砂石材料試驗(yàn)檢測(cè)

1、 第一節(jié) 砂石材料試驗(yàn)檢測(cè) 砂石材料是橋涵工程建筑中用量最大的一種建筑材料，它可以直接（或經(jīng)過加工）用在橋涵的垮工結(jié)構(gòu)中，也可以加工成各種尺寸的集料作為水泥混凝上的粗集料。 砂石材料包括天然的或經(jīng)人工軋制的石料、集料和砂。用于橋涵結(jié)構(gòu)中的砂石材料都應(yīng)具備一定的技術(shù)性質(zhì)，以適應(yīng)不同結(jié)構(gòu)的技術(shù)要求。一、石料 橋涵工程使用的石料制品有片石、塊石、粗料石和拱石等，主要用于砌體工程，如橋涵拱圈、墩臺(tái)、基礎(chǔ)、錐坡等。橋涵結(jié)構(gòu)物所用石料般有兩方面的要求：1石料制品的物理力學(xué)性質(zhì) 石料應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定的類別和標(biāo)號(hào)，石質(zhì)應(yīng)均勻、不易分化和無裂縫。石料力學(xué)性質(zhì)需測(cè)定時(shí)，用切石機(jī)或取芯機(jī)制取邊長(zhǎng)為50mm±

2、0.5mm的立方體，或直徑與高均為50mm± 0.5mm的圓柱體試件進(jìn)行單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)確定。在某些氣侯條件下，還必須測(cè)定抗凍性和堅(jiān)固性指標(biāo)。2石料制品規(guī)格和幾何尺寸要求 （1）片石：一般為爆破法開采的石塊，其厚度不應(yīng)小于15cm（卵形和薄片者不得使用）；用于鑲面的片石，表面應(yīng)比較平整、尺寸較大者應(yīng)稍作鑿整。 （2）塊石：形狀大致方正，上下面大致平整，厚度在2030cm，寬度一般為厚度的1.01.5 倍，長(zhǎng)度約為厚度的1.53.0倍。 （3）粗料石：外形大致方正，成六面體，厚度為2030cm，寬度為厚度的1.01.5倍，長(zhǎng)為厚度的2.54.0倍，其表面凹陷深度不大于2cm。 (4)拱

3、石：按設(shè)計(jì)要求采用粗料石或塊石，主要用于石拱橋的拱圈砌筑。3石料物理性質(zhì)試驗(yàn)方法 石料的物理、力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)應(yīng)依據(jù)我國(guó)現(xiàn)行公路工程石料試驗(yàn)規(guī)程（JTJ054-94），常規(guī)試驗(yàn)檢測(cè)包括以下幾個(gè)方面： (1)石料真實(shí)密度試驗(yàn) 石料的真實(shí)密度（簡(jiǎn)稱密度）是石料在規(guī)定條件（105±5烘干至恒重，溫度20）下，單位真實(shí)體積（不含孔隙的礦質(zhì)實(shí)體的體積）的質(zhì)量。“試驗(yàn)常用方法為“李氏比重瓶法”（見JTJ 05494T 0204-94），即將石料樣品粉碎磨細(xì)后，在105±5條件下烘至恒重，稱其質(zhì)量；然后在密度瓶中加水經(jīng)沸煮后，使水充分進(jìn)入閉口孔隙中，通過“置換法”測(cè)定其真實(shí)體積。已知真實(shí)體積

4、和質(zhì)量即可按式（2-1）求得真實(shí)密度?，F(xiàn)行試驗(yàn)法也允許采用“李氏密度瓶法”近似測(cè)定石料的真實(shí)密度。 以兩次試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值作為測(cè)定值，如兩次試驗(yàn)結(jié)果之差大于0.02g/cm3時(shí)，應(yīng)重新取樣進(jìn)行試驗(yàn)。 （2）石料毛體積密度試驗(yàn) 石料的毛體積密度是石料在規(guī)定條件下，單位毛體積（包括礦質(zhì)實(shí)體和孔隙的體積）的質(zhì)量。 試驗(yàn)方法采用“靜水稱量法”（JTJ 054-94/T 0205-94），即將規(guī)則石料在105±5至恒重，稱其質(zhì)量。然后使石料吸水24h，使其飽水后用濕毛巾揩去表面水，既可稱得飽和面干時(shí)的石料質(zhì)量。最后用靜水天平法測(cè)得飽和面干右料的水中質(zhì)量，由此可計(jì)算出石料的毛體積，并求得毛體

