砂石材料试验指导乣？.doc

道路建筑材料试验指导书

—— 砂、石材料试验

王国忠 编

内蒙古农业大学道桥教研室
二OO六年五月
目 录

目录………………………………………………………………………………………………… 1
1、细集料表观密度试验（容量瓶法）………………………………………………………………2
2、细集料堆积密度及紧装密度试验…………………………………………………………………3
3、细集料筛分试验……………………………………………………………………………………4
4、粗集料密度及吸水率试验（网篮法）……………………………………………………………7
5、粗集料筛分试验…………………………………………………………………………………10

1、细集料表观密度试验（容量瓶法）（JGJ 058 T0328—2000）
（一）目的与适用范围
测定砂的表观相对密度和表观密度。
（二）仪器设备
（1）天平：称量1kg，感量不大于1g。
（2）容量瓶：500mL。
（3）烘箱：能控温在105℃±5℃
（4）烧杯：500mL。
（5）蒸馏水。
（6）其它：干燥器、浅盘、铝制料勺、温度计等。
（三）试验准备
将缩分至650g左右的试样在温度为105℃±5℃ 的烘箱中烘干至恒重，并在干燥器内冷却至室温，分成两份备用。
（四）试验步骤
(1)称取烘干的试样约300g（m0），装入盛有半瓶蒸馏水的容量瓶中。
(2)摇转容量瓶，使试样在水中充分搅动以排除气泡，塞紧瓶塞，静置24h左右，然后用滴管添水，使水面与瓶颈刻度线平齐，再塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称其总质量(m1)。
(3)倒出瓶中的水和试样，将瓶的内外表面洗净，再向瓶内注入与水温相差不超过2℃的蒸馏水至瓶颈刻度线，塞紧瓶塞,擦干瓶外水分,称其总质量(m2)。
(五)结果整理
(1)砂的表观相对密度按式(试1—1)计算至小数点后3位。

(试1—1)
式中：Υa——砂的表观相对密度，无量纲；
m 0—— 试样的烘干质量(g)；
m 1—— 水及容量瓶总质量（g）；
m 2—— 试样、水及容量瓶总质量（g）；
（2）表观密度ρa按式（试1-2）计算，准确至小数点后3位。
ρa = Υa ×ρT 或 ρa = （Υa- at）×ρW (试1—2)
式中： ρa —— 砂的表观密度（g/cm3）；
ρW —— 水在4℃时的密度取1000kg/m3 ；
at —— 试验时的水温对水的密度影响的修正系数，按试表1-1取用；
ρT —— 试验温度T时水的密度，按试表1-1取用（g/cm3）；
试表1-1 不同水温时水的密度ρT 及水温修正系数at
水温（℃）
15
16
17
18
19
20
水的密度ρT（g/cm3）
0.99913
0.99897
0.99880
0.99862
0.99843
0.99822
水温修正系数at
0.002
0.003
0.003
0.004
0.004
0.005
水温（℃）
21
22
23
24
25

