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公路水运试验检测师（道路工程）第三章集料
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编辑于2024-04-22 14:27:18- 道路工程
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第三章集料
第三节 粗集料试验检测方法
一、粗集料取样方法
料堆上:铲除堆角无代表样，顶部中部和底部取大致相同试样，组合
皮带运输机上:接料器定时取样若干份，组合
火车、汽车、货船:不同深度和不同部位取样组合
四份法
42421
分料器法
取料需要有代表性
二、粗集料密度试验(网篮法)
目的
通过测定粗集料的密度，其中包括表观（相对）密度、表干（相对）密(相对）密度等，以便从密度角度掌握粗集料的物理状态，如计算集料空隙率，吸水率，同时作为混合料配合比设计时的基本参数
仪器
电子天平:有下挂式功能，吊篮，水槽:溢流口。
操作要点
1 过4.75标准筛，四分法备用
2 洗净，浸泡
取所需试样放人盛水器皿中，注人清水，高出试样至少20mm,搅动集料，尽可能排除集料颗粒上附着的气体。在室温下保持浸水24h。
3 装吊篮，控水温
15-25摄氏度
4 水中重
5 表干重
6 烘干重
将称重后的试样转入瓷盘中，放入105^C 士5^的烘箱中烘干至恒重。取出在干燥器中冷却至室温，称取试样的烘干质量
试验结果计算
表观相对密度

毛体积相对密度
表干相对密度
表观密度

毛体积密度
表干密度
集料吸水率

注意事项
(2.36~4.75mm)的集料，采用纯棉汗衫
15~25°C，试验过程中波动不超过2°C
对于各种密度的试验结果的重复性精度，要求两次结果相差不超过0.02,吸水率不超过0.2%
三、粗集料堆积密度及空隙率试验
目的
通过测定粗集料不同堆积状态下的密度，包括松装堆积密度、紧装振实密度和捣实密度，以确定粗集料的空隙率(或间隙率）
容量筒的标定

1.松装堆积密度
铁锹下沿离容量筒.上口的距离在50mm
2.紧装振实密度
人工振实
分三层，25mm钢筋，左右交替颠击各25下
第二次方向掉转90
机械振实
1次装满，振3min
3.捣实密度
3层，由边缘至中心，每层插捣25下
计算公式
容量筒容积

堆积密度、振实密度、捣实密度

粗集料的空隙率

捣实状态下粗集料骨架（通常指4. 75mm粒径以上部分）的间隙率

说明与注意问题
通过捣实密度计算出的VCAdrc，用作SMA混合料的配合比设计参数
容量筒应根据集料的公称最大粒径按照表3-15中的规格选择，也可就大不就小，即小一级的粒径可选择大一级的容量筒，但反之则不可
容量筒装满后，除去超出筒口的颗粒，并以合适的颗粒填入凹隙，保证顶面凸出部分和凹陷部分的体积大致相同。(R211)
四、集料压碎值试验
目的
测定粗集料抵抗压碎能力，间接评价其相应承载能力和强度
操作要点
设备
每次压碎试验所需的试样用量都采用金属筒标定的同一个质量。
(1）试样粒径范围为9.5mm～13.2mm。
(2）试样分3次装入试模中，每次将试样表面整平后,用金属棒从石料表面均匀捣实25次;
(3）在10min左右的时间内达到400kN,稳压5s，然后卸载。
(4）用2.36mm标准筛筛分经过压碎的全部试样,均需筛到在1min内无明显筛出物为止。
(5）平行试验3次。计算结果取3次的算数平均值，单位为%。
计算

说明与注意问题
压碎试验结果直接采用小于2. 36mm粒径颗粒质量进行计算，需要注意过筛时小于 2. 36mm颗粒的飞散损失，以免造成试验误差
交通行业标准与现行国标对比

