和最小值。
结果计算
精确至0.01g/m。
(6).注意:
(三)石料的饱水抗压强度
测定石料在饱水状态下极限受压承载能力,求得其抗压强度用于评
定石料强度等级
(1)采用切石机或钻石机切割并用磨平机加工磨平的边长50mm正
立方体或直径与高均为50mm的圆柱体试件,mm上、下端面相互平行。
每组6个。
(2)用游标卡尺测量尺寸,精确至o.1mm。
对于立方体试
件,以两个底面相互平行的两条边长的算术平均值计算其受压面积;
对
于圆柱体试件,以两个底面各自相互正交直径的算术平均值计算其受压
面积。
5
(3)将试件编号后放入盛水容器中进行饱水处理,即三次分步加
水,每次间隔2h,直至高出试件20nm,浸泡时间不少于48h。
(4)取出
试件,擦干表面水分,观察有无表面缺陷。
在压力机上按0.5~1MPa的速率均匀加载。
4.结果计算MPa:
=破坏荷载N/受压面积MM.
(6)取6个试件计算结果的平均值作为测定值,如6个试件中2
个与其他4个试件平均值相关3倍以上,则取相近的4个算术平均值作
为测定值。
(5)对于具有显著层理的石料,其抗压强度应为垂直层理和平行层理两种抗压强度的平均值。
(四)洛杉矶磨耗试验:
钢球放入后,设定转动次数
500转。
(详
见十二)
四、粗集料的技术性质
1、粗集料物理性质:
(1)物理常数(密度、空隙率)。
(2)级配(3)
坚固性
表观密度(视密度)ρa:
指粗集料在规定条件下单位表观体积(指
矿质实体体积和闭口孔隙体积之和)里的质量。
毛体积密度ρh:
指在规
定条件下,粗集料毛体积(指集料自身实体体积、闭口孔隙体积和开口
孔隙之和)里的质量。
堆积密度ρf:
粗集料按一定方式装填于容器中,
包括集料自身实体体积、孔隙(闭口孔隙体积和开口孔隙之和)以及颗
粒之间的空隙体积在内的单位体积下的质量。
空隙率:
粗集料按照一定
方式堆积时,空隙体积占试样总体积的百分率VV=(1-ρf/ρa)*100%级
6
配:
集料各组成颗粒的分级和搭配状况称为级配。
表征材料耐
候性。
2、粗集料力学性质:
主要有抗压碎能力、磨耗性(与石料的一致,
指标为磨耗率;
同时包括高等级公路抗滑表层用粗集料专用指标磨光
值、磨耗值、冲击值)。
压碎值:
指在连续施加荷载的试验条件下,集
料抵抗被压碎的能力,评价其相对承载能力。
压碎值越大,集料抗压碎
能力越差。
磨光值:
耐磨光性,以满足长期使用时高速行驶车辆对路面
抗滑的要求。
用石料的磨光值(PSV)来表示,磨光值越高,抗滑性越
好。
冲击值:
车辆在高速行驶过程中急刹车或车辆产生颠簸时,对路
面产生冲击作用,集料抵抗连续重复冲击荷载作用的性能称为冲击韧
用集料冲击值(AIV)表示。
冲击值越小,表示集料的抗冲击性能
越好。
磨耗值:
评定抗滑表层中的集料抵抗车轮磨耗的能力。
采用道瑞
磨耗试验机测定的集料的磨耗值(AAV)。
磨耗值越小,表示抗磨耗性越
五、细集料的技术性质
1物理常数:
包括密度、空隙率等。
2级配:
通过筛分试验确定细
集料颗粒的粒级分布状况,称为级配。
3粗度:
是评价细集料粗细程度
的一种指标,通常用细度模数μf表示。
特细砂μf=0.7--1.5细砂μf=1.6
—2.2中砂μf=2.3—3.0粗砂μf=3.1—3.7
2细度模数计算:
六、集料的技术要求(复印155页)
七、粗集料表观密度试验步骤:
7
1.试验目的:
