橋梁與渡河工程專業(yè)公路工程試驗檢測技術教案道路材料試驗檢測

1、第2章.道路材料試驗檢測道路材料指用于道路、橋梁工程結構及其附屬構造物的各類建筑材料，是道路橋梁工程建設的物質基礎，道路材料的技術性能和質量品質直接影響著工程結構物的質量和使用功能。道路材料的技術性質及其品質指標需要通過適當的試驗檢測手段來確定，本章主要學習常用道路材料的技術性質、技術標準及技術指標的測試，其中道路建筑材料課程中已講過的常規(guī)試驗項目，這里不再贅述。2.1 巖石技術性質及試驗檢測方法道路橋梁結構物中所用的石料通常指由天然巖石經機械加工制成或直接開采得到的具有一定形狀和尺寸的巖石制品。通過試驗鑒定巖石的質量和各項技術指標，有助于合理選擇與使用巖石，并深入地認識巖體介質在復雜環(huán)境中的

2、力學特性，從而保證工程的安全、經濟、合理。巖石的性質包括物理性質（密度、毛體積密度、孔隙率，含水率、吸水率、膨脹性）、力學性質（單軸抗壓強度）、耐久性（抗凍性、堅固性）等。一、巖石的物理性質1. 物理常數巖石的物理常數是反映材料礦物組成與結構狀態(tài)的參數，與巖石的技術性質有著密切聯系。常用的物理常數有密度、毛體積密度、孔隙率。這些物理常數可以間接預測巖石的有關物理性質和力學性質，在選用石料、進行混合料組成設計計算時，其也是重要的設計參數。巖石的內部組成結構從質量和體積的物理觀點出發(fā)，主要由礦質實體和孔隙（包括開口孔隙、閉口孔隙）所組成。（1）密度：是在規(guī)定條件下，烘干巖石礦質實體單位真實體積(不

3、包括開口孔隙、閉口孔隙的體積）的質量，用t表示。式中：t巖石真實密度g/cm3； ms 巖石礦質實體的干質量g； Vs巖石礦質實體的體積cm3。試驗方法：密度瓶法按現行公路工程巖石試驗規(guī)程（JTG E41-2005）,采用密度瓶法測定巖石密度：將巖石磨成細粉，以一定質量的石粉在密度瓶中通過置換法求得礦質實體的體積，從而計算出巖石的真實密度。試驗時注意事項：a.石粉磨的愈細精度愈高；b.烘干石粉；c.排液時排凈液體中的空氣（用沸煮法或真空抽氣法；使用煤油作試液時采用真空抽氣法，嚴禁用沸煮法）。（2）毛體積密度：是在規(guī)定條件下，巖石單位毛體積(包括孔隙在內的體積）的質量，用0表示。 式中：0巖石毛

4、體積密度g/cm3； M 巖石礦質實體的干質量g；Vs巖石礦質實體的體積cm3； Vn 巖石閉口孔隙的體積cm3； Vi巖石開口孔隙的體積cm3。根據含水狀態(tài)，毛體積密度分干毛體積密度d、飽和毛體積密度s、天然毛體積密度0。試驗方法：量積法、水中稱重法、蠟封法按現行公路工程巖石試驗規(guī)程（JTG E41-2005）, 巖石毛體積密度測定方法有量積法、水中稱重法、蠟封法。 試驗時注意事項：a.能制備成規(guī)則試件的各類巖石，采用量積法； 除去遇水崩解、溶解和干濕漲縮外的其它各類巖石，可用水中稱量法；遇水崩解、濕漲、含水溶性成分的松軟石料及不能用量積法進行試驗的各類巖石，宜用蠟封法（使用該法試件亦應進行

5、適當處理，最好采用標準試件）。 b. 在公路工程中，巖石毛體積（塊體）密度試驗，絕大多數采用水中稱量法，少數用量積法，而蠟封法只在特殊情況下采用。三種試驗方法各有優(yōu)點：水中稱量法可以連續(xù)測定多種指標，但某些巖石受到限制；蠟封法適用于各種巖石和不規(guī)則試樣，但測試技術較煩；量積法測試技術簡單，但必須制備具有一定精度的試件。三種方法的測試成果，從理論上講差別不大，在試樣制備方法及精度要求得到全面解決以后，建議推廣量積法。（3）孔隙率：孔隙率是巖石孔隙體積V0占其總體積V的百分率。用n表示。 式中：0巖石毛體積密度g/cm3； t 巖石密度g/cm3。2. 吸 水 性巖石吸入水分的能力稱為吸水性，其大

6、小用吸水率和飽和吸水率兩項指標來表示。(1)吸水率（自由吸水率）：在規(guī)定條件下，巖石試樣最大的吸水質量占烘干巖石試樣質量的百分率。 即 式中： wa 巖石吸水率或自由吸水率%； m 巖石試件烘干至衡量時的質量g； m1巖石吸水飽和質量g。(2)飽水率（飽和吸水率）：在強制條件下，巖石試樣最大的吸水質量占烘干巖石試樣質量的百分率。， m2 - 試件經強制飽和后的質量g。試驗方法： 按現行公路工程巖石試驗規(guī)程（JTG E41-2005）規(guī)定，巖石吸水率采用自由吸水法測定；飽水率采用沸煮法或真空抽氣法測定試驗時注意事項：a.吸水率試驗規(guī)定條件：溫度15-25的自然狀態(tài)；飽水率試驗規(guī)定條件：采用沸煮法

7、、抽真空法。 b. 試件的形狀：一般沒有嚴格規(guī)定。但應盡可能采用規(guī)則試樣，采用規(guī)則試樣測定吸水率和飽水率，不僅操作方便，提高效率，而且也有利于建立各指標之間的相互關系。c.吸水穩(wěn)定標準：在大氣壓力下吸水的穩(wěn)定標準規(guī)定采用48h。試驗資料證明，浸水24h平均吸水率達到絕對吸水率的85%,48h達到94%，繼續(xù)浸水的吸水量很小，因此，在大氣壓力下吸水的穩(wěn)定標準規(guī)定采用48h，完全能夠反映巖石試樣的吸水特征。d.沸煮和抽氣時間：一般認為適當延長煮沸和抽真空時間是必要的。現行規(guī)程只提出沸煮和抽氣時間下限：煮沸6h以上（原規(guī)程3h），抽氣4h以上。e. 飽水系數Kw：巖石的吸水率與飽和吸水率之比，稱為飽

