检测培训《粗、细集料试验、矿料级配设计》07-11-63教学提纲.ppt

第五章 集料试验检测技术重点内容和学习要求 本章着重阐述砂石材料的技术性质和技术要求，以及矿质混合料级配理论和组成设计方法 通过本章学习，要求学生熟悉砂石材料的技术性质和技术要求，掌握级配理论和组成设计方法，会用图解法和试算法设计矿质混合料的配合比 一、粗集料的技术性质（一）粗集料的物理性质 1粗集料的密度 (1)表观密度(简称视密度)粗集料的表观密度是在规定条件(1055烘干至恒重)下，单位表观体积(包括矿质实体和闭口孔隙的体积)的质量 石料的质量与体积关系如图(2)毛体积密度 粗集料的毛体积密度是在规定的条件下，单位毛体积(包括矿质实体、闭口孔隙和开口孔隙)的质量按图13，粗集料毛体积密度可由下式求得： 粗集料毛体积密度测定方法:同粗集料表观密度测定方法，但按下式计算毛体积相对密度：(3)表干密度（饱和面干毛体积密度) 粗集料的饱和面干密度是在规定的条件下，单位毛体积(包括矿质实体、闭口孔隙和开口孔隙)的饱和面干质量粗集料饱和面干密度可由下式求得： 粗集料表干密度测定方法：同粗集料表观密度测定方法，但按下式计算表干密度 (4)堆积密度 粗集料的堆积密度是集料装填于容器中(包括集料之间的空隙和颗粒内部的孔隙)单位体积的质量，可按下式求得 粗集料的堆积密度，包括自然堆积状态、振实状态和捣实状态下的堆积密度。

粗集料的自然堆积密度是干燥的粗集料用平头铁锹离筒口50mm左右装入规定容积的容量筒的单位体积的质量；振实密度是将装满试样的容量筒在振动台上振动3min后单位体积的质量；捣实密度是将试样分三次装入容量筒，每层用捣棒均匀捣实25次的单位体积的质量 堆积密度的测定方法：按照现行公路工程集料试验规程JTG E42 2005规定，将干燥的材料用平头铁锹离筒口50mm左右装入、振动台上振动或捣棒均匀捣实体积为V的容量筒，并称得其质量m2，倒出材料再称得容量筒的质量为m1按式(112b)计算材料的堆积密度(包括堆积密度、振实密度和捣实密度)： (5)含水率粗集料含水率是粗集料在自然状态条件下的含水量的大小 3. 级配(Gradation)级配: 粗集料中各组成颗粒的分级和搭配称为级配，级配通过筛分试验确定集料级配有关的参数：分计筛余百分率、累计筛余百分率和通过百分率 1、分计筛余百分率 是指某号筛上的筛余质量占试样总质量百分率2、累计筛余百分率 是指某号筛的分计筛余百分率和大于该号筛的各筛分计筛余百分率之总和 3、通过百分率 是指通过某号筛的试样质量占试样总质量的百分率，即100与某号筛累计筛余百分率之差 筛孔尺寸/mm存留质量/g分计筛 余/%累计筛 余/%通过百分率/%d0 = Dmaxd1d2d 3d 4d 5dkdnm0 = 0m1m2m3m4m5mkmn0=012345knA0 = 0A1 = 1A2 = 1+2A3 = 1+2+3A4 = 1+2+3+4A5 = 1+2+3+4+5Ak = 1+2+3+4+5+ +k An=1+2+3+4+5+ +nP0 =100P1=100- A1P2=100- A2P3=100- A3P4=100- A4P5=100- A5Pk=100- AkPn=100- An备注n mi = m1ni =1001分计筛余、累计筛余和通过量的关系 4. 粗集料针片状颗粒含量 粗集料的颗粒形状以正立方体为佳，不宜含有过多的针、片状颗粒，否则将显著影响混合料的强度和施工。

