砂石材料试验检测.docx
《砂石材料试验检测.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《砂石材料试验检测.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
砂石材料试验检测
第一节 砂石材料试验检测
砂石材料是桥涵工程建筑中用量最大的一种建筑材料，
它可以直接（或经过加工）用在桥涵的垮工结构中，也可
以加工成各种尺寸的集料作为水泥混凝上的粗集料。
砂石材料包括天然的或经人工轧制的石料、集料和砂。
用于桥涵结构中的砂石材料都应具备一定的技术性质，以
适应不同结构的技术要求。
一、石料
桥涵工程使用的石料制品有片石、块石、粗料石和拱
石等，主要用于砌体工程，如桥涵拱圈、墩台、基础、锥
坡等。
桥涵结构物所用石料＝般有两方面的要求：
1．石料制品的物理力学性质
石料应符合设计规定的类别和标号，石质应均匀、不
易分化和无裂缝。
石料力学性质需测定时，用切石机或取
芯机制取边长为 50mm±0.5mm 的立方体，或直径与高均为
50mm± 0.5mm 的圆柱体试件进行单轴抗压强度试验确定。
在某些气侯条件下，还必须测定抗冻性和坚固性指标。
2．石料制品规格和几何尺寸要求
（1）片石：
一般为爆破法开采的石块，其厚度不应小
于 15cm（卵形和薄片者不得使用）；用于镶面的片石，表
面应比较平整、尺寸较大者应稍作凿整。
（2）块石：
形状大致方正，上下面大致平整，厚度在
20~30cm，宽度一般为厚度的 1.0~1.5倍，长度约为
厚度的 1.5~3.0 倍。
（3）粗料石：
外形大致方正，成六面体，厚度为
20~30cm，宽度为厚度的 1.0~1.5 倍，长为厚度的 2.5~4.0 倍，
其表面凹陷深度不大于 2cm。
（4）拱石：
按设计要求采用粗料石或块石，主要用于石
拱桥的拱圈砌筑。
3．石料物理性质试验方法
石料的物理、力学性质试验应依据我国现行《公路工
程石料试验规程》（JTJ054-94），常规试验检测包括以下几
个方面：
（1）石料真实密度试验
石料的真实密度（简称密度）是石料在规定条件
（105℃±5℃烘干至恒重，温度 20℃）下，单位真实体积
（不含孔隙的矿质实体的体积）的质量。
“试验常用方法为“李氏比重瓶法”（见 JTJ054－94／T
0204-94），即将石料样品粉碎磨细后，在 105℃±5℃条件
下烘至恒重，称其质量；然后在密度瓶中加水经沸煮后，
使水充分进入闭口孔隙中，通过“置换法”测定其真实体
积。
已知真实体积和质量即可按式（2-1）求得真实密度。
现行试验法也允许采用“李氏密度瓶法”近似测定石料的
真实密度。
以两次试验结果的算术平均值作为测定值，如两次试
验结果之差大于 0.02g/cm3 时，应重新取样进行试验。
（2）石料毛体积密度试验
石料的毛体积密度是石料在规定条件下，单位毛体积
（包括矿质实体和孔隙的体积）的质量。
试验方法采用“静水称量法”（JTJ 054-94/T 0205-94），
即将规则石料在 105℃±5℃至恒重，称其质量。
然后使石
料吸水 24h，使其饱水后用湿毛巾揩去表面水，既可称得饱
和面干时的石料质量。
最后用静水天平法测得饱和面干右
料的水中质量，由此可计算出石料的毛体积，并求得毛体
积密度。
此外，现行试验法亦允许用“封蜡法”来测定毛
体积密度。
这两种方法各有其优缺点。
组织均匀的岩石，其密度应为 3 个试件测得结果之平
均值；组织不均匀的岩石，密度应记录最大与最小值。
3）石料孔隙率试验
石料的孔隙率是石料的孔隙体积占其总体积的百分率。
按以上方法求得石料的毛体积密度及密度后，用式（2-
5）计算孔隙率，精确至 1％：
（4） 石料吸水率试验
