【第三章 集料】

　　55、沥青混合料(含 SMA10)的粗细集料的界限尺寸是 2.36mm，水泥混凝土、路面基层和 SMA13 以上的粗细集料的界限尺寸是 4.75mm。集料最大粒径指 100%通过，集料公称最大粒径是指筛余量不超过 10%，集料取样量的多少取决于集料将要进行的试验项目和公称粒径的大小，试验用量的多少取决于具体试验要求和公称粒径的大小。

　　56、表观密度(又称视密度)ρa：表观体积是集料自身实体体积和闭口孔隙体积之和;

　　毛体积密度ρb：单位毛体积是集料自身实体体积、闭口孔隙体积和开口孔隙体积之和;

　　表干密度ρs：体积是单位毛体积，表干质量是粗集料表面干燥而开口孔隙中充满水的质量;

　　堆积密度ρf：单位堆积体积是集料自身实体体积、闭口孔隙体积和开口孔隙体积，以及颗粒之间的孔隙体积。

　　57、粗集料的技术性质：描述级配的相关参数包括分计筛余百分率、累计筛余百分率和通过百分率。针片

　　状颗粒的判断方法：用于水泥混凝土时，采用针状或片状规准仪;用于沥青混合料时，采用游标卡尺测量

　　最大长度方向与最小厚度方向的尺寸之比大于等于 3 的颗粒。粗集料的力学性质主要是抗压碎能力和磨耗

　　性两大指标，当用于表层路面时，还涉及磨光值和磨耗值。磨耗性采用洛杉矶磨耗试验法，仪器是洛杉矶

　　磨耗仪;磨耗值又称磨耗率，采用道瑞磨耗试验机。磨耗值越小，集料抗磨耗性能越好;磨光值越高，抗

　　滑性越好。石灰岩为碱性集料，花岗岩为酸性集料，二氧化硅含量大于 65%属于酸性集料;低于 52%为碱性集料，介于中间为中性集料。

　　58 、 累 计筛 余 百 分 率 + 通 过 百分 率 =100 ， 粗 度 是 描 述砂 粗 细 程 度的 一 项 指 标， 用 细 度 模 数 表 示 =(A2.36+A1.18+A0.6+A0.3+A0.15)-5A4.75/100-A4.75。(A 指筛上的累计筛余)粗砂、中砂、细砂、特细砂的细度

　　模数依次是 3.1~3.7、2.3~3.0、1.6~2.2、0.7~1.5。有害物质包括泥或泥块、有机质、云母、轻物质、三氧

　　化硫和氯离子等。沥青混合料用粗集料的压碎值要求为 26、28、30;洛杉矶磨耗损失为 28、30、35;吸水率为 2、3、3;针片状颗粒含量检测分为总的混合料为 15、18、20、9.5mm 以上颗粒、9.5mm 以下颗粒。

　　59、粗集料密度试验(网篮法)：将待测试样过 4.75mm 的筛，将所需试样放入盛水皿中，注入清水，高出试样至少 20mm，在室温下保持浸水 24h;将吊篮浸入流水槽中，控制水温在 15~25℃的范围，一般烘干时间不少于 4~6h，表观相对密度=ma/(ma-mw)，毛体积相对密度=ma/(mf-mw)，表干相对密度=mf/(mf-mw)，其中 ma 是集料烘干质量，mw 是集料水中质量，mf 是集料饱和面干质量。粗集料的吸水率精确至 0.01%，密度精确至小数点后 3 位，密度重复性试验精度要求两次结果相差不超过 0.02，吸水率不超过0.2%。试验时环境温度应保持在 15~25℃，并且试验过程中温度波动应不超过 2℃。

　　60、粗集料堆积密度和空隙率试验：振动台频率为 3000 土 200 次/min，负荷下的振幅为 0.35mm，空载时振幅为 0.5mm。松装堆积密度试验中，要求铁锹下沿离容量筒上口的距离在 50mm 左右;紧装振实密度试验中，将试样分三层装入容量筒，每装完一层，在筒底垫一根直径为 25mm 的圆钢筋，按住筒左右颠击地面各 25 下，注意每层颠击时，要将钢筋放置的方向掉转 90°，启动电源振动 3min。粗集料的空隙率或间隙率 VV=1-ρ/ρa 或ρb，其中ρ是振实密度或捣实密度，ρa 或ρb 分别是表观密度和毛体积密度(水泥混凝土采用ρa，沥青混合料及捣实采用ρb)

　　61、集料压碎值试验：压力试验机：500kN，能够在 10min 内达到 400kN，压碎值试验专用试模由试筒、压柱和底板三部分组成。风干试样用 13.2mm 和 9.5mm 的标准筛过筛，取 9.5~13.2mm 的试样三组各 3000g待用，分三层装入金属量筒中，在每个层面均匀捣实 25 次，达到规定荷载后稳压 5s，然后卸荷，将试样倒出过 2.36mm 的筛，需筛到 1min 内无明显筛出物为止。粗集料压碎值=通过 2.36mm 筛的质量/加载前质量，以 3 个试样平行试验结果的算术平均值作为测定值。