测定粗集料多种形式的密度,包括表观(相对)密度、
表干(相对)密度、毛体积(相对)密度等,为计算空隙率和混合料配合比
设计提供依据。
3.试验方法和步骤
(1)将待测试样用4.75mm的方孔筛或5mm的圆孔筛过筛,然后用四分法缩分成所需的质量,留两份待用。
针对沥青路面用粗集料,应对
不同规格的集料分别测定,并要求每份试样保持原有的级配。
(2)将待
测试样浸泡水中一段时间后,小心漂洗干净,漂洗时防止颗粒损失。
(3)取一份试样放入盛水器皿中,注入清水,高出试样至少20mm,搅动石料,排除其上的气泡。
在室温下保持浸水24h。
(4)将吊篮浸入溢流水槽中,
控制水温在15-25℃的范围。
水槽的水面高度由溢流口调节,试验过程始终保持在同一位置。
天平调零。
(5)将试样转入吊篮,在水面维持不变的状态下,称取集料在水中的质量(mw)。
(6)提起吊篮稍加滴水后,将
试样全部倒入瓷盘或直接倒在拧干的湿毛巾上。
用拧干的湿毛巾轻轻擦拭集料颗粒表面的水,直到表面看不到发亮的水迹,使石料处在饱和面干状态;
当集料颗粒较大时,也可逐颗擦干。
整个过程不得有试样颗粒
丢失。
(7)立即在天平上称出集料在饱和面干时的质量(mf)。
(8)将称重
后的试样转入瓷盘中,放入105±
5℃的烘箱中烘干至恒,取出在干燥器
中冷却至室温,称取试样的烘干质量(ma)。
(9)每个试样平行试验两次,
取平均值作为试验的结果。
ma指集料烘干质量mw指集料水中质量mf
指集料饱和面干质量。
表观相对密度γa=ma/(ma-mw),无量纲;
表干相对密度γs=mf/(ms-
8
mw),无量纲;
毛体积相对密度γb=ma/(mf-mw),无量纲;
集料的吸水率wx=((mf-ma)/ma)×
100%,准确至0.01%
粗集料的表观密度ρa=γa*ρt或ρa=(γa-αT)*ρw
粗集料的表干密度ρs=γs*ρt或ρs=(γs-αT)*ρw
粗集料的毛体积密度ρbs=γb*ρt或ρb=(γb-αT)*ρw
ρt--试验温度为了T℃时水的密度,αT——试验温度为了T(℃)时的水温修正系数;
试验精度各种密度试验的重复性精度为两次结果相差不超过0.02,吸水率不超过0.2%。
八、压碎值试验对比
试验步
水泥混凝土用粗集料
沥青用集料
骤
集料选
10-20mm的集料,剔除
13.2-16mm集料
用
针片状
用金属量筒标定试样总质量:
分三
分两层装,每装完一
层,每层用金属棒从石料表面约
层,在底盘下垫一10mm
装试样
50mm的高度自由下落,均匀夯击
钢筋左右交替颠击各
25次,最后用金属棒将多余部分
25下,装填高度100mm
刮平,称取量筒中试样质量。
然后
9
将已知质量的试样装入压碎值试
模,方法同上,每层质量大致相同。
加压
3-5min内均匀加荷至
10min内加载到400KN,立即卸载
200KN,稳压5s后卸载
称试样总质量,过
称量
2.5mm筛。
筛下质量与
过2.36mm筛,筛下质量与总质量
总质量比值即压碎值
比值即压碎值指标。
指标。
重复试
三次平行试验的平均
值,0.1%
二次平行试验的平均值。
验
九、粗集料针片状颗粒含量
1.水泥砼用粗集料针片状含量(规准仪法):
测定大于5mm的碎石
或卵石中针、片状颗粒的总含量,用于评价粗集料的形状,推测抗压碎
能力,以评定其工程性质。
试验方法和步骤:
将待测风干试样采用四分法缩分成规定的检测用
数量,称重,记作m0。