水的密度ρT（g/cm3）
0.99802
0.99779
0.99756
0.99733
0.99702

水温修正系数at
0.005
0.006
0.006
0.007
0.007

以两次平行试验结果的算术平均值作为测定值，如两次结果之差值大于0.001 g/cm3时，应重新取样进行试验。

2、细集料堆积密度试验（JTJ 058 T-331-94）
(一)目的和适用范围
测定砂自然状态下堆积密度、紧装密度及空隙率。
(二)仪器设备
1．台秤：称量5kg，感量5g。
2．容量筒：金属制，圆筒形， 内径108mm，净高109mm，
筒壁厚5mm，容积为1L。
3. 漏斗(见试图1—1)。
4．烘箱：能使温度控制在（105±5）℃。
5．直尺、浅盘等。
(三) 试验准备 试图1-1 标准漏斗(尺寸单位：mm)
用浅盘装试样约5kg，在温度为(105±5)℃的烘箱中烘 1-漏斗；2- 20mm管子；3—活动门；
干至恒量，取出并冷却至室温，分成大致相等的两份备用。 4-筛； 5-金属量筒
注：试样烘干后如有结块，应在试验前捏碎。
容量筒容积的校正方法：以温度为(20±5)℃的洁净水装满容量筒，用玻璃板沿筒口滑移，使其紧贴水面并擦干筒外壁水分，然后称量，用下式计算筒的容积 V：
V = mˊ2 - mˊ1 (L) (试l—3)
式中：mˊl——容量筒和玻璃板总质量(kg)；
mˊ2——容量筒、玻璃板和水总质量(kg)。
(四) 试验步骤
1．堆积密度：取试样2份，用漏斗或铝制料勺，将它徐徐装入容量筒(漏斗出料口或
料勺距容量口不应超过50mm)，直至试样装满并超出容量筒筒口，然后用直尺将多余的试样沿筒口中心线向两个相反方向刮平，称取质量(m1)。
2．紧装密度：取试样l份,分两层装入容量筒,装完一层后，在筒底垫放一根直径为lOmm的钢筋，将筒按住，左右交替颠击地面各25下，然后再装入第二层，第二层装满后用同样方法颠实(但筒底所垫钢筋的方向应与第一层放置方向垂直)，二层装完并颠实后，加料直至试样超出容量筒筒口，然后用直尺将多余的试样沿筒口中心线向两个相反方向刮平，称其质量(m2)。
(五)结果整理
堆积密度ρ(kg／m3)及紧装密度ρˊ(kg／m3)分别按下式计算，精确至于lOkg／m3。
(试1—4)
(试1—5)

式中：m0 —— 容量筒的质量(kg)；
m1 —— 容量筒和堆积密度砂总量(kg)；
V —— 容量筒的容积(L)。
以两次试验结果的算术平均值作为测定值。
(试1—6)

试中：ρ——砂的堆积或紧装密度(kg／m3)；
ρ——砂的表观密度(kg／m3)。

3、细集料筛分试验（JTJ 058 T0327—2000）
（一）目的与适用范围
测定细集料（天然砂、人工砂、石屑）的颗料级配及粗细程度。
（二）仪器设备
(1)标准筛：对水泥混凝土用砂为孔径10mm、5mm、2.5mm的圆孔筛和孔径1.25mm、0.63mm、0.135mm、0.16mm的方孔筛；对沥青路面用砂为孔径4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm的方孔筛。
(2)天平：称量1000g，感量不大于0.5g。
(3)摇筛机。
(4)烘箱：能控温在105±5℃ 。
(5)其它：浅盘和硬、软毛刷等。
(三) 试验准备
将试样通过10mm(圆孔筛)或9.5mm(方孔筛)筛，并算出其筛余百分率。然后在潮湿状态下充分拌匀，用四分法缩分至每份不少于550g的试样两份，在(105±5)℃的烘箱中烘干至恒重，冷却至室温后备用。
(四) 试验步骤
1．水泥混凝土用砂，按下列步骤筛分。
(1)准确称取烘干试样约500g(m1)，准确至0.5g，置于套筛的最上一只筛，将套筛装入摇筛机，摇筛约10min，然后取出套筛，再按筛孔大小顺序，从最大的筛号开始，在清洁的浅盘上逐个进行手筛，直到每分钟的筛出量不超过筛上剩余量的1％时为止，将筛出通过的颗粒并人下一号筛，和下一号中的试样一起过筛，按此顺序进行，直到各号筛全部筛完为止。
(2)称量各筛筛余试样的质量，精确0.5g。所有各筛的分计筛余量和底盘中剩余量的总量与筛分前的试样总量相比，其相差不得超过1％。
2．沥青路面用细集料(天然砂、人工砂、石屑)，按下列步骤筛分。
(1)准确称取烘干试样约500g(m1)，准确至0.5g。
(2)将试样置一洁净容器中，加入足够数量的洁净水，将集料全部盖没。
(3)用搅棒充分搅拌集料，使集料表面洗涤干净，使细粉悬浮在水中，但不得有集料从水中溅出。
(4)用1.18mm筛及0.075mm筛组成套筛。仔细将容器中混有细粉的悬浮液徐徐倒出，经过套筛流人另一容器中，但不得将集料倒出。
(5)重复第二步至第四步步骤，直至倒出的水洁净为止。
(6)将容器中的集料倒人搪瓷盘中，用少量水冲洗，使容器上沾附的集料颗粒全部进入搪瓷盘中。将筛子反扣过来，用少量的水将筛上的集料冲洗人搪瓷盘中。操作过程中不得有集料散失。
(7)将搪瓷盘连同集料一起置于105±5℃烘箱中烘干至恒重，称取干燥集料试样的总质量(m2)，准确至0.1％。m1与m2之差即为通过0.075mm部分。
(8)将全部要求筛孔组成套筛(但不需0.075mm筛)，将已经洗去小于0.075mm部分的干燥集料置于套筛上(一般为4.75mm筛)，将套筛装入摇筛机，摇筛约10min，然后取出套筛，再按筛孔大小顺序，从最大的筛号开始，在清洁的浅盘上逐个进行手筛，直至每分钟的筛出量不超过筛上剩余量的1％时为止，将筛出通过的颗粒并人下一号筛，和下一号筛中的试样一起过筛，这样顺序进行，直到各号筛全部筛完为止。
(9)称量各筛筛余试样的质量，精确0.5g，所有各筛的分计筛余量和底盘中剩余量的总质量与筛分前后试样总量m2相比，相差不得超过1％。
(五)结果整理
(1)分计筛余百分率
各号筛的分计筛余百分率为各号筛上的筛余量除以试样总量(m1)的百分率,准确至0.1％。对沥青路面细集料而言，0.15mm筛下部分即0.075mm的分计筛余，由上述第七步测得的m1与m2之差即为小于0.075mm的筛底部分。
(2)累计筛余百分率
各号筛的累计余百分率为该号筛及大于该号筛的各号筛的分计筛余百分率之和，准确至0.1%。
(3)质量通过百分率。
各号筛的质量通过百分率等于100减去该号筛的累计筛余百分率，准确至0.1%。
(4)根据各筛的累计筛余百分率或通过百分率，绘制级配曲线。
(5)对水泥混凝土用砂，按式（试1-7）计算细度模数，准确至0.01。
(试1-7)
式中： MX ——砂的细度模数；
A0.16 , A0.315 ,…，A5——分别为0.16mm、0.315mm、……、5mm各筛上的累计筛余百
分率（%）。
(6)对沥青路面及各种路面的基层、底基层用砂，按式（试1-8）计算细度模数，准确至0.01。
(试1-8)