针状颗粒是指颗粒长度大于平均粒径的2.4倍的颗粒，片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径的0.4倍的颗粒 (平均粒径指该粒级上、下粒径的平均值)按现行公路工程集料试验规程JTG E422005规定，粗集料针片状颗粒含量可采用规准仪法和游标卡尺法测定5. 坚固性 除前述的将原岩加工成规则试块进行抗冻性和坚固性试验外，对已轧制成的碎石或天然卵石，亦可采用规定级配的各粒级集料，按现行公路工程集料试验规程JTG E422005规定，选取规定数量的集料，分别装在金属网篮中浸入饱和硫酸钠溶液中进行干湿循环试验经一定的循环次数后，观察其表面破坏情况，并用质量损失百分率来计算其坚固性二)粗集料的力学性质 道路与桥梁建筑用粗集料的力学性质，主要是压碎值和磨耗损失，其次是磨光值、道瑞磨耗值和冲击值不同道路等级抗滑表层集料的磨光值、道瑞磨耗值和冲击值有不同的技术要求 指 标高速公路一级公路其他公路石材磨光值(PSV)不大于4235道瑞磨耗值(AAV)不大于1416集料冲击值(AIV)不大于/%2830表1-8 抗滑表层层和集料技术术要求 1集料压碎值 集料压碎值是集料在连续增加的荷载下，抵抗压碎的能力它作为衡量石材强度的一个相对指标，用以评价石料在公路工程中的适用性。

集料压碎值测定方法：按照现行公路工程集料试验规程JTG E422005规定，有关路用沥青混凝土集料压碎值测定的规定(水泥混凝土集料压碎值的测定方法稍有不同，见GB/T146852001)，将粒径为9.5 13.2 mm的集料试样，先用一个容积1 767cm3的标准量筒，分三层装料，并用标准的方法夯实，确定试验时所需集料的数量然后按此确定的集料试样，用标准夯实法分三层装入集料压碎值测定仪(如图14)的钢质圆筒内，每层用夯棒夯25次，最后在碎石上再加一压头将试模移于压力机上，于10min内均匀加荷至400kN，使压头匀速人筒内，部分集料即被压碎为碎屑，测定通过236筛孔的碎屑的质量占原集料总质量的百分率，此值称为压碎值，用 ，表示，可按下式求 2集料磨光值(简称PSV) 现代高速交通的条件对路面的抗滑性提出了更高的要求作为高速公路沥青路面用的集料，在车辆轮胎的作用下，不仅要求具有高的抗磨耗性，而且要求具有高的抗磨光性 图15 集料磨光值试验 1-金钢砂箱；2-电动机；3-模拟汽车轮胎；4-道路轮 5-配重锤； 6-底座； 7-罩壳； 8-试件集料磨光值测定方法：按照现行公路工程集料试验规程JTG E422005规定，集料抗磨光性用集料的磨光值(Polished Stone Value，简称PSV) 来表示。

选取粒径为9.513.2集料试样，密排于试模中，先用砂填密集料间空隙，然后再用环氧树脂砂浆固结，经养护后，即制成试件将制备好的试件安装于加速磨光机的道路轮上(如图15)，当电机开动时，模拟汽车轮胎即以320rmin5rmin的转速旋转，在两轮之间加入水和金刚砂使试件受到金刚砂的磨耗先用30号金刚砂磨3h，然后用280号金刚砂磨3h经磨耗6h后取下试件，冲洗去金刚砂，用摆试摩擦系数测定仪测定磨光值 集料磨光值愈高，表示其抗滑性愈好抗滑面层应选用磨光值高的集料，如玄武岩、安山岩、砂岩和花岗岩等 3集料冲击值(Aggregate Impact Value) 集料抵抗多次连续重复冲击荷载作用的性能称为冲击韧性 集料冲击值测定方法：按照现行公路工程集料试验规程JTG E422005规定，集料抗冲击能力采用“集料冲击值”(简称AIV)表示选取粒径为9.513.2mm的集料试样，用金属量筒分三次捣实的方法确定试验用集料数量将集料装于冲击值.试验仪(图16)的盛样器中，用捣实杆每层捣实25次，使其初步压实然后用质量为13.750.05kg的冲击锤，沿导杆自380mm5mm处自由落下锤击集料，并连续锤击15次，每次锤击间隔时间不少于1s。