试验依据 JTJ 054-94/T 0211-94）,即将石料加工为规则试
件，经 105℃±5℃烘干称量后，
在铺有薄砂的盛水容器中，用分层逐渐加水的方法使石料
中的空气逐渐逸出，最后完全浸于水中任其自由吸水 48h
后，取出浸水试件，用湿纱布擦去试件表面水分，立即称
其质量。
测得烘干至恒重的质量和吸水至恒重的质量，即
可按式（2-6）求得吸水率。
组织均匀的试件，取 3 个试件试验结果的平均值作为
测定值；组织不均匀的，则取 5 个试件试验结果的平均值
作为测定值。
（5）石料抗冻性试验
石料抵抗冻融循环的能力，称为抗冻性。
“石料抗冻性
的试验方法采用直接冻融法（引自 JTJ 054-94/T 0211-94），
即：
将石料加工为规则的块状试样，在常温条件下（20℃
2℃），采用逐渐浸水的方法，使开口孔隙吸饱水份，然后
置于负温（通常采用-15℃）的冰箱中冻结 4h，最后在常温
条件下融解，如此为一冻融循环。
经过 10、15、25 或 50
次循环后，观察其外观破坏情况并加以记录。
采用经过规
定冻融循环后的质量损失百分率表征其抗冻性。
4．石料力学性能试验方法
（1）石料单轴抗压强度试验（JTJ054-94）
石料的单轴抗压强度，是指将石料（岩块）制备成
50mm*50mm*50mm 的正方体（或直径和高度均为 50mm
的圆柱体）试件，经吸水饱和后，在单轴受压并按规定的
加载条件下，达到极限破坏时，单位承压面积的强度。
试验时是用切石机或钻石机从岩石试样或岩芯中制取标
准试件，用游标卡尺精确地测出受压面积，按规定方法浸
水饱和后，放在压力机上进行试验，加荷速率为
0.5~1.0MPa/s。
取 6 个试件试验结果的算术平均值作为抗压强度测定
值，如 6 个试件中的 2 个与其他 4 个的算术平均值相差 3
倍以上时，则取试验结果相近的 4 个试件的算术平均值作
为抗压强度测定值。
另外，有显著层理的岩石，取垂直与平行于层理方向的
试件各一组，取其强度平均值作为试验结果。
（2）石料磨耗率试验
磨耗性是石料抵抗撞击、剪切和摩擦等综合作用的性能，
用磨耗率来定量描述它。
石料磨耗试验有两种方法：
我国
现行试验规程（JTJ 054-94） 规定，石料磨耗试验以洛杉矾
式试验法为标准方法。
洛杉矾式磨耗试验又称搁板式磨耗试验，该试验机是由
一个直径为 711mm、长为 508mm 的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料，总质
量为 5000g。
当试样加入磨耗鼓的同时，加入 12 个钢球，
钢球总质量为 5000g。
，磨耗鼓以 30~33r/min 的转速旋转，
在旋转时，由于搁板的作用，可将石料和钢球带到高处落
下。
经旋转 500 次后，将石料试样取出，用 2mm 圆孔筛筛
去石屑，并洗净烘干称其质量。
取两次平行试验结果的算术平均值作为测定值，当采用
洛杉矾式方法时，两次试验误差应不大于 2％，否则须重新
试验。
二、结构混凝土用粗集料
1．结构混凝土对粗集料的技术要求
（1）桥涵混凝土的粗集料，应采用坚硬的卵石或碎石，
按产地、类别、加工方法和规格等不同情况，分批进行检
验。
（2）粗集料的颗粒级配，可采用连续级配或连续级配与
单粒级配合使用。
在特殊情况下，通过试验证明混凝土无
离析现象时，也可采用单粒级。
粗集料的级配范围应符合
表 2-2 的要求。
（3）粗集料最大粒径应按混凝土结构情况及施工方法选
取，但最大粒径不得超过结构最小边尺寸的 1/4 和钢筋最小
净距的 3/4；在二层或多层密布钢筋结构中，不得超过钢筋
最小净距的 1/2；同时最大粒径不得超过 100mm。
泵送混凝土时的粗集料最大粒径，除应符合上述规定外，
项次
混凝土所处
环境条件
在溶液中循