采用标准套筛将试样分成不同的粒级,具体粒级
划分界限及对应的规准仪孔宽和间距见规定。
(3)先通过目测,将不可
能是针状或片状的颗粒挑出,对怀疑的逐一对应于规准仪相应的位置进
行鉴定,凡长度大于针状水准仪上相应间距者,判定为针状颗粒;
颗粒
厚度小于片状规准仪上相应孔者,判定为片状颗粒。
称出由各粒级挑出
的针状和片状颗粒的总质量,记作m1。
(m1/m0)*100%
2.沥青混合料粗集料针片状颗粒含量(游标卡尺法).测定用于沥
10
青混合料和基层材料的4.75mm以上的粗集料中针状和片状颗粒含量,
用于评价粗集料的形状和推测抗压碎能力,以评定其工程性质.试验方法和步骤:
采用随机取样的方式采集待测试样。
对每一种规格按规定
备样。
待测集料用4.75mm标准筛过筛,称取至少800g的试样,准确
至1g,记作m0。
对选定的试样颗粒,先用目测的方式,随后用卡尺做进一步的甄别。
观察待测定的颗粒,找出一相对平整且面积较大的画作为
基准面(即底面),然后用游标卡尺逐一测量该集料颗粒的厚度(即底面到颗粒的最高点,记为t)、长度(颗粒几何尺寸量大的方向,记作l)。
将l/t≥3的颗粒(即长度方向和厚度方向之比大于等于3的颗粒)挑
出。
计算同规准仪法。
采用游标卡尺对集料颗粒进行甄别时,首先要确
定好颗粒基准面,然后再测量其厚度和长度等相应尺寸。
十、集料抗冲击试验:
通过一定方式产生外力冲击,作用于粗集料,
以测定抗滑表层用粗集料的抗冲击能力。
试验内容和步骤:
(1)将风干
或在温度为105±
5℃的烘干的集料过13.2mm、和9.5mm的粒径作为待
测试样。
(2)分三次(数量各占量筒高度1/3)将集料装入量简,每层用
金属捣棒从量筒上方不超过50mm处均匀地在集料表面捣实25次。
操作
完成后,用捣棒沿筒口滚动,除去多余集料,并用手去掉阻碍滚动的颗
粒,另加颗粒填充孔隙。
(3)将量筒装填的集料倒在天平上称出质量,作为试验用量,记作m0(精确至0.1g)。
(4)随后将试样倒人已安装稳妥
的冲击仪的金属冲击杯中,用捣棒在集料上插捣25次,以达到压实状
态。
(5)调整冲击锤的高度,使冲击落程离试样表面380mm±
5mm。
(6)
采用自由落锤的方式冲击试样15次,每次锤击要有不少于1s的时间间
11
隔。
整个过程中无需调整落锤高度。
7)锤击结束后,将整个试样从杯中倒人浅盘中,并用橡胶锤敲击金属杯,用毛刷清扫杯的内壁,以确保收集到所有试样:
(8)将收集到的试样过2.36mm筛,分别称取筛上和筛下的试样质量m2、m1,(准确至0.1g)。
如果m1+m2与m0之差超过1g,则试验作废。
(9)采用相同质量的试样,进行第二次平行试验。
4.结果计算:
冲击值LSV=(m1/m0)*100%(m1指2.36mm筛下的质量)冲击值越小,抗冲击性能越好。
十一、洛杉矶磨耗试验:
测定标准条件下粗集料抵抗磨擦、撞击的能力,以磨耗损失(%)表示。
它是集料使用性能的重要指标,尤其是沥青混合料和基层集料,它与沥青路面的抗车辙能力、耐磨性、耐久性密切相关,一般磨耗损失小的集料,集料坚硬、耐磨,耐久性好。
步骤:
(1)选取适宜规格的粗集料,洗净烘干备用。
按规定的粒级组成配制
试验用材料。
(2)将准备好的试样m1和钢球放入磨耗机筒中,加盖密封。
调整仪器记数到0位,设定转动次数500转。
开动磨耗机,以30-33r
/min转速转动规定的速度。