5、積密度。此外，現(xiàn)行試驗(yàn)法亦允許用“封蠟法”來測(cè)定毛體積密度。這兩種方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)。 組織均勻的巖石，其密度應(yīng)為3個(gè)試件測(cè)得結(jié)果之平均值；組織不均勻的巖石，密度應(yīng)記錄最大與最小值。3）石料孔隙率試驗(yàn) 石料的孔隙率是石料的孔隙體積占其總體積的百分率。 按以上方法求得石料的毛體積密度及密度后，用式（2-5）計(jì)算孔隙率，精確至1：(4) 石料吸水率試驗(yàn) 試驗(yàn)依據(jù)JTJ 054-94/T 0211-94),即將石料加工為規(guī)則試件，經(jīng)105±5烘干稱量后，在鋪有薄砂的盛水容器中，用分層逐漸加水的方法使石料中的空氣逐漸逸出，最后完全浸于水中任其自由吸水48h后，取出浸水試件，用濕紗布擦去試件表面

6、水分，立即稱其質(zhì)量。測(cè)得烘干至恒重的質(zhì)量和吸水至恒重的質(zhì)量，即可按式（2-6）求得吸水率。 組織均勻的試件，取3個(gè)試件試驗(yàn)結(jié)果的平均值作為測(cè)定值；組織不均勻的，則取5個(gè)試件試驗(yàn)結(jié)果的平均值作為測(cè)定值。（5）石料抗凍性試驗(yàn) 石料抵抗凍融循環(huán)的能力，稱為抗凍性?！笆峡箖鲂缘脑囼?yàn)方法采用直接凍融法（引自JTJ 054-94/T 0211-94），即：將石料加工為規(guī)則的塊狀試樣，在常溫條件下（20 2），采用逐漸浸水的方法，使開口孔隙吸飽水份，然后置于負(fù)溫（通常采用-15）的冰箱中凍結(jié)4h，最后在常溫條件下融解，如此為一凍融循環(huán)。經(jīng)過10、15、25或50次循環(huán)后，觀察其外觀破壞情況并加以記錄。采用

7、經(jīng)過規(guī)定凍融循環(huán)后的質(zhì)量損失百分率表征其抗凍性。4石料力學(xué)性能試驗(yàn)方法（1）石料單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)(JTJ054-94) 石料的單軸抗壓強(qiáng)度，是指將石料（巖塊）制備成50mm*50mm*50mm的正方體（或直徑和高度均為50mm的圓柱體）試件，經(jīng)吸水飽和后，在單軸受壓并按規(guī)定的加載條件下，達(dá)到極限破壞時(shí)，單位承壓面積的強(qiáng)度。試驗(yàn)時(shí)是用切石機(jī)或鉆石機(jī)從巖石試樣或巖芯中制取標(biāo)準(zhǔn)試件，用游標(biāo)卡尺精確地測(cè)出受壓面積，按規(guī)定方法浸水飽和后，放在壓力機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，加荷速率為0.51.0MPa/s。 取6個(gè)試件試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值作為抗壓強(qiáng)度測(cè)定值，如6個(gè)試件中的2個(gè)與其他4個(gè)的算術(shù)平均值相差3倍以上時(shí)，則取