8、水系數，即飽水系數是評價巖石抗凍性的一種指標。一般來說，巖石的飽水系數為0.5-0.8。飽水系數愈大，說明常壓下吸水后留余的空間有限，巖石愈容易被凍脹破壞，因而巖石的抗凍性就差。3.抗 凍 性抗凍性指巖石在飽水狀態(tài)下，能夠經受反復凍融循環(huán)作用而不破壞并不嚴重降低強度的性質。一般要求在寒冷地區(qū)，冬季月平均氣溫低于-15的重要工程所用的巖石，其吸水率大于0.5%時，要進行抗凍性試驗。試驗方法：直接凍融法、堅固性試驗直接凍融法注意事項：a.直接凍融法采用標準圓柱體 (d=5cm，h/d=2.0) 試件，每組6個試件，3個凍融，3個不經凍融直接測飽水抗壓強度；b.巖石的抗凍性用兩個直接指標表示：一個是

9、凍融系數，另一個為質量損失率?！緝鋈谙禂怠渴莾鋈谠囼灪蟮脑嚰査箟簭姸扰c凍融試驗前的試件飽水抗壓強度的比值?！举|量損失率】凍融試驗前后的試件干質量差與凍融試驗前的試件干質量的比值，用百分數表示。c.判定巖石抗凍性能好壞的三個指標：凍融后強度變化、質量損失、外形變化。一般認為，凍融系數（抗凍系數）>0.75，質量損失率<2%時，為抗凍性好的巖石；吸水率<0.5%，軟化系數>0.75以及飽水系數<0.8的巖石，具有足夠的抗凍能力。對于公路工程，往往根據上述標準來確定是否需要進行巖石的抗凍性試驗。堅固性試驗注意事項：a. 堅固性試驗是確定巖石試樣經飽和硫酸鈉溶液多次浸

10、泡與烘干循環(huán)后而不發(fā)生顯著破壞或強度降低的性能，是測定巖石抗凍性的一種簡易方法。一般適用于質地堅硬的巖石。有條件者均應采用直接凍融法進行巖石的抗凍性試驗。（由于硫酸鈉結晶后體積膨脹，產生與水結冰相似的作用，使巖石的孔壁受到壓力，所以堅固性試驗也是評定巖石抗凍性的方法）b. 一組3個試件（d=5cm,h/d=2），經5次浸烘循環(huán)，計算質量損失率(取3個試件的算術平均值作為測定值)。 2.2 粗集料技術性質及試驗檢測方法集料是由不同粒徑礦質顆粒組成的混合料，包括各種天然砂、人工砂、卵石、碎石及各類工業(yè)冶金礦渣等。集料按其粒徑范圍分為粗集料和細集料。在水泥砼中，粗、細集料的分界尺寸為4.75mm；在

11、瀝青砼中，粗細集料的分界尺寸為2.36mm。有關集料粒徑內容還涉及到一個重要且易混淆的概念集料最大粒徑、集料公稱最大粒徑?！炯献畲罅健恐讣?00%都要求通過的最小標準篩篩孔尺寸?！炯瞎Q最大粒徑】指集料可能全部通過或允許有少量篩余（篩余量不超過10%）的最小標準篩篩孔尺寸。這兩個定義涉及的粒徑有著明顯區(qū)別，通常集料公稱最大粒徑比最大粒徑要小一個粒級。實際上，工程上所指的最大粒徑往往是指公稱最大粒徑，在應用中需加以區(qū)別。粗、細集料在混合料中分別起骨架和填充作用，由于所起的作用不同，對其技術要求也有所不同。粗集料包括巖石天然風化而成的卵石（礫石）及人工軋制的碎石。其技術性質包括物理性質和力

12、學性質兩個方面。一、粗集料的物理性質（一）物理常數集料是礦質顆粒的散狀混合物，其體積組成除了包括礦物及礦物間的孔隙外，還包括礦質顆粒間的空隙（間隙）。（1）表觀密度（視密度）a ：在規(guī)定條件下，單位表觀體積（包括礦質實體和閉口孔隙體積）的質量，g/cm3。（2）表觀相對密度（視比重）：表觀密度與同溫度的水的密度之比值。 （3）毛體積密度b ：在規(guī)定條件下，單位毛體積（包括礦質實體和閉口、開口孔隙體積）的質量，g/cm3。（4）毛體積相對密度：毛體積密度與同溫度的水的密度之比值。（5）表干密度（飽和面干毛體積密度）s ：單位毛體積（包括礦質實體和閉口、開口孔隙體積）物質顆粒的飽和面干質量，g/c

13、m3。（6）表干相對密度：表干密度與同溫度的水的密度之比值。（7）堆積密度f：烘干集料顆粒的單位裝填體積（包括顆粒間空隙體積、實體體積及開口、閉口孔隙體積）的質量。（8）空隙率VG：粗集料試樣在自然堆積（或緊密堆積）時的空隙占總體積的百分率。 式中 粗集料的表觀密度（g/cm3）；粗集料的自然（或緊密）堆積密度（g/cm3）。空隙率反映了集料顆粒間相互填充的致密程度。試驗結果表明，在松裝和緊裝狀態(tài)下，粗集料的空隙率范圍分別為43-48%和37-42%。集料不同形式的密度是計算材料空隙率或進行配合比設計的基本參數。因此，必須掌握其基本檢測方法。試驗注意事項：在表干密度和毛體積密度測定過程中:集料