环次
试验后质量
损失不宜大
于（%）
1
寒冷地区，
经常处于干
湿交替状
5
5
2
严寒地区，
经常处于干
湿交替状态
5
3
3
混凝土处于
干燥条件，
但粗集料风
化或软弱颗
粒过多时
5
12
4
混凝土处于
干燥条件，
但有抗疲劳、
耐磨、抗冲
击要求高或
标号大于 40
号
5
5
对碎石不宜超过输送管径的 1/3；对于卵石不宜超过输送管
径的 1/2.5，同时应符合混凝土泵制造厂的规定。
（4）粗集料中杂质含量不应超过要求。
（5）混凝土结构物处于下表所列条件下时，应对碎石或
卵石进行坚固性试验，试验结果应符合表中的规定。
碎石和卵石坚固性实验（JTJ 041-89）
（7）当对粗集料石质抗压强度有争议或有严格要求时，应
进行石质抗压强度试验，其方法：
见本节一、石料。
2．粗集料常规试验检测方法
在粗集料各项试验中，我们应按 JTJ 058-94 中 T0301-94
的取样方法进行取样，使得所用试样具有代表性，每项目
所需碎石或卵石的最少取样数量亦需根据 T0301-94 的规定
数量进行。
（1） 粗集料筛分试验
将一定重量的烘干或风干试样，按筛孔大小顺序过筛）
测定各筛上的筛余量，精确到试样总量的 0.1％，然后计算
如下指标：
①分计筛余百分率：
各号筛上的筛余量除以试样总量的
百分率，精确至 0.1%。
②累计筛余百分率：
该号筛上分计筛余百分率与大于该
号筛的各号筛上的分计筛余百分率之总和，精确至 0.1％。
③根据各筛的累计筛余百分率，评定该试样的颗粒级配。
各号筛的通过百分率为该号筛的累计筛余百分率与 100
的差值，精确至 0.1％。
（2）粗集料的表观密度试验
粗集料的表观密度（简称视密度）是在规定条件（105℃
5℃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。
粗集料表观密度测定方法是按《公路工程集料试验规程》
（JTJ 058-94）规定采用静水?
法，具体做法是将已知质量的
干燥粗集料装在金属吊篮中浸水 24h 使开口孔隙吸饱水，
然后在静水天平上称出饱水后粗集料在水中的质量，按排
水法可计算出包括闭口孔隙在内的体积。
根据粗集料的质
量和表观体积即可按下式计算出表观密度。
以两次试验结果之算术平均值作为测定值，如两次结果
之差值大于 20kg/m 时，应重新取样进行试验；对颗粒材质
不均匀的试样，如两次试验结果之差值超过规定时，可取
四次测定结果的算术平均值作为测定值。
（3）粗集料含水率试验
粗集料中所含水分的质量占集料干燥质量的百分比即为
粗集料含水率。
根据《公路工程集料试验规程》（JTJ 058-94），具体做法
是：
将一定重量的试样置于干净的容器中，称量试样和容
器的总质量（m1 ）并烘干至恒重，取出试样；冷却后称取
试样与容器的总质量（m2）。
以两次试验结果的算术平均值作为测定值。
（4） 粗集料毛体积密度试验
粗集料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。
在测定表观密度的同时，经 24h 饱水后，用湿毛巾擦干
而求得饱和面干质量，然后用排水法求得在水中的质量，
按此测得集料质量和饱和面干体积，按下式求出粗集料毛
体积密度。
精确至：
10kg/m3。
（5）粗集料堆积密度、振实密度及空隙率试验
粗集料的堆积密度由于颗粒排列的松紧程度不同）又可
分为自然堆积密度与振实堆积密度。
粗集料的堆积密度是
将干燥的粗集料装人规定容积的容量筒来测定的。
、自然堆
积密度是按自然下落方式装样而求得的单位体积的质量；
振实堆积密度是用振摇方式装样而求得的单位体积的质量。
空隙率:
粗集料空隙率是集料试样在自然堆积（或紧密
堆积）时的空隙占总体积的百分率。