8、試驗(yàn)結(jié)果相近的4個(gè)試件的算術(shù)平均值作為抗壓強(qiáng)度測(cè)定值。另外，有顯著層理的巖石，取垂直與平行于層理方向的試件各一組，取其強(qiáng)度平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。 （2）石料磨耗率試驗(yàn)?zāi)ズ男允鞘系挚棺矒?、剪切和摩擦等綜合作用的性能，用磨耗率來定量描述它。石料磨耗試驗(yàn)有兩種方法：我國(guó)現(xiàn)行試驗(yàn)規(guī)程（JTJ 054-94) 規(guī)定，石料磨耗試驗(yàn)以洛杉礬式試驗(yàn)法為標(biāo)準(zhǔn)方法。洛杉礬式磨耗試驗(yàn)又稱擱板式磨耗試驗(yàn)，該試驗(yàn)機(jī)是由一個(gè)直徑為711mm、長(zhǎng)為508mm的圓鼓和鼓中一個(gè)擱板所組成。試驗(yàn)用的試樣是按一定規(guī)格組成的級(jí)配石料，總質(zhì)量為5000g。當(dāng)試樣加入磨耗鼓的同時(shí)，加入12個(gè)鋼球，鋼球總質(zhì)量為5000g。，磨耗鼓以303

9、3r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于擱板的作用，可將石料和鋼球帶到高處落下。經(jīng)旋轉(zhuǎn)500次后，將石料試樣取出，用2mm圓孔篩篩去石屑，并洗凈烘干稱其質(zhì)量。取兩次平行試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值作為測(cè)定值，當(dāng)采用洛杉礬式方法時(shí)，兩次試驗(yàn)誤差應(yīng)不大于2，否則須重新試驗(yàn)。 二、結(jié)構(gòu)混凝土用粗集料1結(jié)構(gòu)混凝土對(duì)粗集料的技術(shù)要求（1）橋涵混凝土的粗集料，應(yīng)采用堅(jiān)硬的卵石或碎石，按產(chǎn)地、類別、加工方法和規(guī)格等不同情況，分批進(jìn)行檢驗(yàn)。（2）粗集料的顆粒級(jí)配，可采用連續(xù)級(jí)配或連續(xù)級(jí)配與單粒級(jí)配合使用。在特殊情況下，通過試驗(yàn)證明混凝土無離析現(xiàn)象時(shí)，也可采用單粒級(jí)。粗集料的級(jí)配范圍應(yīng)符合表2-2的要求。（3）粗集料最大

10、粒徑應(yīng)按混凝土結(jié)構(gòu)情況及施工方法選取，但最大粒徑不得超過結(jié)構(gòu)最小邊尺寸的1/4和鋼筋最小凈距的3/4；在二層或多層密布鋼筋結(jié)構(gòu)中，不得超過鋼筋最小凈距的1/2；同時(shí)最大粒徑不得超過100mm。泵送混凝土?xí)r的粗集料最大粒徑，除應(yīng)符合上述規(guī)定外，對(duì)碎石不宜超過輸送管徑的1/3；對(duì)于卵石不宜超過輸送管徑的1/2.5，同時(shí)應(yīng)符合混凝土泵制造廠的規(guī)定。（4）粗集料中雜質(zhì)含量不應(yīng)超過要求。（5）混凝土結(jié)構(gòu)物處于下表所列條件下時(shí)，應(yīng)對(duì)碎石或卵石進(jìn)行堅(jiān)固性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合表中的規(guī)定。 碎石和卵石堅(jiān)固性實(shí)驗(yàn)(JTJ 041-89)項(xiàng)次混凝土所處環(huán)境條件 在溶液中循環(huán)次試驗(yàn)后質(zhì)量損失不宜大于(%)1寒冷地區(qū)，

11、經(jīng)常處于干濕交替狀552嚴(yán)寒地區(qū)，經(jīng)常處于干濕交替狀態(tài)533混凝土處于干燥條件，但粗集料風(fēng)化或軟弱顆粒過多時(shí)5124混凝土處于干燥條件，但有抗疲勞、耐磨、抗沖擊要求高或標(biāo)號(hào)大于40號(hào)55 (7)當(dāng)對(duì)粗集料石質(zhì)抗壓強(qiáng)度有爭(zhēng)議或有嚴(yán)格要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行石質(zhì)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，其方法：見本節(jié)一、石料。2粗集料常規(guī)試驗(yàn)檢測(cè)方法在粗集料各項(xiàng)試驗(yàn)中，我們應(yīng)按JTJ 058-94中T0301-94的取樣方法進(jìn)行取樣，使得所用試樣具有代表性，每項(xiàng)目所需碎石或卵石的最少取樣數(shù)量亦需根據(jù)T0301-94的規(guī)定數(shù)量進(jìn)行。(1) 粗集料篩分試驗(yàn)將一定重量的烘干或風(fēng)干試樣，按篩孔大小順序過篩）測(cè)定各篩上的篩余量，精確到試樣總量的