14、的表干狀態(tài)不易掌握，操作時只能用擰干的毛巾輕輕擦拭集料表面的水分，以免將集料開口孔隙的毛細水擦出。試驗環(huán)境溫度應在15-25之間，并且試驗過程中溫度波動不超過2。在粗集料堆積密度及空隙率試驗過程中:要完全按照每種密度的測定要求裝填試樣，以免不必要的振搗或所要求的振搗達不到標準，引起實驗誤差。容量筒應根據集料的工程最大粒徑按照規(guī)格選用，也可就大不就小，即小一級的粒徑可選擇大一級的容量筒，但反之則不可。 （二）級 配粗集料中各組成顆粒的分級和搭配情況稱為級配，級配通過篩分試驗確定。 篩分試驗：粗集料通過一系列規(guī)定篩孔尺寸的標準篩，測定出存留在各個篩上的集料質量，可求得一系列與集料級配有關的參數，包

15、括分計篩余百分率、累計篩余百分率、通過百分率。對水泥砼用粗集料可采用干篩法篩分； 對瀝青混合料及基層用粗集料必須用水洗法篩分。粗集料顆粒級配類型:單粒級配（單粒粒級）：為便于工程應用及質量控制，常將石子按粒徑大小分成若干不同粒級，并分別存放、分別運輸。如5-10mm/10-20mm/16-31.5mm/20-40mm等，稱單粒級配（單粒粒級）。連續(xù)級配（連續(xù)粒級）：是從最大粒徑開始，由大到小各級相連，其中每一級石子都占有適當的比例。如5-10mm/5-16mm/5-20mm/5-40mm等。連續(xù)級配在工程上應用較多。間斷級配（間斷粒級）：是各級石子不連續(xù)，即省去中間的一、二級石子，即成為間斷級

16、配。如將5-10mm與20-40mm兩種粒級石子配合使用，中間缺少10-20mm的石子，即間斷級配。（三）堅固性粗集料的堅固性也是用來表征材料耐候性的一項指標，即集料抵抗多次由硫酸鈉結晶膨脹循環(huán)后造成的破壞作用的性能。（這種晶脹作用比凍脹作用更顯著）。試驗方法：硫酸鈉溶液法采用規(guī)定級配的各粒級粗集料，按試驗規(guī)程選取規(guī)定數量，分別裝在金屬網籃中浸入飽和硫酸鈉溶液中進行干濕循環(huán)試驗。經過一定的循環(huán)次數后，觀察表面的破壞情況，用質量損失百分率計算堅固性（也稱安定性）。試驗注意事項：分級分別試驗，計算各粒級顆粒的分計質量損失百分率Qi，再計算試樣總質量損失百分率Q。 mi試樣中各粒級的分計質量，g。（

17、四）顆粒形狀與表面特征粗集料的顆粒形狀與表面特征對集料間的內摩阻力，集料與結合料的粘結力等有顯著影響。從實用的角度出發(fā)，粗集料的顆粒形狀可分為4種類型，見表2-1。集料顆粒形狀的基本類型 表2-1類 型顆粒形狀的特點集料品種橢圓形具有光滑的表面，無明顯棱角，顆粒渾圓天然砂及各種礫石、陶粒棱角形具有粗糙的表面及明顯的棱邊碎石、石屑、破碎礦渣針 狀長度方向尺寸遠大于其它方向尺寸而呈細條形礫石、碎石中均存在片 狀厚度方向尺寸遠小于其它方向尺寸而呈薄片形礫石、碎石中均存在比較理想的形狀是接近球體或立方體。針片狀顆粒容易折斷、且回旋阻力大、空隙率大，所以會降低砼的和易性、強度。表面特征指集料表面的粗糙程

18、度及孔隙特征等，與集料的材質、巖石結構、礦物組成及其受沖刷、受腐蝕程度有關。一般來說，集料的表面特征主要影響集料與結合料之間的粘結性能，從而影響到混合料的強度，尤其是抗折強度。在外力作用下，表面粗糙的集料顆粒間的位移較困難，其摩阻力較表面光滑、無棱角顆粒要大些，但會影響集料的施工和易性。試驗方法：規(guī)準儀法、游標卡尺法規(guī)準儀法僅適用于測定水泥砼用粗集料的針片狀含量。游標卡尺法適用于測定粗集料的針片狀含量。試驗注意事項：由于瀝青路面對針片狀顆粒要求更為嚴格，兩種不同用途集料的針片狀顆粒檢測方法采用不同的手段，因此不能用規(guī)準儀法代替游標卡尺法判定瀝青混合料粗集料的形狀。采用規(guī)準儀進行顆粒形狀判斷時，

19、首先要通過標準篩將粗集料進行分級，不同粒級的顆粒要對應于規(guī)準儀相應的孔寬和間距來判定，不可錯位。采用游標卡尺對集料顆粒進行甄別時，首先要確定好顆?；鶞拭?，然后再測量其厚度和長度等相應尺寸。對2.36-4.75mm級粗集料，由于游標卡尺測量困難，故一般不作規(guī)定。二、路用粗集料的力學性質路用粗集料的力學性質主要指壓碎值、磨耗性兩大指標。另外當粗集料用于表層路面時，還涉及磨光值、道瑞磨耗值、沖擊值三項性質。不同道路等級對抗滑表層集料的的技術要求列于表2-2抗滑表層用集料的技術要求 表2-2指 標高速公路、一級公路其它公路石料磨光值(PSV)4235道瑞磨耗值(AAV)1416集料沖擊值(AIV)28

20、30（一）壓碎值【石料壓碎值】按規(guī)定試驗方法測得的石料抵抗壓碎的能力，以壓碎試驗后小于規(guī)定粒徑的石料質量百分率表示。 壓碎值是評價公路路面和基層用集料強度的相對指標，用以鑒定集料的品質。壓碎值是對粗集料的標準試樣在標準條件下進行加荷，測試集料被壓碎后，標準篩上通過質量的百分率。公式如下：集料壓碎值m0試驗前試樣的質量g。m1試驗后壓碎試樣的質量g（即通過2.36mm篩孔的細料質量）。試驗注意事項：瀝青路面及基層用粗集料與水泥砼用粗集料壓碎值試驗方法不同，分析如下：項 目T0316(瀝青路面及基層用)T0315(水泥砼用)對T0315的分析試模尺寸內徑150mm、壓頭149mm內徑152mm、壓