五、洛杉矶磨耗试验
目的
用于测定规定条件下粗集料抵抗摩擦、撞击的综合力学能力 ，与沥青路面的抗车辙能力、耐磨性和耐久性密切相关
水泥混凝土集料应用条件
式样质量: 5000g
转动次数: 500次
钢球质量: 5000g
钢球数量: 12个
(2) 1.7mm特制方孔筛过筛磨后的试样。
(3）平行试验2次差值不超过2%，
计算

说明与注意问题
转动结束，先取钢球，防止对筛，集料损坏
过筛所用筛的筛孔尺寸为1.7mm，不属于标准套筛中的筛孔尺寸，要事先备好此筛。
沥青混合料通常由数种集料配合组成，同一个采石场生产的同一类集料，可以在一起 组成进行洛杉矶磨耗试验。当集料规格较多时，也可分别进行试验。不同采石场生产的集料,必须分开进行试验。
六、粗集料的针片状颗粒含量
1.规准仪法
试验目的
测定大于4.75mm的碎石或卵石中，针、片状颗粒的总含量
水泥混凝土
集料分级
针状:凡长度大于针状水准仪上相应间距者
片状:颗粒厚度小于片状规准仪上相应孔的宽度
试验结果计算

2.游标卡尺法
试验目的
测定用于沥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，以评定其工程中的适用性。
沥青混合料和基层
最长尺寸/厚度≥3
说明与注意问题
水泥混凝土，沥青混合料对针片状的表达方式
针对水泥混凝土用粗集料试验结果可分别采用针状或片状颗粒进行计算，并得到针、片状颗粒的总含量，但针对沥青混合料用粗集料试验结果仅以针片状颗粒总含量表示。
两种方法是否可以相互代替？为什么？
由于沥青路面对粗集料针片状颗粒要求得更为严格，两种不同用途集料的针片状颗、粒检测应釆用不同方法，因此不能用规准仪法替代游标卡尺法判定沥青混合料用粗集料的形状
沥青混合料中，2.36〜4. 75mm粒径为什么不测针片状颗粒？
2.36〜4. 75mm粒径属于沥青混合料用粗集料，由于卡尺测量有困难，一般可不作测定
七、粗集料磨耗试验(道瑞试验)
(1)本试验用于评定公路路面表层所用粗集料抵抗 车轮撞击及磨耗的能力。集料的磨耗值AAV为集料经 过磨耗后的质量损失。 (2)由于我国《公路沥青路面施工技术规范》对粗 集料的力学要求只有压碎值、洛杉矶磨耗损失和磨光 值(表层用集料)，没有对道瑞试验做出具体的指标 要求，建议省略!
目的
用于评定沥青路面表层用粗集料抵抗车轮磨耗的能力，以判断粗集料在高等级公路表层沥青路面上的适用性
八、粗集料磨光试验
目的
集料磨光值是利用加速磨光机磨光集料，并以摆式摩擦系数仪测定集料磨光后的摩擦系数值，以评定沥青路面表层用粗集料抗磨光性，判断粗集料在高等级公路沥青路面表层上的适用性。
仪器
加速磨光机

配重:包括杠杆和配重，使橡胶轮对道路轮上试件产生（）N ±（）N的压力
配重:包括杠杆和配重，使橡胶轮对道路轮上试件产生725N ±10N的压力
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（可在专业供应商处购得），作为整个试验结果的参照物。每轮2块，只允许使用一次，不得重复使用。
试验步骤