12、0.1，然后計(jì)算如下指標(biāo)：分計(jì)篩余百分率：各號(hào)篩上的篩余量除以試樣總量的百分率，精確至0.1%。累計(jì)篩余百分率：該號(hào)篩上分計(jì)篩余百分率與大于該號(hào)篩的各號(hào)篩上的分計(jì)篩余百分率之總和，精確至0.1。根據(jù)各篩的累計(jì)篩余百分率，評(píng)定該試樣的顆粒級(jí)配。各號(hào)篩的通過百分率為該號(hào)篩的累計(jì)篩余百分率與100的差值，精確至0.1。(2)粗集料的表觀密度試驗(yàn)粗集料的表觀密度（簡(jiǎn)稱視密度）是在規(guī)定條件（105 5烘干至恒重）下，單位表觀體積（包括礦質(zhì)實(shí)體和閉口孔隙的體積）的質(zhì)量。粗集料表觀密度測(cè)定方法是按公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程（JTJ 058-94）規(guī)定采用靜水?法，具體做法是將已知質(zhì)量的干燥粗集料裝在金屬吊籃中浸水

13、24h使開口孔隙吸飽水，然后在靜水天平上稱出飽水后粗集料在水中的質(zhì)量，按排水法可計(jì)算出包括閉口孔隙在內(nèi)的體積。根據(jù)粗集料的質(zhì)量和表觀體積即可按下式計(jì)算出表觀密度。以兩次試驗(yàn)結(jié)果之算術(shù)平均值作為測(cè)定值，如兩次結(jié)果之差值大于20kg/m 時(shí)，應(yīng)重新取樣進(jìn)行試驗(yàn)；對(duì)顆粒材質(zhì)不均勻的試樣，如兩次試驗(yàn)結(jié)果之差值超過規(guī)定時(shí)，可取四次測(cè)定結(jié)果的算術(shù)平均值作為測(cè)定值。（3）粗集料含水率試驗(yàn)粗集料中所含水分的質(zhì)量占集料干燥質(zhì)量的百分比即為粗集料含水率。根據(jù)公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程（JTJ 058-94），具體做法是：將一定重量的試樣置于干凈的容器中，稱量試樣和容器的總質(zhì)量（m1 ）并烘干至恒重，取出試樣；冷卻后稱取

14、試樣與容器的總質(zhì)量（m2）。以兩次試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值作為測(cè)定值。(4) 粗集料毛體積密度試驗(yàn)粗集料毛體積密度是在規(guī)定的條件下，單位毛體積（包括礦質(zhì)實(shí)體、閉口孔隙和開口孔隙）的質(zhì)量。在測(cè)定表觀密度的同時(shí)，經(jīng)24h飽水后，用濕毛巾擦干而求得飽和面干質(zhì)量，然后用排水法求得在水中的質(zhì)量，按此測(cè)得集料質(zhì)量和飽和面干體積，按下式求出粗集料毛體積密度。精確至：10kg/m3。（5）粗集料堆積密度、振實(shí)密度及空隙率試驗(yàn)粗集料的堆積密度由于顆粒排列的松緊程度不同）又可分為自然堆積密度與振實(shí)堆積密度。粗集料的堆積密度是將干燥的粗集料裝人規(guī)定容積的容量筒來測(cè)定的。、自然堆積密度是按自然下落方式裝樣而求得的單位體積