21、頭150mm幾乎相同試樣數量3000g，先在內徑112mm、高179.4mm、容積1767mL的圓筒中裝料，要求試樣深度100mm,以試驗毛體積控制3000g，距上口10mm,無試模深度，以試驗總量控制方法不同試樣處理原樣不處理篩分后要去除針片狀顆粒篩分后去除針片狀顆粒不合理，且工作量很大試樣尺寸9.5-19mm。原規(guī)程要求對20mm以上及以下材料分別檢驗后合成計算不如單一粒徑的壓碎嚴重，便于考慮不利情況的抗壓碎能力試樣擊實分3次裝料，每次用金屬棒在50mm高處自由下落25次分2層裝料，每次按住試樣筒左右交替顛擊地面各25次顛擊方法因人而異，不合理加載方式在10min內達到總荷載400KN，立

22、即卸荷按1KN/s的速率均勻的施加荷載，達到200KN后穩(wěn)壓5s，然后卸荷保持1KN/s的加載速率許多壓力機有困難。荷載小使壓碎值的差值小壓碎顆粒2.36mm標準篩過篩2.5mm標準篩過篩基本相同（二）磨耗性 磨耗性是指石料抵抗摩擦、撞擊、剪切等綜合作用的性能，用磨耗率表示。 適于各種等級規(guī)格集料的磨耗試驗。按現行公路工程集料試驗規(guī)程JTG E42-2005, 集料磨耗性用洛杉磯磨耗試驗進行測定：將規(guī)定質量且有一定級配的試樣和一定質量的鋼球置于試驗機中，以30-33r/min的轉速轉動至規(guī)定次數后停止，取出試樣，過1.7mm的方孔篩，洗凈留在篩上的試樣，烘干至恒重并稱其質量。計算公式：磨耗率m

23、1試樣質量g；m2試驗后在1.7mm篩上洗凈烘干的試樣質量g；粗集料的洛杉磯磨耗損失是集料使用性能的重要指標，尤其是瀝青混合料和基層集料，它與瀝青路面的抗車轍能力、耐磨性、耐久性密切相關，一般磨耗損失小的集料，集料堅硬，耐磨，耐久性好。軟弱顆粒含量多、風化嚴重的石料經過磨耗試驗，粉碎嚴重，這個指標很難通過。所以世界各國的瀝青路面規(guī)范都對粗集料的洛杉磯磨耗損失提出了要求。對要求嵌擠能力強的SMA等，磨耗損失的要求更高。洛杉磯磨耗試驗也是優(yōu)選石料的一個重要手段。洛杉磯磨耗試驗注意問題： 轉動結束后，將試樣先倒在金屬盤中，挑出鋼球，再小心轉入篩上，避免大粒徑集料或鋼球對標準篩的損傷。 與洛杉磯法磨耗

24、試驗類似的還有狄法爾磨耗試驗法，因其試驗方法與實際情況有差別，且試驗費時，現已較少采用。 同一個采石場生產的同一類集料，可以一起試驗。不同采石場生產的集料，必須分別試驗。（三）磨光值 【集料磨光值】按規(guī)定試驗方法測得的集料抵抗輪胎磨光作用的能力，即集料被磨光后用擺式儀測得的摩擦系數。磨光值是反映集料抵抗輪胎磨光作用能力的指標。路面用的集料要求具有較高的抗磨光性，在現代高速行車的條件下，要求集料既不要產生較大的磨損，也不要被磨光，以滿足高速行車對路面抗滑性的要求。集料的抗磨光性試驗是利用加速磨光機磨光集料并以擺式摩擦系數測定儀測得的磨光后集料的摩擦系數值來確定，用磨光值PSV來表示。集料的磨光值

25、愈高，表示抗滑性能愈好。計算公式：磨光值PSV = PSVra+49-PSVbra式中：PSVra試件的摩擦系數；PSVbra標準試件的摩擦系數。集料磨光值是關系到一種集料能否用于瀝青路面抗滑磨耗層的重要決定性指標，所以在工程上選取集料品種時應對此特別重視。幾種典型石料的磨光值見下表： 巖石類型石灰?guī)r角閃巖斑巖石英巖花崗巖玄武巖砂巖磨光值PSV平均值43455658596272范 圍30-7040-5043-7145-6745-7045-8160-82（四）沖擊值【石料沖擊值】按規(guī)定方法測得的石料抵抗沖擊荷載的能力，沖擊試驗后，小于規(guī)定粒徑的石料質量百分率。 車輛高速行駛過程中急制動或車輛產生

26、顛簸時，都可能對路面產生沖擊作用，集料抵抗多次連續(xù)重復沖擊荷載作用的性能稱沖擊韌性。集料的沖擊韌性用沖擊值AIV表示。集料沖擊值愈小，表示抗沖擊能力愈好。沖擊試驗：將粒徑9.5-13.2mm的集料試樣裝于沖擊試驗用盛樣器中，用搗實桿搗實25次使其初步壓實，然后用質量為13.5kg±0.05kg的沖擊錘，沿導桿自380±5mm高度自由落下錘擊集料15次，每次錘擊間隔時間不少于1s，將試驗后的集料過2.36mm篩，被擊碎集料試樣占原試樣質量的百分率稱為集料的沖擊值，按下式計算：沖擊值m1擊碎集料數量（沖擊破碎后通過2.36mm篩的試樣質量g）；m2試樣總質量g。（五）磨耗值 （

27、道瑞試驗）【石料磨耗值】按規(guī)定方法測得的石料抵抗磨耗作用的能力，其測定方法分別有洛杉磯法、道瑞法、狄法爾法。 磨耗值反映集料抵抗車輪磨耗的能力。適用于對路面抗滑表層所用集料抵抗車輪撞擊及磨耗能力的評定。采用道瑞磨耗試驗機來測定集料磨耗值AAV。選取粒徑為9.5-13.2mm的集料試樣洗凈，單層密排于兩個試模內，然后用環(huán)氧樹脂砂漿填模成型，養(yǎng)護24h后脫模制成試件，準確稱出試件質量，將試件用金屬托盤固定于道瑞磨耗機的圓平板上，以28-30r/min的轉速旋轉，磨500次后，取出試件，刷凈殘砂，準確稱出試件質量，按下式計算集料道瑞磨耗值AAV:式中m1磨耗前試樣的質量g；m2磨耗后試樣的質量g；