试验准备
集料粒径，洗，烘干
待测集料过筛，取9.5〜13.2mm粒径的颗粒料，用水洗净后置于温度为 105+-5烘箱中烘干
试件制备

9.5-13.2mm粒径的颗粒料
14块试件
6种集料(每种2块)
2个标准试件
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(可在专业供应商购买)，作为整个试验结果的参照物。每轮2块，只允许使用一次，不得重复使用。(P220)
试件分组标号
试件分组
同种集料相邻编号
标准试块13.14号， 位于道路轮1号和8号位置，同一种集料两个试件中间间隔6个其他集料试件
磨光操作
1 安装试件，中间夹棉
2 安装C轮
3 通水，通砂（30号），控制流量
试验过程中将溜砂量控制在27g/min ±7g/min，并调节水流的流量计，使流量达到60mL/min
4 设转数57600
5 进行1H停机检查
6 再进行2H停机，总计3H
7 关机，换砂280号，按X橡胶轮
8 调砂流量，调水流量，再磨3H
溜砂量调整控制在3g/min±lg/min，流水量也应做相应调整，再磨光试件3h后停止试验
磨光值测定
卸轮，洗样，加水，采用摆式仪按规定的操作方法测定各试件摩擦系数值
卸下道路轮后取岀试件，用水将试件上的金刚砂洗净，再将试件表面向下放人18〜20摄氏度的水中2h后
试件的测定方向应与“行车方向”即磨光过程中磨光轮转动方向一致
测量次数与结果取值
一块试件重复测试5次，5次读数的最大值和最小值之差不得大于3,取5次读数的平均值作为该试件的磨光值PSVr。标准试件的磨光值以PSVbr表示。
一种集料需重复试验2次，每次都需对标准集料试件同时进行测试
结果处理
待测试件：2次平行试验，4块待测试件（每轮2块），4个试件相差不得大于4.7,否则试验作废，应重新试验
标准试件：2次平行试验，4块待测试件（每轮2块）平均值在46-52之间,否则试验作废，应重新试验
计算公式

说明与注意问题
什么时候进行道瑞磨耗试验和磨光试验？
高等级公路沥青路面上面层粗集料的试验项目，其他用途无需进行这类试验
该试验用到哪两种非标准尺寸筛子
道瑞磨耗试验需要若干筛子用来筛分试验用砂。其中0.9mm ,0.45mm筛孔的筛子不属于标准筛系列，需提前准备。
九、 坚固性试验
目的
采用在饱和硫酸钠溶液中多次浸泡与烘干的循环试验，考察粗集料承受硫酸钠在烘干结晶过程中产生的晶胀压力，集料颗粒不会产生明显破坏或降低强度的性能，用来评价粗集料的坚固性，作为表征粗集料耐候性的一项指标
操作步骤
1 硫酸钠溶液的配制
加入蒸馏水并加热至30〜50摄氏度。按如下比例配制饱和硫酸钠溶液：每lOOOmL蒸馏水加无水硫酸钠（Na2S04)300 ~350g 或10水硫酸钠（Na2S04 •】0H2O)700〜1000g，搅拌促进溶解
2 分级，洗净，烘干
105±5摄氏度：的烘箱中烘干4h
3 称重，浸入
溶液的体积不小于试样总体积的5倍，保持水温在20〜25摄氏度的范围内。在网篮浸入溶液时应上下提降25次，以排除试样中的气泡,然后静置于该容器中
4 浸泡,烘干，为一循环，冷却，开始下一循环
浸泡20h后，从溶液中提岀网篮，稍控水分后放在105+-5摄氏度的烘箱中烘烤4h，从而完成第一次试验循环。待试样冷却至20〜25摄氏度后，开始下次循环试验。从第二次试验开始，在硫酸钠中浸泡的时间及烘烤时间均控制在4h
5 完成5次循环，清洗，烘干，过筛，称重
完成5次循环后，将试样在清水中冲洗掉硫酸钠，再放入105±5摄氏度烘箱中烘干、冷却至室温。根据表3-22中各粒级范围的下限筛子过筛，并称量各粒级过筛后试样的筛余量
试验结果计算
公式

例题

说明与注意问题
对于粒径大于19mm部分，除正常试验外，还需要做什么？
对于粒径大于19mm的部分，除了计算该粒级质量损失之外，还需在试验前后分别记录颗粒数量，并作外观检查，描述颗粒的裂缝、剥落、掉边和掉角等情况，以及有瑕疵所占总颗粒数量，作为分析坚固性时的补充依据
第二节 集料的技术 性质和技术要求
一、粗集料的技术性质
物理性质
物理常数