冲击值越小,表示集料的抗冲击性越好4集料磨耗值(简称AAV) 集料磨耗值用于评定抗滑表层的集料抵抗车轮磨耗的能力1)道瑞磨耗试验按照现行公路工程集料试验规程JTG E422005规定，采用道瑞磨耗试验机(Dorry Abrasion Testing Machine)来测定集料磨耗值(简称AAV)选取粒径为9.513.2mm洗净、烘干的集料试样，单层紧排于两个试模内(不少于24粒)，然后排砂并用环氧树脂砂浆填充密实经养护24h后，拆模取出试件，刷清残砂，准确称出试件质量，然后将试件安装在试验机附的托盘上(如图17)为保证试件受磨时的压力固定，应使试件、托盘和配重的总质量为2000g10g将试件安装于道瑞磨耗机上道瑞磨耗机的磨盘以2830rmin 的转速旋转；与此同时，料斗上的石英砂、磨料可均匀地洒于磨盘上，石英砂磨料流速应保证为 700-900gmin可预磨100圈调整流速，然后再磨400圈，共磨500圈后，取出试件，刷净残砂，准确称出试件质量 (2)洛杉矶式磨耗试验（Los Angeles Abrasion Test）洛杉矶式磨耗试验的测定方法：按照现行公路工程集料试验规程JTG E422005规定，洛杉矶式磨耗试验又称搁板式磨耗试验。

试验机是由一个圆鼓和鼓中一个搁板所组成试验用的试样是按一定规格组成的级配石材，总质量为5000g当试样加人磨耗鼓中的同时，加入12个钢球，钢球总质量为5000g磨耗鼓以3033r/min的转速旋转在旋转时，由于搁板的作用，可将集料和钢球带到高处落下经旋转500次后，将集料试样取出，用2mm圆孔筛或1.7mm方孔筛筛去石屑，并洗净烘干称其质量 集料磨耗值愈高，表示集料的耐磨性愈差高速公路、一级公路抗滑层用集料的AAV应不大于14 粗集料的洛杉矶磨耗损失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、耐久性好软弱颗粒含量多、风化严重的石料经过磨耗试验，粉碎严重，这个指标很难通过洛杉矶磨耗试验是优选石料的一个重要手段 二、细集料的技术性质 细集料的技术性质与粗集料的技术性质基本相同，但是由于细度的特点，亦有不同之处 细集料的表观密度、堆积密度和空隙率等技术性质的含意与粗集料基本相同，现分述如下1、细集料的密度 (1)细集料的表观密度 细集料表观密度测定方法：按照公路工程集料试验规程JTG E422005规定，将细集料在规定条件(1055烘干至恒重)下烘干后称其质量为m0，再将干燥细集料装入盛有半瓶蒸馏水的容量瓶中，在水中浸24h，使开口孔隙饱水后将水加满，然后称其质量为m2，倒出容量瓶中的水和细集料并装满水，称得容量瓶装满水的质量为m1 。

(2)细集料的毛体积密度、表干密度（饱和面干密度）、吸水率 细集料毛体积密度、表干密度测定方法：按照公路工程集料试验规程JTG E422005规定，将细集料在水中浸24h，使开口孔隙饱水，再适当蒸发表面水后放人饱和面干试模，提起饱和面于试模后要求饱和面干试样的塌陷形状如图18，立即称取饱和面干试样质量m3，迅速放人容量瓶中，将水加满，称其质量m2倒出容量瓶中的水和细集料并装满水，称得容量瓶装满水的质量为m1，将倒出的细集料在规定条件(1055烘干至恒重)下烘干后称其质量为m0按式(125)和式(126)计算出毛体积密度b、表干密度s (3)细集料的堆积密度及空隙率 细集料在自然状态下的堆积密度是反映细集料棱角性的主要指标空隙率愈大，说明细集料的棱角性愈好细集料堆积密度的测定方法：按照公路工程集料试验规程JTG E422005规定，将细集装入漏斗中(图19)，漏斗出料口距容量筒筒口50mm左右，装满并刮平后称试样和容量筒的总质量2级配(Gradation) 级配是集料各级颗粒的分配情况，细集料的级配可通过细集料的筛分试验确定取试样500g在一整套标准筛上进行筛分试验，分别求出试样存留在各筛上的质量，然后计算其级配有关参数，具体方法与粗集料相同。

3粗度(Coarseness) 粗度是评价细集料粗细程度的一种指标，用细度模数(Fineness Modulus)表示1、对水泥混凝土用细集料，细度模数按下式计算 2、对沥青混凝土面层及各种路面的基层、底基层用细集料，细度模数按下式计算 细度模数愈大，表示细集料愈粗砂的粗度按细度模数一般可分为下列三级： Mx = 3.73.1为粗砂； Mx =3.02.3为中砂； Mx =2.21.6为细砂 细度模数的数值主要决定于累计筛余量由于在累计筛余的总和中。