28、s集料的表干密度g/cm3。集料磨耗值愈高，表示集料耐磨耗性愈差。高速公路、一級公路抗滑層用集料的AAV應14。三、粗集料技術性質試驗 四、粗集料的技術要求根據GB/T14685-2001建筑用卵石、碎石，將卵石和碎石等粗集料按技術要求分為、級。見表2-15（P77） 粗集料技術要求 見表2-15 技 術 指 標技 術 要 求 級 級 級碎石壓碎值（%） <102030卵石壓碎值（%） <121616針片狀顆粒含量（%） <51525含泥量（%） <0.51.01.5泥塊含量（%） 00.50.7有機物含量（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸鹽含量（按SO3含量質量計（%

29、）<0.51.01.0堅固性（%） <5812巖石抗壓強度（MPa）在飽水狀態(tài)下，火成巖應80；變質巖應60；水成巖應40。密度與空隙率表觀密度>2500kg/m3；松散堆積密度>1350 kg/m3；空隙率<47%堿集料反應經堿集料反應試驗后，由卵石、碎石、碎卵石配制的試件無裂縫、酥裂、膠體外溢等現象，在規(guī)定試驗齡期的膨脹率應小于0.1%。2.3 細集料技術性質及其試驗檢測細集料包括天然砂、人工砂及石屑等。天然砂是巖石在自然條件下風化形成的，因產源不同分為河砂、山砂、海砂。河砂由于長時間經受水流沖刷，顆粒表面圓滑，比較潔凈，質地較好，產源廣；山砂顆粒表面粗糙有棱

30、角，含泥量及有機質含量多；海砂雖然具有河砂的特點，但常混有貝殼碎片和鹽分等有害雜質。一般工程上多使用河砂，在缺乏河砂的地區(qū)，可采用山砂或海砂，但在使用時必須按規(guī)定作技術檢驗。人工砂是指人為加工處理得到的符合規(guī)格要求的細集料。造價較高，無特殊情況多不采用。一、細集料的技術性質1.物理常數 細集料的物理常數主要有表觀密度、堆積密度、空隙率等，其含義與粗集料完全相同。細集料的物理常數的計算方法與粗集料相同。但因粒徑較小，試驗檢測時所需試樣的數量相對較少，且精度要求較高。2.級 配級配是集料各級粒徑顆粒的分配情況。砂的級配可通過篩分試驗評定。對水泥砼用細集料可采用干篩法，如果需要也可采用水洗法篩分；對

31、瀝青混合料及基層用細集料必須用水洗法篩分。3.粗 度粗度是評價細集料粗細程度的指標，通常用細度模數表示。細度模數按下式計算：細度模數愈大表示細集料愈粗。砂的粗度按細度模數分三級：Mx = 3.7-3.1 粗 砂 Mx = 3.0-2.3 中 砂 Mx = 2.2-1.6 細 砂注意問題：對水泥砼用砂可采用干篩法，如果需要也可采用水篩法篩分。由于0.075mm的通過率對瀝青混合料至關重要，要采用水洗的方式準確測定出小于0.075mm粒徑含量，所以不能以水泥砼用砂的篩分方式代替瀝青混合料的篩分。兩種方法對于石屑等粉塵含量大的材料影響更大。4.細集料的棱角性細集料的棱角性用在一定條件下測定的集料間隙

32、率表示。計算公式如下：式中：U細集料的間隙率，即棱角性(%)；fa細集料的松裝相對密度；b細集料的毛體積相對密度。當間隙率較大時，意味著細集料有較大的內摩擦角。天然砂、人工砂和石屑等細集料的棱角性對瀝青混合料的內摩擦角和抗變形能力及水泥砼的和易性有顯著影響。5.含泥量和泥塊含量存在于集料中或包裹在集料顆粒表面的泥土會降低水泥的水化反應速度，妨礙集料與水泥（或瀝青）間的粘結力，顯著影響混合料的整體強度與耐久性，應對其含量加以限制。（1）含泥量與石粉含量含泥量是指集料中粒徑<0.075mm的顆粒含量；石粉含量是指人工砂中粒徑<0.075mm的顆粒含量。二者的計算公式均為：式中：m0試驗

33、前烘干集料試樣的質量g；m1經篩洗后，0.075mm篩上烘干試樣的質量g。嚴格的講，含泥量應是集料中的泥土含量，而采用篩洗法得到的粒徑<0.075mm的顆粒中實際上包含了礦粉、細砂、粘土等成分，而篩洗法無法將這些成分加以區(qū)別，將<0.075mm的顆粒全都當作泥土顯然欠妥，因此，在JTG 402004公路瀝青路面施工技術規(guī)范規(guī)定 細集料的潔凈程度：天然砂以<0.075mm含量的百分數表示，石屑、機制砂以砂當量（適用于0-4.75mm）或亞甲藍值（適用于0-2.36mm或0-0.15mm）表示。砂當量SE砂當量用于測定細集料中所含粘土及雜質的含量，判定集料的潔凈程度，對集料中粒徑

34、<0.075mm的礦粉、細砂與“泥土”加以區(qū)別。砂當量值越大，表明在<0.075mm部分所含的礦粉和細砂比例越高。 砂當量 SE砂當量甲基藍值MB “甲基藍值MB”用于判別人工砂中所含粒徑<0.075mm顆粒，是泥土還是與被加工母巖化學成分相同的石粉。“甲基藍值MB”的測定：將2.36mm的人工砂試樣200g與500mL水持續(xù)攪拌形成懸浮液，在懸浮液中加入5mL甲基藍溶液，攪拌1min后，用玻璃棒沾取一滴懸浮液，滴于濾紙上，觀察沉淀物周圍是否出現色暈，重復這個過程，直至沉淀物周圍出現約直徑1mm的穩(wěn)定的淺藍色色暈，然后繼續(xù)進行攪拌和沾染試驗，至色暈可以持續(xù)5min。按下式計算