表观密度

毛体积密

表干密度

堆积密度

空隙率

级配
分计筛余百分率、累计筛余百分率和通过百分率
集料颗粒形状
针片状的影响？测量方式？
当针片状颗粒含量较高时，会使集料堆积在一起时的空隙率增加，不仅影响到集料与其他材料组成的混合料承受荷载的能力，而且 还将有损于集料在施工时的和易性。 用于水泥混凝土时，针片状颗粒指经由针状或片状规准仪判定得出的集料颗粒; 而用于沥青混合料时，针片状颗粒指用游标卡尺测定的粗集料颗粒的最大长度方向与最小厚度方向的尺寸之比大于或等于3的颗粒
坚固性
安定性、耐候性
饱和硫酸钠(硫酸镁)多次浸泡
结晶引起体积膨胀
力学性质

1.压碎值；强度指标 .
2.磨耗性；抵抗撞击、摩擦作用
3.磨耗值AAV；越小越好
4.磨光值PSV；越大越好
路面表层集料指标
化学性质
根据集料中常见氧化物二氧化硅含量的高低，将集料分为酸性、碱性和中性 等不同类型
碱性：石灰岩，与沥青粘附性好，<52%
与沥青粘附性最强
中性：二 氧化硅含 量在52%~65%
酸性：花岗岩，力学效果好，>65%
二、细集料的技术性质
3个级配参数
分计筛余百分率
累计筛余百分率
通过百分率
细度模数

计算公式

分级
三、集料的技术要求
第五节 矿质混合料组成设计
级配类型和级配曲线
级配类型

连续级配
间断级配：从中间剔除一个或连续几个粒级
开级配：分布范围窄，偏粗
级配曲线
采用对数坐标（而相应纵坐标上的通过率仍采用常数坐标），以方便级配曲线图的绘制
矿料级配理论
当矿料的颗粒级配曲线越接近拋物线，则其密实度越大
矿料组成设计方法
试算法
更适合三种级配
计算各筛孔分计筛余 。计算碎石在矿质混合料中用量 。计算矿粉在矿质混合料中用量 。计算石屑在混合料中用量。 校核 。
图解法
重叠关系
相接关系
分离关系
矿料级配设计示例
第四节 细集料试验检测方法
第一节基本概念
一、集料分类
化学成分
酸性集料碱性集料
形成过程
天然
包括哪些
人工
包括哪些
矿粉(填料)
碱性石灰岩或碱性基性岩加工磨细
粒径
粗集料，细集料
二、粒径划分
粗细集料分界尺寸
用于沥青混合料时（除SMA沥青混合料），该界限尺寸为2. 36mm，用于水泥混凝土的粗细集料分界尺寸是4.75mm，用于路面基层粗细粒径的划分同样以4.75mm为界限
SMA
SMA沥青混合料粗细粒径划分随该混合料中粗集料的粒径大小，采用不同粗细划分界限。其中SMA-10的划分界限是2. 36mm，而SMA-13、SMA-16和SMA-20的界限则为4.75mm。
2个最大颗粒概念

最大粒径
100%通过的最小标准筛孔尺寸
公称最大粒径

全部通过或允许筛余量不超过10%的最小标准筛孔尺寸
三、标准筛
17个方孔筛
75mm、63mm、53mm、37.5mm、 31.5mm 、26.5mm、19mm、16nim、13.2mm、9.5mm、4. 75mm、2. 36mm、1.18mm 、0.6、0.3、0. 15mm和0.075mm，且筛孔形状全部为方形孔
四、集料的取样量
取决于试验项目
取决于集料公称粒径的大小
一、筛分试验
分类

1.干筛法(水泥混凝土)
试验操作和步骤
当每个筛子手摇筛出的量每分钟不超过筛上剩余量的0.1%时，停止过筛
所有各筛上存留量加上底盘上保留质量之和与筛分试验用量相比，其差不得超过总质量的1%。
2.水筛法(沥青混合料)
试验结果计算
细度模数