式中： MX ——砂的细度模数；
A0.15 , A0.3 ,…，A4.75——分别为0.15mm、0.3mm、……、4.75mm各筛上的累计筛余
百分率（%）。
(7)应进行两次平行试验，以试验结果的算术平均值作为测定值。如两次试验所得的细度模数之差大于0.2，应重新进行试验。

4、粗集料密度及吸水率试验（网篮法）（JTJ 058 T034—2000）
(一)目的与适用范围
本方法适用于测定碎石、砾石等各种粗集料的表观相对密度、表干相对密度、毛体积相对密度、表观密度、毛体积密度以及粗集料的吸水率。
(二)仪器设备
(1)天平或浸水天平：可悬挂吊篮测定集料的水中质量，称量应满足试样数量称量要求，感量不大于最大称量的0.05％。
(2)吊篮：耐锈蚀材料制成，直径和高度为150mm左右，四周及底部用1～2mm的筛网编制或具有密集的孔眼。
(3)溢流水槽：在称量水中质量时能保持水面高度一定。
(4)烘箱：能控温在105℃±5℃ 。
(5)温度计。
(6)标准筛。
(7)盛水容器(如搪瓷盘)。
(8)其它：刷子、毛巾等。
(三)试验准备
(1)将取来的试样用4.75mm(方孔筛)或5mm(圆孔筛)标准筛过筛，用四分法缩分至要求的质量，分两份备用。对沥青路面用粗集料，应对不同规格的集料分别测定，不得混杂，所取的每一份集料试样应基本上保持原有的级配。
(2)经缩分后供测定密度和吸水率的粗集料质量应符合试表l—2的规定。
(3)将每一份集料试样浸泡在水中，仔细洗去附在集料表面的尘土和石粉，经多次漂洗干净至水清澈为止。清洗过程中不得散失集料颗粒。