试验根据《公路工程集料试验规程》（JTJ 058-94）,即：
取 1 份烘干或风干试样，用平头铁锹铲起试样，使石子自
由落人容量筒内，装满后称取试样和容量筒总重（m2），若
测振实密度，将装满试样的容量筒放在振动台上，振动
2~3min，或分三层装料，装完每一层在筒底垫放一根圆钢
筋，左右颠击地面各 25 下，最后刮平填满，称取试样和容
量筒总重（m2），按下面方法进行计算。
①堆积密度 ρ 堆积密度和振实密度）按下式计算，精确
至：
10kg/m3 。
以两次结果的算术平均值作为测定值。
②空隙率 n 按式计算，精确至 1％。
（6）粗集料压碎值试验
试验时（见 JTJ 058-94），将 12～16mm 的集料试样，先
用一个容积 1767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人压碎值测定仪的钢质圆筒
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 内加荷至 400kN、使压头匀速
压人筒内，部分集料即被压碎为碎屑，测定通过 3…筛孔的
碎屑的质量占原集料总质量的百分率，称为压碎值。
以两次平均试验结果的算术平均值作为测定值。
（7）集料碱活性试验
水泥混凝土中水泥的碱与某些碱活性集料发生化学反
应，可引起混凝土产生膨胀、开裂，甚至破坏，这种化学
反应称为碱一集料反应（Allkali 一 aggregate reaction 简称
AAR）。
近年来，我国水泥含碱量的增加、水泥用量的提高以及
含碱外加剂的普遍应用，增加了碱一集料反应破坏的潜在
危险，因此，对混凝土用砂石料的碱活性问题、必须引起
重视。
当水泥混凝上中碱含量较高财，应采用下列方法鉴定集
料与碱发生潜在有害反应，即水泥混凝土碱一硅酸盐反应
和碱一硅酸反应的可能性。
①用岩相法检验（JTJ 058-94/T 0324-94）确定哪些集料
可能与水泥中的碱发生
②用砂浆长度法检验（JTj 058-94/T 0324-94）集料产生
有害反应的可能性。
三、结构混凝土用细集料
筛孔
尺寸
（mm）
级配区
筛孔
尺寸
（mm）
级配区
I 区
II 区
III 区
I 区
II 区
III 区
累计筛余（%）
累计筛余（%）
10.00
0
0
0
0.63
85~71
70~41
40~16
2.00
10~0
10~0
10~0
0.315
95~80
92~70
85~55
2.50
35~5
25~0
15~0
0.16
100~9
0
100~9
1
100~9
0
砂组
粗砂
中砂
细砂
特细砂
细度模数
3.7~3.1
3.0~2.3
2.2~1.6
1.5~0.7
平均粒径
（mm）
>0.5
0.5~0.35
0.35~0.25
0.25~0.15
1.结构混凝土对细集料的技术要求
（1）桥涵混凝上的细集料，一般应采用级配良好、质地坚
硬、颗粒洁净的河砂或海砂，河砂和海砂不易得到时，也
可用山砂或用硬质岩石加工的机制砂。
各类砂应分批检验
（各项指标合格时方可采用。
（2）砂的筛分析应符合下列规定：
①砂的分组见下表
砂的分组（JTJ 041-89）
②砂的级配应符合下表中任何一个级配区所规定的级配
范围。
砂的分区及级配范围（CECS 40:
92）
1.2565~35 50~10 25~0
（3）砂中杂质的含量应通过试验测定，其最大含量不宜
超过规定要求。
（4）采用机制砂或山砂时，或所采用河砂或海砂的软弱
颗粒较多时，应进行压碎指标试验。
对 30 号以上的混凝土
和要求抗冻、抗渗的混凝土，砂的压碎指标不应大于 35％
；对 30 号以下的混凝土，砂的压碎指标不应大于 50％。
（5）当对河砂或海砂的坚固性有怀疑时，应用硫酸钠进