35、(精確至0.1)：甲基藍MB值 MB=V/G * 10MB甲基藍值(g/kg)，表示1kg人工砂試樣(0-2.36mm)所消耗的甲基藍克數；G試樣質量(g) ；V所加入的甲基藍溶液的總量 (mL) 。甲基藍MB值越小，表明粒徑0.075mm顆粒中石粉含量越高。 為了縮短試驗時間，可以采用甲基藍快速試驗：在懸浮液中一次加入30mL甲基藍溶液后持續(xù)攪拌8min后，用玻璃棒沾取一滴懸浮液，滴于濾紙上，觀察沉淀物周圍是否出現明顯色暈：若沉淀物周圍出現明顯色暈，則判定甲基藍快速試驗為合格；若沉淀物周圍未出現明顯色暈，則判定甲基藍快速試驗為不合格。注意問題：甲基藍試驗適于較細的集料，不適于>4.75

36、mm以上的集料。由于集料吸附亞甲藍需要一定的時間才能完成，色暈可能出現又消失。為此，需要每隔1min進行一次色暈試驗，連續(xù)5次出現色暈方為有效。（2）泥塊含量泥塊含量是指細集料中原尺寸>1.18mm，但經水浸洗、手捏后尺寸<0.6mm的顆粒含量。集料中的泥塊主要以三種類型存在：由純泥組成的團塊； 由砂、石屑與泥組成的團塊； 包裹在集料顆粒表面的泥。二、細集料技術性質檢驗三、細集料的技術要求根據GB/T14684-2001建筑用砂，將建筑用砂按技術要求分為、級。 細集料技術要求 技 術 指 標技 術 要 求 級 級 級人工砂 壓碎指標 （%） <202530甲基藍試 驗MB值&

37、lt;1.4或合格石粉含量(%) <3.05.07.0泥塊含量(%) <01.02.0MB值1.4或不合格石粉含量(%) <1.03.05.0泥塊含量(%) <01.02.0天然砂含泥量（按質量計），%<1.0<3.0<5.0泥塊含量（按質量計）， %< 0<1.0<2.0有 害物 質含 量云母（按質量計），% ， <1.02.02.0輕物質（按質量計），% ，<1.01.01.0有機物含量（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸鹽含量（按SO3含量質量計）（%）<0.50.50.5氯化物（以氯離子質量計），% <0

38、.010.020.06堅固性天然砂(硫酸鈉溶液法)，質量損失， %， <8810密度與空隙率表觀密度>2500kg/m3；松散堆積密度>1350 kg/m3；空隙率<47%堿集料反應經堿集料反應試驗后，由砂制備的試件無裂縫、酥裂、膠體外溢等現象，在規(guī)定試驗齡期的膨脹率應小于0.01%。2.4 石灰技術性質及其試驗檢測石灰是一種古老而年輕的建筑材料。石灰是由石灰石、白云石或白堊等以碳素鈣為主要成分的巖石為原料，經煅燒得到的以CaO為主要成分的氣硬性無機膠凝材料。石灰是一種典型的氣硬性膠凝材料，就其硬化條件而言，石灰只能在空氣中硬化，也只能在空氣中保持并發(fā)展其強度。石灰原料

39、廣泛、工藝簡單、成本低廉，在公路工程中的應用面廣量大，在結構工程中配制建筑砂漿，在道路工程中作路基、軟基、墊層、及路面基層、底基層的原材料。 一、石灰的技術性質 生石灰主要技術性能要求：有效鈣鎂含量、產漿量、未消化殘渣含量、二氧化碳含量。消石灰主要技術性能要求：有效鈣鎂含量、游離水含量、細度等。 1. 有效氧化鈣和氧化鎂含量【有效鈣、鎂含量】是指游離的氧化鈣、氧化鎂，它不包括碳酸鈣、碳酸鎂中的鈣、鎂。石灰中氧化鈣的含量，以能溶解于蔗糖溶液中，并能與鹽酸作用生成蔗糖鈣的鈣含量占石灰原試樣的重量的百分率表示。有效鈣、鎂含量是石灰產生粘結性的有效成分，是判定石灰質量的主要指標。有效鈣鎂含量愈高，石灰

40、活性愈大，質量也愈好。按現行規(guī)程規(guī)定，有效CaO含量用中和滴定法測定，有效MgO含量用絡合滴定法測定。 2. 產漿量、未消化殘渣含量【產漿量】 指(1kg)(L)。單位L/kg?！疚聪瘹堅俊渴巧蚁?，未能消化而存留在5mm圓孔篩上的殘渣占試樣總量的百分率。殘渣主要是雜質及未完全轉化成石灰的石灰石等。未消化殘渣含量愈多，石灰質量愈差，故須加以限制。3. 二氧化碳含量【二氧化碳含量】是指生石灰或生石灰粉中的CO2含量占石灰總質量的百分率?？刂粕一蛏曳壑械腃O2含量，是為了檢測石灰石在煅燒時“欠火”造成產品中未分解完全的碳酸鹽的含量。CO2含量越高，即表示未分解完全的碳酸鹽含量越

41、高，則有效鈣鎂含量相對降低，導致石灰膠接性能下降。4. 游離水含量【游離水含量】指消石灰粉中化學結合水以外的含水量。 理論上，石灰中CaO消化用水量約是CaO質量的24%左右，而實際加水量一般是理論值的一倍左右，除結合水外，多余的水殘留在消石灰中，在石灰硬化過程中，這些水分蒸發(fā)引起體積顯著收縮，易出現干縮裂縫，從而影響其使用質量。 消石灰中游離水的測定方法:取試樣100g，置于搪瓷盤中，在100-105烘箱內烘干至恒重，冷卻至室溫稱量。烘干前后的質量差與干燥質量之比的百分率即為游離水含量。公路路面基層施工技術規(guī)范要求：消石灰中游離水含量4%，而建筑標準規(guī)定:消石灰粉中的游離水0.4-2%。二、