(3)转动结束后,倒出试样,用2mm圆孔筛(沥青混合料用1.7mm)筛去石屑,并用水冲洗留在筛上的试样烘干
至恒重,称质量m2Q=((m1-m2)/m1)*100%以两次平行试
验结果的算术平均值作为测定值,两次试验误差不大于2%。
十二:
粗集料磨耗试验(道瑞试验)1.试验目的用于评定杭滑表层所
用粗集料抵抗车轮撞击和磨耗的能力。
2.道瑞磨耗试验机。
3.试验内容
和步骤:
(1)将待测试样过筛后,取圆孔筛10-15mm或方孔筛9.5-13.2mm
的部公用于制作试件。
(2)安装好试模,并在试模内表面涂抹一层肥皂
12
水,烘干待用。
(3)用镊子夹起集料颗粒,将其单层排列在试模内,较
平整的面放在模底,一块试模中排布的集料颗粒不得少于
24块。
(4)
集料颗粒之间的空隙用细砂(0.1~0.3mm)填充,填充高度约为颗粒高度
的3/4,用洗耳球吹实找平,并吹去多余的部分。
(5)在环氧树脂中按比例加入固化剂,再加入0.1-0.45nm的细砂拌和均匀,要求环氧树脂:
固化剂:
细砂=1g:
0.25mL:
3.8g,2块试件大约需环氧树脂30g、固化剂
7.5mL、细砂114g。
然后将拌制好的环氧树脂砂浆填入试模,并用热的
油灰刀抹平。
注意环氧树脂砂浆尽可能地填充密实,且不要碰动排好的
集料颗粒。
(6)常温下养生24h后拆模,除去多余的砂浆和松散的砂粒。
(7)试验操作之前,让磨耗机在溜砂状态下空转一圈,事先在转盘上留
有一层砂。
(8)称出平行试验的2块试件的各自质量,记作,准确至0.1g。
将试件分别放人2个托盘内,使其径向相对,集料裸露面的底面朝向转
盘,然后将配重放在试件上。
(9)在连续不断的溜砂状态(溜砂速率
700-900g/min)下,以28-30r/min的转速转动转盘100圈,要求溜砂
宽度能够覆盖整个试件宽度。
转动结束后,观察试件有无异常现象。
如
正常,重复上述步骤,再磨400圈。
这一过程既可一次连续完成,也可
分4个100圈4次完成。
10)全部磨耗试验完成后,取下试件,清除试
件表面残留砂子,称出每个试件的,质量记作m1,磨耗值AAV=3(m0-m1)
/ρs,无量纲.m0指磨耗前试件的质量,ρs指集料的表干密度g/cm3.
用两块试件的试验平均值作为集料磨耗值,如果单块试件磨耗值与平均
值之差大于后者的10%,则试验重做,并以4块试件的平均值作为试验
结果。
13
十三、磨光试验步骤:
集料磨光值是利用加速磨光机磨光集料,并
以摆式磨擦系数测定仪测定集料磨光后的磨擦系数值,以评定抗滑表层
用集料的抗磨光性。
2仪器:
加速磨光机、摆式摩擦系数测定仪:
同路
面杭滑性能试验检测一致。
(3)标准试块:
由指定生产厂家用规定的集
料品种以标准方法制备的试件,作为整个试验结果的参照物。
即用绿帘
石化安山岩制作的试件,其磨光值应在46--52个单位之间。
试验步骤:
(1)待测集料过筛,取10-15mt粒径的颗粒料,用水洗净后置于温度为
105±
5℃的烘箱中烘干。
(2)将试模拼装并涂上肥皂水(防止试样与试模粘连)后烘干。
另外,将洁净的干砂(0.1—0.3mm)也置于烘箱中烘干。
然后将备好的待测集料颗粒(10—15mm)尽可能紧密地排列在试模中(大面且平整的面向下)。
(3)用小勺
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