试表1-2 测定密度所需要的试样最小质量
公称最大粒径mm）
圆孔筛
10
16
20
25
31.5
40
63
80
方孔筛
9.5
16
19
26.5
31.5
37.5
63
75
每一份试样的最小质量（kg）
1
1
1
1.5
1.5
2
3
3
(四)试验步骤
(1)取试样一份装入干净的搪瓷盘中，注入洁净的水，水面至少应高出试样2cm，轻轻搅动石料，使附着石料上的气泡逸出。在室温下保持浸水24h。
(2)将吊篮挂在天平的吊钩上，浸入溢流水槽中，向溢流水槽中注水水面高度至水槽的溢流孔为止，将天平调零。
(3)调节水温在15～25℃范围内。将试样移人吊篮中。溢流水槽中的水面高度由水槽的溢流孔控制，维持不变。称取集料的水中质量(m w)。
(4)提起吊篮，稍稍滴水后，将试样倒人浅搪瓷盘中，或直接将粗集料倒在拧干的湿毛巾上。注意不得有颗粒丢失，或有小颗粒附在吊篮上。稍倾斜搪瓷盘,用毛巾吸走漏出的自由水。用拧干的湿毛巾轻轻擦干颗粒的表面水，至表面看不到发亮的水迹，即为饱和面干状态。当粗集料尺寸较大时，可逐颗擦干。注意拧毛巾时不要太用劲，防止拧得太干。擦颗粒的表面水时,既要将表面水擦干，又不能将颗粒内部的水吸出。整个过程中不得有集料丢失。
(5)立即在保持表干状态时，称取集料的表干质量（m f）。
(6)将集料置于浅盘中，放入105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重。取出浅盘，放在带盖的容器中冷却至室温，称取集料的烘干质量（ma）。
(7)对同一规格的集料应平行试验两次，取平均值作为试验结果。
（五）结果整理
(1)表观相对密度Υa 、表观相对密度Υs 、 毛体积相对密度Υh 按式（试1-9）、（试1-10）、（试1-11）计算至小数点后3位。

（试1-9）

（试1-10）

（试1-11）

式中：Υa ——集料的表观相对密度，无量纲；
Υs ——集料的表干相对密度，无量纲；
Υh ——集料的毛体积相对密度，无量纲；
m a ——集料的烘干质量（g）；
m f ——集料的表干质量（g）；
m w ——集料的水中质量（g）。
(2) 集料的吸水率以烘干试样为基准，按式（试1-12）计算，准确至0.01%。

（试1-12）

式中：Wx ——粗集料的吸水率（%）。
(3) 粗集料的表观密度（视密度）ρa 、表干密度ρs 、毛体积密度ρh ,按式（试1-13）、（试1-14）、（试1-15）计算，准确至小数点后3位。不同水温条件下测量的粗集料表观密度需进行水温修正，不同试验温度下水的密度ρT 及水的温度修正系数aT 如试表1-10所列,此表适用于在15—25℃测定的情况。
ρa = Υa × ρT 或 ρa =（Υa — a T ）×ρw （试1-14）
ρs = Υs × ρT 或 ρs =（Υs — a T ）×ρw （试1-15）
ρh = Υh × ρT 或 ρh =（Υh — a T ）×ρw （试1-16）

式中：ρa ——粗集料的表观密度（g/cm3）；
ρs ——粗集料的表干密度（g/cm3）；
ρh ——粗集料的毛体积密度（g/cm3）；
ρT ——试验温度T时水的温度，按试表1-3取用（g/cm3）；
a T ——试验温度T时水温修正系数；
ρW ——水在4℃时的密度（1.00g/cm3）。

试表1-3 不同水温时水的密度ρT 及水温修正系数
水温（℃）
15
16
17
18
19
20
水的密度ρˊr(g/cm3)
0.99913
0.99897
0.99880
0.99862
0.99843
0.99822
水温修正系数a T
0.002
0.003
0.003
0.004
0.004
0.005
水温（℃）
21
22
23
24
25