15、的質(zhì)量；振實(shí)堆積密度是用振搖方式裝樣而求得的單位體積的質(zhì)量?？障堵? 粗集料空隙率是集料試樣在自然堆積（或緊密堆積）時(shí)的空隙占總體積的百分率。試驗(yàn)根據(jù)公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程（JTJ 058-94）,即：取1份烘干或風(fēng)干試樣，用平頭鐵鍬鏟起試樣，使石子自由落人容量筒內(nèi)，裝滿后稱取試樣和容量筒總重（m2），若測(cè)振實(shí)密度，將裝滿試樣的容量筒放在振動(dòng)臺(tái)上，振動(dòng)23min，或分三層裝料，裝完每一層在筒底墊放一根圓鋼筋，左右顛擊地面各25下，最后刮平填滿，稱取試樣和容量筒總重（m2)，按下面方法進(jìn)行計(jì)算。堆積密度堆積密度和振實(shí)密度）按下式計(jì)算，精確至：10kg/m3 。以兩次結(jié)果的算術(shù)平均值作為測(cè)定值?？障?/p>

16、率n 按式計(jì)算，精確至1。(6)粗集料壓碎值試驗(yàn)試驗(yàn)時(shí)（見JTJ 058-94），將1216mm的集料試樣，先用一個(gè)容積1767 的標(biāo)準(zhǔn)量筒,分三層裝料并用標(biāo)準(zhǔn)的方法夯實(shí)，確定試驗(yàn)時(shí)所需集料的數(shù)量。然后按此確定的集料試樣，用標(biāo)準(zhǔn)夯實(shí)法分三層裝人壓碎值測(cè)定儀的鋼質(zhì)圓筒內(nèi)，每層用夯棒夯25次，最后在碎石上再加一壓頭。將試模移于壓力機(jī)上，于10min內(nèi)加荷至400kN、使壓頭勻速壓人筒內(nèi)，部分集料即被壓碎為碎屑，測(cè)定通過3篩孔的碎屑的質(zhì)量占原集料總質(zhì)量的百分率，稱為壓碎值。以兩次平均試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值作為測(cè)定值。（7）集料堿活性試驗(yàn) 水泥混凝土中水泥的堿與某些堿活性集料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可引起混凝土產(chǎn)

17、生膨脹、開裂，甚至破壞，這種化學(xué)反應(yīng)稱為堿一集料反應(yīng)（Allkali一aggregate reaction 簡(jiǎn)稱AAR）。 近年來，我國(guó)水泥含堿量的增加、水泥用量的提高以及含堿外加劑的普遍應(yīng)用，增加了堿一集料反應(yīng)破壞的潛在危險(xiǎn)，因此，對(duì)混凝土用砂石料的堿活性問題、必須引起重視。當(dāng)水泥混凝上中堿含量較高財(cái)，應(yīng)采用下列方法鑒定集料與堿發(fā)生潛在有害反應(yīng)，即水泥混凝土堿一硅酸鹽反應(yīng)和堿一硅酸反應(yīng)的可能性。用巖相法檢驗(yàn)（JTJ 058-94/T 0324-94）確定哪些集料可能與水泥中的堿發(fā)生用砂漿長(zhǎng)度法檢驗(yàn)（JTj 058-94/T 0324-94）集料產(chǎn)生有害反應(yīng)的可能性。 三、結(jié)構(gòu)混凝土用細(xì)集料

18、1.結(jié)構(gòu)混凝土對(duì)細(xì)集料的技術(shù)要求(1)橋涵混凝上的細(xì)集料，一般應(yīng)采用級(jí)配良好、質(zhì)地堅(jiān)硬、顆粒潔凈的河砂或海砂，河砂和海砂不易得到時(shí)，也可用山砂或用硬質(zhì)巖石加工的機(jī)制砂。各類砂應(yīng)分批檢驗(yàn)（各項(xiàng)指標(biāo)合格時(shí)方可采用。 （2）砂的篩分析應(yīng)符合下列規(guī)定：砂的分組見下表 砂的分組（JTJ 041-89）砂組粗砂中砂細(xì)砂特細(xì)砂細(xì)度模數(shù)3.73.13.02.32.21.61.50.7平均粒徑(mm)>0.50.50.350.350.250.250.15砂的級(jí)配應(yīng)符合下表中任何一個(gè)級(jí)配區(qū)所規(guī)定的級(jí)配范圍。 砂的分區(qū)及級(jí)配范圍（CECS 40:92)篩孔尺寸(mm)級(jí)配區(qū)篩孔尺寸(mm)級(jí)配區(qū)I區(qū)II區(qū)II