42、石灰的技術標準JTJ034-2000公路路面基層施工技術規(guī)范中將生石灰和消石灰分別劃分為三個等級（、），見表2-16（P92）。需要說明一點，這個標準低于現行的建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰技術標準 ，新規(guī)范及今后使用應嚴格按建筑石灰的技術標準執(zhí)行。三、石灰的技術指標檢測主要指有效鈣鎂含量檢測，比較簡單（不講）。水泥因此，我們主要學習通用水泥的技術性質及試驗檢測。通用硅酸鹽水泥的技術性質依據:GB175-2007通用硅酸鹽水泥（2008-06-01實施），包括物理性質、力學性質、化學性質。（一）物理性質（細度、標準稠度、凝結時間、安定性）1.細度（選擇性指標）細度的大小反映了水泥顆粒粗細

43、程度或水泥的分散程度，它對水泥的水化速度、水化需水量、和易性、放熱速度和強度的形成都有一定的影響。水泥顆粒愈細，水泥與水發(fā)生反應的表面積愈大，水化速度愈快，早期強度就愈高，因此水泥顆粒達到較高的細度是確保水泥品質的基本要求。但隨著水泥細度的提高，需水量隨之增加，水泥水化過程中產生的收縮變形明顯加大，且不易長期存放。同時，提高水泥細度必定加大粉磨投入，增加成本。因此，水泥細度應控制在合理范圍。技術指標：硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥的細度以比表面積表示，其比表面積300m2/kg；礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復合水泥的細度以篩余表示，其80um方孔篩篩余10%或45um篩余30%。檢測方法：比

44、表面積法、篩析法比表面積法：以單位質量水泥顆粒的總表面積的大小表示細度。篩析法：是水泥細度測定常用的方法，它以80um標準篩上存留量的多少來表示細度，操作方法又分水篩法和負壓篩法兩種，當兩種不同方法所得的結果有爭議時，以負壓篩法為準。 2.標準稠度 水泥標準稠度是指水泥凈漿對標準試桿沉入時所產生的阻力達到規(guī)定狀態(tài)所具有的水和水泥用量百分率。水泥和水之間的反應速度、作用結果不僅與水泥顆粒自身的礦物組成、顆粒細度等內因有關，還與加入水的混合比例密切相關。在進行凝結時間和安定性檢測時，不同品種的水泥需水量不同。因此，規(guī)定在標準試驗條件下達到統(tǒng)一試驗狀態(tài)即標準稠度，是測定水泥凝結時間和安定性等試驗檢測

45、結果具有可比性的基礎。也就是說水泥凝結時間和安定性檢測試驗中所用的水和水泥的拌合物必須是標準稠度狀態(tài)下的水泥凈漿。檢測方法：標準維卡儀法（試桿法）標準法即讓標準試桿沉入凈漿，當試桿沉入的距離正好離底板6±1mm時的水泥凈漿就是標準稠度的凈漿，此時的拌合用水量為該品種水泥標準稠度用水量。3. 凝結時間 檢測方法：標準維卡儀法（試針法）水和水泥混合后，從最初的可塑狀態(tài)逐漸成為不可塑狀態(tài)，要經歷一定的時間，水泥的凝結時間就是這種過程長短的一種定量的表示方法。它以標準試針沉入標準稠度水泥凈漿達到一定深度所需時間來表示，并分為初凝時間和終凝時間。初凝時間是指從水泥全部加入水中到水泥漿開始失去塑

46、性所需要的時間；終凝時間是指從水泥全部加入水中到水泥漿完全失去塑性所需要的時間。當標準試針沉入的距離正好離底板4±1mm時，認為水泥初凝；當標準試針沉入的距離正好離頂面<0.5mm時，認為水泥終凝。水泥凝結時間的長短對水泥砼的施工有著重要意義。初凝時間太短，不利于整個砼施工工序的正常進行；但終凝時間過長，又不利于砼結構的形成、模具的周轉，以及會影響到養(yǎng)護周期的長短等。因此，水泥凝結時間要求初凝時間不宜過短，終凝時間不宜過長。技術指標：硅酸鹽水泥初凝時間不小于45min，終凝時間不大于390min。普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復合硅酸鹽水

47、泥初凝時間不小于45min，終凝時間不大于600min。4.安定性安定性是一項表示水泥漿體硬化后是否發(fā)生不均勻體積變化的指標。水泥在凝結硬化過程中，總是伴隨著一定體積上的變化，這種變化如果輕微均勻，或發(fā)生在水泥完全失去塑性之前，將不會影響砼的質量。但如果水泥產生不均勻變形或在水泥硬化后變形較大，會使砼構件產生變形、膨脹，嚴重時造成開裂，從而影響砼質量，此時這種水泥稱為體積不安定的水泥（水泥體積安定性不良）。水泥體積安定性不良是由于水泥中某些有害成分造成的，如摻加石膏時帶入的SO3、水泥煅燒時殘存的游離氧化鎂或游離氧化鈣等，這些成分在水泥漿體硬化過程和硬化后會繼續(xù)與水或周圍的介質發(fā)生反應，反應后

48、形成的產物體積增大，引起水泥石內部的不均勻體積變化。當這種變化形成的應力超出水泥結構所能承受的極限時，將會給整個結構造成極為不利的影響，嚴重時引起結構的破壞。技術指標：沸煮法合格 檢測方法：沸煮法雷氏法（標準法）、試餅法（代用法），二者檢測結果有出入時，以雷氏夾法為準。需要說明：沸煮法是試件經過在水中沸煮的過程，觀察水泥是否存在安定性不良的問題。而這種過程只對由游離CaO是否造成的安定性問題有意義。因為沸煮過程可以對水泥中存在的游離CaO的熟化起到加速的作用，從而“刺激” 游離CaO所造成的不安定現象得以暴露；但對游離MgO卻達不到這種效果，MgO只有在壓蒸條件下，才會使其加速熟化程度，反映出