水的密度ρˊr(g/cm3)
0.99802
0.99779
0.99756
0.99733
0.99702

水温修正系数a T
0.005
0.006
0.006
0.007
0.007

重复试验的精密度，对表观相对密度，表干相对密度，毛体积相对密度，两次结果相差不得超过0.02，对吸水率不得超过0.2%。

5、粗集料筛分试验（JGJ 058 T0302—2000）
（一）目的与适用范围
测定粗集料（碎石、砾石、矿渣等）的颗粒级配。
（二）仪器设备
1、试验筛：根据需要选用规定的标准筛。
2、天平或台秤：感量不大于试样质量的0.1%。
3、其它：盘子、铲子、毛刷等。
（三）试验准备
将来料用分料器或四分法缩分至试表1-4要求的试样所需量，风干后备用。每种试样准备两份，分别供水洗法和干筛法筛分使用。对水泥混凝土用集料，如果没有要求，也可不进行水洗，只进行干筛筛分。根据需要可按要求的集料最大粒径的筛孔尺寸过筛，除去超粒径部分颗粒后，再进行筛分。
试表1-4 筛分用的试样质量
公称最大粒径(mm）
方孔筛
75
63
37.5
31.5
26.5
19
16
9.5
4.75
圆孔筛
80
63
40
31.5
25
20
16
10
5
试样质量不少于(kg)
10
8
1
5
4
2.5
2
1
0.5
(四) 试验步骤
1．用水洗法测定集料中小于0.075mm的细粉部分质量。
(1)取一份试样，将试样置105℃±5℃烘箱中烘干至恒重，称取干燥集料试样的总质量(m1)，准确至0.1％。
注：恒重系指相邻两次称量间隔时间大于3h的情况下，前后两次称量之差小于该项试验所要求的称量精密度(下同)，通常不少于6h。
(2)将试样置一洁净容器中，加入足够数量的洁净水，将集料全部盖没。
(3)用搅棒充分搅动集料，使集料表面洗涤干净，使细粉悬浮在水中，但不得破碎集料或有集料从水中溅出。
(4)根据集料粒径大小选择组成…组套筛，其底部为0.075mm标准筛，上部为2.36mm或4.75mm筛。仔细将容器中混有细粉的悬浮液倒出，经过套筛流入另一容器中，尽量不致将粗集料倒出，损坏标准筛筛面。
注：不可直接倒至0.075mm筛上，以免集料掉出损坏筛面。
(5)重复(2)-(4)步骤，直至倒出的水洁净为止。
(6)将套筛的每个筛子上的集料及容器中的集料全部回收在一个搪瓷盘中，容器上不得有沾附的集料颗粒，将搪瓷盘连同集料一起置105℃±5℃烘箱中烘干至恒重，称取干燥集料试样的总质量(m2)，准确至0.1％。
2.用于筛法测定粗集料各个粒级质量百分率。
(1)取另一份试样置105℃±5℃烘箱中烘干至恒重，称取干燥集料试样的总质量(mo)，准确至0.1％。
(2)用搪瓷盘作筛分容器，按筛孔大小排列顺序逐个将集料过筛，人工筛分时，需使集，料在筛面上同时有水平方向及上下方向的不停顿的运动，使小于筛孔的集料通过筛孔，直至lmin内通过筛孔的质量小于筛上残余量的1％为止。采用摇筛机筛分后，应该逐个由人工补筛。将筛出通过的颗粒并人下一号筛，和下一号筛中的试样一起过筛，顺序进行，直至各号筛全部筛完为止。以确认lmin内通过筛孔的质量确实小于筛上残余量的1％。
(3)如果某个筛上的集料过多，影响筛分作业时，可以分两次筛分。当筛余颗粒的粒径大于20mm时，筛分过程中允许用手指轻轻拨动颗粒，但不得逐颗塞过筛孔。
(4)称取每个筛上的筛余量，准确至总质量的0.1％。各筛分计筛余量及筛底存量的总和与筛分前试样的总质量mo相比，相差不得超过0.5％。
(五)结果整理
1.集料中通过0.075mm的含量按式(试l—17)计算，准确至0.10%
(试1-17)

式中：P0.075——集料中小于0.075mm的含量(通过率)(％)；
m1——用于水洗的干燥集料总质量(g)；
m2——集料水洗后的干燥质量(g)。
2．分计筛余百分率
各号筛上的分计筛余百分率按式（试1-18）计算，但0.075mm筛不计算分计筛余，准确至0.1%。
(试1-18)

式中：ai——各号筛上的分计筛余百分率（%）；
m0——用于干筛的干燥集料总质量（g）；
mi——各号筛上的分计筛余（g）；
i——依次为0.15mm、0.3mm、0.6mm……至集料最大粒径。
3.累计筛余百分率
各号筛的累计筛余百分率为该号筛及大于该号筛的各号筛的分计筛余百分率之和，但0.075mm筛不计算累计筛余，准确至0.1%。
4.各号筛的质量通过百分率
各号筛的质量通过百分率等于100减去该号筛累计筛余百分率，但0.075mm筛的质量通过百分率即为P0.075，准确至0.1%。

13