行坚固性试验，试验时循环 5 次，砂的总质量损失不应大
于 10％。
2．细集料常规试验检测方法
（1）细集料筛分试验（JTJO58-94）
砂的级配是砂各级粒径颗粒的分配情况，可通过砂的筛
分试验确定。
试验时取 500g 烘干试样，在一整套标准筛上进行筛分，
分别求出试样存留在各筛上的质量，然后按粗集料筛分试
验中所述方法求出各筛的分计筛余百分率、累计筛余百分
率、通过百分率，按下式求细度模数并画出级配图形。
（2）细集料表观密度检验（JTJ 058-94）
细集料表观密度的检验通常有二种方法：
①标准法：
取烘干试样约 300g,装人盛有半瓶冷开水的
容量瓶中，充分排除气泡并静置 24h 后，滴人水，使水面
与瓶颈刻度线齐平，称总质量叫，再称出容量瓶与只加与
瓶颈刻度线齐平的水的总质量（m2）
以两次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 20kg/m3 时,应重新取样进行试验。
②李氏比重瓶法：
称取烘干试样 50g，徐徐装人已有体
积为 V1 冷开水的李氏瓶中，充分排除气泡并静置约 24h 后，
记录瓶中水面升高后的体积（V2），表观密度 ρ’按式（2-
20）计算，精确至 10 kg/m3 :
以两次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 20时，应重新取样进行试验。
（3）细集料堆积密度、紧装密度与空隙率检验
（JTJ058-94）
①堆积密度检验时取试样 2 份，用漏斗或铝制料勺，将
它徐徐装人容量筒（漏斗出料口或料勺距容量筒筒口不应
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紧装密度检验时取试样 1 份，分二层装人容量筒。
装
完一层后，在筒底垫放一根直径为 10mm 的钢筋，将筒按
住，左右交替颠击地面各 25 下，然后再装人第二层。
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
二层放置方向垂直），二层装完并颠实后，加料直至试样超
出容量筒筒臼；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）。
③堆积密度卜紧装密度。
及空隙率 n 分别按下式计算，
精确至 10kg/m3
以两次试验结果的算术平均值作为测定值。
（4） 细集料含水率检验（JTJ 058-94）
细集料含水率检验常用有二种方法。
①标准法
由来样中取各约 500g 的代表性试样两份，分别放人质量
为m1 的干燥容器中称量，记下每盘试样与容器的总质量
（m2），将容器连同试样放人温度为 105℃±5℃的烘箱中烘
干至恒重，称烘干后的试样与容器的总质量（m3）。
以两次试验的算术平均值作为测定值。
②酒精燃烧法
取干净容器，称取其质量（m1）。
将约 100g 试样置于容
器中，称取试样和容器的总质量（m2）。
然后向容器中的试样
加入酒精约 20ml，拌和均匀后点火燃烧并不断翻拌试样，
待火焰熄灭后，过 1min 再加入酒精约 20ml，仍按上述步骤
进行。
待第二次火焰熄灾后，称取干样与容器总质量（m3）。
细集料（砂）的含水率初按下式计算，精确到 1％。
（5）细集料含泥量检验（JTJ 058-94 ）
含泥量：
砂石中含泥量是指粒径小于 0.08mm 颗粒的含
量。
检验时，取约 400g 烘干试样置于洗砂用的筒中，注入饮
用水，使水面高出砂面 200mm,拌匀后浸泡 24h，淘洗后注
入 1.25~0.08mm 筛，再加水淘洗。
过筛，直至水清澈充分
过 0.08mm 将大于 0.08mm 砂烘干、冷却并称重（m1）。
砂的含泥量 Qn
升级会员 