19、I區(qū)I區(qū)II區(qū)III區(qū)累計(jì)篩余(%)累計(jì)篩余(%)10.000000.638571704140162.001001001000.3159580927085552.503552501500.161009010091100901.2565355010250（3）砂中雜質(zhì)的含量應(yīng)通過試驗(yàn)測(cè)定，其最大含量不宜超過規(guī)定要求。（4）采用機(jī)制砂或山砂時(shí)，或所采用河砂或海砂的軟弱顆粒較多時(shí)，應(yīng)進(jìn)行壓碎指標(biāo)試驗(yàn)。對(duì)30號(hào)以上的混凝土和要求抗凍、抗?jié)B的混凝土，砂的壓碎指標(biāo)不應(yīng)大于35 ；對(duì)30號(hào)以下的混凝土，砂的壓碎指標(biāo)不應(yīng)大于50。（5）當(dāng)對(duì)河砂或海砂的堅(jiān)固性有懷疑時(shí)，應(yīng)用硫酸鈉進(jìn)行堅(jiān)固性試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)循環(huán)5次，

20、砂的總質(zhì)量損失不應(yīng)大于10。2細(xì)集料常規(guī)試驗(yàn)檢測(cè)方法（1）細(xì)集料篩分試驗(yàn)（JTJO58-94）砂的級(jí)配是砂各級(jí)粒徑顆粒的分配情況，可通過砂的篩分試驗(yàn)確定。試驗(yàn)時(shí)取500g烘干試樣，在一整套標(biāo)準(zhǔn)篩上進(jìn)行篩分，分別求出試樣存留在各篩上的質(zhì)量，然后按粗集料篩分試驗(yàn)中所述方法求出各篩的分計(jì)篩余百分率、累計(jì)篩余百分率、通過百分率，按下式求細(xì)度模數(shù)并畫出級(jí)配圖形。 （2）細(xì)集料表觀密度檢驗(yàn)（JTJ 058-94） 細(xì)集料表觀密度的檢驗(yàn)通常有二種方法： 標(biāo)準(zhǔn)法：取烘干試樣約300g,裝人盛有半瓶冷開水的容量瓶中，充分排除氣泡并靜置24h后，滴人水，使水面與瓶頸刻度線齊平，稱總質(zhì)量叫，再稱出容量瓶與只加與瓶頸

21、刻度線齊平的水的總質(zhì)量(m2)以兩次試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值作為測(cè)定值,如兩次結(jié)果之差值大于20kg/m3時(shí),應(yīng)重新取樣進(jìn)行試驗(yàn)。李氏比重瓶法：稱取烘干試樣50g，徐徐裝人已有體積為V1冷開水的李氏瓶中，充分排除氣泡并靜置約24h后，記錄瓶中水面升高后的體積（V2），表觀密度按式（2-20）計(jì)算，精確至10 kg/m3 : 以兩次試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值作為測(cè)定值, 如兩次結(jié)果之差值大于20 時(shí)，應(yīng)重新取樣進(jìn)行試驗(yàn)。 （3）細(xì)集料堆積密度、緊裝密度與空隙率檢驗(yàn)（JTJ058-94）堆積密度檢驗(yàn)時(shí)取試樣2份，用漏斗或鋁制料勺，將它徐徐裝人容量筒（漏斗出料口或料勺距容量筒筒口不應(yīng)超過50mm），直至試樣裝滿并超出容量筒筒口，然后用直尺將多余的試樣沿筒口中心線向兩個(gè)相反方向刮平，稱取質(zhì)量（m1）。緊裝密度檢驗(yàn)時(shí)取試樣1份，分二層裝人容量筒。裝完一