49、是否有安定性問題；同時，石膏的危害則需長期在水浸條件下才能表現出來。所以目前采用的安定性檢測方法只是針對游離CaO的影響，并未涉及游離MgO和石膏造成的安定性問題。因此規(guī)范通過對水泥中游離MgO和SO3的含量加以嚴格限制，以防止二者引起的安定性不良問題。（二）力學性質（強度、強度等級）1.強度水泥的力學性質主要指水泥的強度性質。強度是評價水泥強度等級的重要指標，同時也是水泥砼配合比設計的重要參數。水泥強度包括抗壓強度和抗折強度兩方面，強度除了與水泥自身熟料礦物組成和細度有關外，還與水灰比、試件制作方法、養(yǎng)護條件、養(yǎng)護時間密切相關。根據現行國標GB/T17671水泥膠砂強度檢驗方法中規(guī)定，水泥強

50、度檢驗是將水泥和標準砂以1:3的比例混合后，以水灰比0.5拌制成一組塑性膠砂，制成40*40*160mm標準試件，在標準條件下養(yǎng)護到規(guī)定的齡期，然后采用規(guī)定的方法測出抗折強度、抗壓強度。標準規(guī)定:火山灰水泥、粉煤灰水泥、復合水泥和摻火山灰質混合材料的普通水泥在進行膠砂強度檢驗時，其用水量按0.5水灰比和膠砂流動度不小于180mm來確定。當流動度小于180mm時，應以0.01的整倍數遞增的方法將水灰比調整至膠砂流動度不小于180mm。膠砂流動度試驗按GB/T2419進行。2.強度等級水泥的強度等級是根據標準膠砂試件，在規(guī)定齡期測定的抗壓強度和抗折強度來劃分的，不同品種不同強度等級的通用硅酸鹽水泥

51、，其不同齡期的強度應符合GB規(guī)定(見下表)。 根據現行標準GB175-2007通用硅酸鹽水泥規(guī)定：硅酸鹽水泥的強度等級分6級：42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R；R為早強型。普通硅酸鹽水泥的強度等級分4級：42.5、42.5R、52.5、52.5R； 礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復合水泥的強度等級分6級：、32.5、32.5R 、42.5、42.5R、52.5、52.5R。 （三）化學性質（有害成分、不溶物、燒失量）水泥的化學性質主要指對水泥物理力學性質造成不利影響的有害成分。為保證水泥的品質，要限定這些成分不能超出規(guī)定的限量，否則，意味著這些成分將對水泥性

52、能和質量會產生不利影響。1. 有害成分（游離氧化鎂、三氧化硫、堿含量）水泥中游離氧化鎂、三氧化硫或含堿量過高時，會對水泥的性能產生諸如體積安定性不良或堿集料反應等不利影響，必須限定這些有害成分的含量在一定范圍之內。技術指標： 堿含量（選擇性指標）：水泥中堿含量按Na2O+0.658K2O計算值表示。若使用活性集料，用戶要求提供低堿水泥時，水泥中的堿含量應0.60%或由買賣雙雙協商確定。三氧化硫：P、P.O、P.P、P.F、P.C 3.5%，P.S 4.0%。氧 化 鎂：P、P.O 5.0%，P.S、P.P、P.F、P.C 6.0%。2. 不溶物水泥中的不溶物來自原料中的粘土和氧化硅，由于煅燒不

53、良、化學反應不充分而未能形成熟料礦物，這些物質的存在將影響水泥的有效成分含量。標準規(guī)定：P.0.75% ,P.1.50% 3. 燒失量水泥煅燒不佳或受潮都會使水泥在規(guī)定溫度加熱時增加質量損失，表明水泥的品質受到不利因素的影響。標準規(guī)定：P.3.0% ,P.3.5% ；P.O 5.0%。（四）、判定規(guī)則：1、檢驗結果符合GB175-2007化學指標（不溶物、燒失量、氧化鎂、三氧化硫、氯離子含量）、凝結時間、安定性、強度的規(guī)定為合格品。2、檢驗結果不符合GB175-2007化學指標（不溶物、燒失量、氧化鎂、三氧化硫、氯離子含量）、凝結時間、安定性、強度中的任何一項技術要求為不合格品。 瀝青一、石油

54、瀝青的主要技術性質（粘滯性、延性、感溫性、粘附性、抗老化性及含蠟量）1.粘滯性瀝青質溫度表觀粘度粘度絕對粘度條件粘度條件粘度針入度、軟化點（1）針入度【針 入 度】是表征粘稠瀝青條件粘度的一種指標，在表示瀝青粘稠度大小的同時，針入度還用于瀝青標號的劃分。【針入度值】是在規(guī)定的溫度條件下，以規(guī)定質量的標準針經過規(guī)定的時間貫入瀝青試樣的深度，以0.1mm計。通常我國將這些試驗條件規(guī)定為：溫度25、標準針質量100g、貫入時間5s，所以記作P25，100g，5s。溫度25通常認為是熱拌瀝青砼的平均服務溫度。此外，針入度值的測定采用溫度還有5、15、30等。通過針入度試驗測得的針入度值愈大，表示瀝青愈

55、軟。實質上，針入度是測定瀝青稠度的一種指標，也就是說，稠度高的瀝青，其粘度也就愈高?！驹囼炞⒁鈫栴}】1).針入度試驗的三項關鍵性條件分別是溫度、測試時間、針的質量，如這三項條件控制不準，將嚴重影響試驗結果的準確性。 2).定期檢定標準針，不得使用針尖有損的標準針進行試驗，標準針在垂直貫入時，針與針之間，針與試樣皿邊緣之間的距離不得小于1厘米。試驗后標準針要用棉砂自上而下一擦到底（針尖向下）。3).試驗時，試樣表面不得有氣泡，若有氣泡可用明火將其消掉，或用嘴吹氣將氣泡吹至試驗皿壁外,以免影響結果的正確性。4).試驗時，試樣表面與標準針要恰好接觸上。5).重復性試驗必須在同一試驗室由同一試驗員在同一臺試驗儀器上完成，再現性試驗必須在兩個以上不同的試驗室，由各自的試驗人員采用各自的儀器并按相同的試驗方法完成。6)、對200號以上的瀝青，試驗時至少要用3根針，試驗后將3根針一并取出。（2）軟化點【軟化點】是瀝青達到規(guī)定條件粘度時的溫度。軟化點既是反映瀝青材料熱穩(wěn)定性的一個指標，也是瀝青條件粘度的一種表示方式。瀝青材料