对沥青混合料及水泥混凝土的影响程度？
采用式(3-29)与式(3-9)在计算砂的粗细程度上有一定差别。事实上，砂的粗细程度改变，对沥青混合料的影响程度远不如对水泥混凝土影响程度大。因为在沥青混合料矿料组成设计时,只要所用砂与其他规格集料混合后能够满足相关级配要求即可，与所采用的砂是粗 砂还是细砂没有太大关系，所以式(3-29)的计算用途不大。
说明与注意问题
对水泥混凝土，沥青混合料都可以用哪种方法进行筛分？
(1)对水泥混凝土用砂可采用干筛法，如果需要也可采用水筛法筛分。 (2)由于0.075mm的通过率对沥青混合料至关重要，要采用水洗的方式准确测定出小于0.075mm粒径含量，所以不能以水泥混凝土用砂的筛分方式代替沥青混合料的筛分。
二、表观密度试验(容量瓶法)
目的
通过测定单位砂表观体积下物质的干质量，为细集料空隙率和混合料配合比设计提供相关参数
试验步骤

用温度计测量水温，确认水温在23±1.7摄氏度的范围内，并记录实际温度值
测量水温，要求前后两次水温差不超过2摄氏度
浸泡24h，目的是让试样充分吸水，排除气泡,即开口孔隙中充满水，所以测的是表观密度
试验结果计算
相对表观密度公式

表观密度公式

注意事项
(1)两次平行试验结果误差应在0. 010g/cm3 的范围内，若超岀应重新取样进行试验。 (2)试验时容量瓶中加入的水应为纯净水，所以需将自来水加热煮沸后放凉再使用。 (3)用滴管滴加水的量以液面弯曲下沿（即弯液面）与刻度线为准。 (4)细集料毛体积密度需通过饱和面干状态操作后计算得到。 (5)试验中采用的容量瓶也可替换为广口瓶，用于粒径较大的粗集料表干密度测定。
两次平行试验结果误差要求？
对水的要求？
用滴管滴加水注意什么？
三、毛体积密度及吸水率试验
目的
通过采用坍落筒法测定岀细集料饱和面干质量和吸水率，进而得到细集料（包括天然砂、机制砂和石屑）毛体积（相对）密度及其他（相对）密度。
仪器
饱和面干试模
试验步骤

计算公式
公式

符号意思

说明:第一个公式，即表观密度计算公式与容量瓶法完全一样，就是容量瓶法。本试验由于增加了试样的饱和面干状态，才有了后面计算公式，即表干相对密度、毛体积相对密度以及吸水率。
注意事项
(1）本方法适用于2.36mm以下的细集料。如细集料中含有大于2.36mm成分，则先用2.36mm筛网筛分，筛上部分按照粗集料密度方法试验。
(2）两次平行试验，如两次结果与平均值之差大于0.01g/cm3，应重新取样进行试验;吸水率两次结果与平均值之差大于0.02%，也应重新补做试验。
天然砂与机制砂或石屑饱和面干状态的判断标准有所不同，针对不同类型细集料在 试验操作时需要注意
四、细集料堆积密度及紧装密度试验
目的
测定砂自然状态下堆积密度、紧装密度以及空隙率。
说明:《公路工程沥青面施工技术规范》对细集料的要求没有堆积密度指标，即石屑不要做这个试验。国标《建设用砂》要求砂的松散堆积密度不小于1400kg / m3,空隙率不大于44%。
仪器设备
1L容量筒
校正
 容量筒体积校正时要测量水温，并进行水温对密度的修正
标准漏斗
堆积密度
漏斗装
小勺装料
距筒口都是50mm左右
紧装密度
分两层
10mm直径的钢筋，每次垂直放置
左右交替颠击地面各25下
1、直尺沿筒口中心线向两个相反方向刮平 2、每次试验内容平行两次
试验结果计算
堆积密度

紧装密度

空隙率

方法对比

说明
(1）细集料堆积密度、紧装密度以及空隙率计算方法与粗集料完全一样。
(2）空隙率计算采用砂的表观密度，因为天然砂主要是用于水泥混凝土或水泥砂浆中。
五、细集料含泥量试验(筛洗法）
测定天然砂中粒径小于0.075mm的尘屑、淤泥和黏土的含量，不适用于机制砂，石屑等矿粉成分多的细集料
对于石屑、人工砂等，<0. 075mm可能是泥，更可能是石粉，则通过砂当量试验和亚甲蓝试验判定。
六、亚甲蓝试验
适用范围
用于测定细集料中所含膨胀性黏土矿物含量，以评定细集料的洁净程度。适用于0~2.36mm的细集料以及小于0.075mm矿粉等材料的质量检验。当细集料中小于0.075mm数量小于3%时，可不进行此项试验，并判定该材料质量合格
试验原理
亚甲蓝的重要特性:膨胀性粘土矿物由于具有巨大比表面积，对亚甲蓝有很强的吸附作用。本试验应用此特性，由亚甲蓝是否被吸收，判定粘土矿物的存在，即细集料的洁净程度。 ■试验原理 膨胀性粘土矿物吸附亚甲蓝试剂，从而使滴在滤纸上的悬浊液，在其边缘无法产生亚甲蓝试剂本身的浅蓝色色晕。要使其出现色晕，必须继续添加亚甲蓝试剂。添加的亚甲蓝试剂越多，则证明细集料中含膨胀性粘土矿物就越多，计算的亚甲蓝值就越大。
试验步骤

亚甲蓝溶液
浓度:10.0g/L±0.1g /L
10g干粉质量，如有水如何称重？

定容到1000mL
保质期:避光条件下保存不超过28d
砂样悬浊液
200g砂+500±5 mL水，600r/min，搅拌5min，加5mL亚甲蓝，400r/min ± 40r/min，持续搅拌到试验结束
亚甲蓝吸附量测定

色晕

结果计算
公式

说明与注意问题
为什么需要每隔1min进行一次色晕试验？
(3)由于膨胀性黏土吸附亚甲蓝需要一定的时间才能完成，色晕可能在出现后又会消失。为此，需要每隔1min进行一-次色晕试验，直至出现的色晕可持续5min未消失为止。
集料粒径能不能大于4.75mm？
(2)亚甲蓝试验适用较细的集料，集料粒径不适宜于大于4.75mm。
试样中膨胀性黏土的含量与吸收亚甲蓝的关系？
(1)能够出现蓝色色晕所需的亚甲蓝试剂体积数量越多，计算得到的亚甲蓝值越高，意味着该试样中含有的膨胀性黏土矿物越多。
七、细集料砂当量试验
目的
本方法适用于测定天然砂、人工砂、石屑等各种细集料中所含黏性土或杂质的含量，以评定集料的洁净程度。砂当量用SE表示。 [说明]砂当量不是砂子的真正含量，但是其数据可以反映和区分不同细集料含砂量的程度，所以叫砂当量。
试样
120g干燥砂
冲洗液
组成:无水氯化钙、丙三醇（甘油)、甲醛，每次定容配置5L
保质期:2周
操作要点

冲洗液加到试筒中至80~100mm刻度处
放置10min
30s±1s的时间内振荡90次
可采用手动方式
先冲洗黏附在试筒壁上的砂样，后迅速将冲洗管插到试筒底部
液面保持在380mm刻度线处
静置20min ±15s
用钢直尺量取从试筒底部到絮状凝结物上液面的H1

配重活塞插入，拧紧螺钉，量取套筒顶面至活塞底面的高度H2

结果计算
砂当量值

3个试验的准确度比较——筛洗法（最低)、砂当量试验、亚甲蓝试验（最高)
■细集料含泥量的三种试验方法: 筛洗法、砂当量试验、亚甲蓝试验，评价细集料的洁净程度的准确度从 低到高。 前两中试验方法的不足: 筛洗法:将不属于泥的矿物细粉一并被冲洗掉，当作泥来对待。 砂当量试验:试验中被搅拌分离出形成悬浊液的颗粒也有可能存在一定的石粉。