　　62、洛杉矶磨耗试验：用于测定粗集料抵抗摩擦和撞击的力学能力，洛杉矶磨耗损失与沥青路面的抗车辙能力、耐磨性、耐久性密切相关。钢球的直径约 46.8mm，质量在 390~445g 间变化，粒度类别 A 类和 B类对应的钢球数量分别是 12 个和 11 个;对应的钢球总质量分别是 5000 土 25g 和 4850 土 25g。以 30~33r/min的转速转动 500 转，倒出试样后过 1.7mm 的方孔筛，粗集料的磨耗损失=(m1-m2)/m1，m1 是试验前的质量，m2 是留在 1.7mm 筛上的试样质量。以两次平行试验结果的算术平均值作为测定值，要求两次试验误差不大于 2%。

　　63、粗集料的针片状颗粒含量：

　　规准仪法：测定用于水泥混凝土中大于 4.75mm 的碎石或卵石中的针片状颗粒总含量，长度大于针状规准仪上相应间距者判定为针状颗粒，颗粒厚度小于片状规准仪上相应孔的宽度者判定为片状颗粒。

　　游标卡尺法：测定用于沥青混合料和基层材料的 4.75mm 以上的粗集料中的针片状颗粒含量，采用分料器法或四分法选取 1kg 左右的试样过 4.75mm 的筛，取筛上部分试样，精确至 1g，要求试样不少于 800g，并不少于 100 颗。用游标卡尺取出底面最长尺寸与厚度方向尺寸之比大于等于 3 的颗粒。

　　64、粗集料磨耗试验(道瑞试验)：评定沥青路面表层用粗集料抵抗车轮磨耗的能力，将待测试样过9.5~13.2mm 的筛，一块试模中排布的集料颗粒不少于 24 颗，集料颗粒之间的空隙用细砂(0.1~0.3mm)填充，填充高度约为颗粒高度的 3/4，在环氧树脂中按比例加入固化剂，再加入 0.1~0.45mm 的细砂拌合均匀，要求环氧树脂：固化剂：细砂的比例为 1g：0.25mL：3.8g。两块试样大约需环氧树脂 30g，固化剂 7.5mL，细砂 114g。常温下养生 24h 后拆模，以 28~30r/min 的转速转动转盘 100 圈，然后再磨 400 圈，此过程可连续转动 400 圈一次完成，也可分 4 个 100 圈四次完成。集料磨耗值=3(m0-m1)/ρ,m0 是磨耗前质量，m1 是磨耗后质量，ρ是表干密度。两块试件的试验平均值作为集料磨耗值，如单块试件磨耗值与平均值之差大于 10%，则需重做试验，并以 4 块的平均值作为集料磨耗值。

　　65、粗集料的磨光试验：加速磨光机上的道路轮轮槽中可安放共 12 块试样及 2 块标准样(只允许使用一次，不得重复使用)，橡胶轮有标记为 C 的磨粗金刚砂轮和标记为 X 的磨细金刚砂轮。待测集料过筛，取9.5~13.2mm 粒径的颗粒，将固化剂与环氧树脂按质量比 1:5~1:4 拌和均匀，然后将此粘结剂与干砂按质量比 1:4.5~1:4 的比例拌和均匀，通常一个试模中填料用量约为环氧树脂 9g，固化剂 2.4g 及干砂 48g。将已填好填料的试模置温度为 40℃的烘箱中烘 3h，再自然冷却 9h 拆模。每轮一次可磨 14 块试件，每种集料各 2 块，包括 6 种集料和 1 种标准集料。标准集料为 13、14 号放置于道路轮的 1 号和 8 号位置上。采用 C橡胶轮时，控制溜砂量在 27 土 7g/min，流量计达到 60mL/min，总转数达到 57600 转，所需时间 3h。然后采用 X 橡胶轮重新开机，溜砂量控制在 3 土 1g/min，再磨光试件 3h 后停止试验。将试件面向下放入18~20℃的水中 2h 后，测定摩擦系数。一块试件重复测试 5 次，5 次读数的最大值和最小值之差不得大于3，取 5 次读数的平均值作为磨光值，计算两次平行试验 4 块待测试件(每轮 2 块)磨光值的平均值，精确至 0.1，但 4 块试件磨光值的最大值和最小值之差不得大于 4.7，否则试验作废，而且四块标准试件的磨光值平均值必须在 46~52 范围内，否则试验也作废。磨光值 PSV=待测试件磨光值+49-标准试件磨光值。

　　66、坚固性试验：在饱和硫酸钠溶液中多次浸泡与烘干，考察在烘干结晶过程中产生的晶涨压力，不产生明显破坏或降低强度的性能。硫酸钠溶液的配制：加入蒸馏水加热至 30~50℃，每 1000mL 蒸馏水加无水硫酸钠 300~350g 或 10 水硫酸钠 700~1000g。烘干 4h 取出冷却，溶液体积不小于试样总体积的 5 倍，保持水温在 20~25℃的范围内，浸入溶液应上下提降 25 次，浸泡 20h 后取出烘烤 4h，待试样冷却至 20 土 5℃后，开始下次循环试验，浸泡和烘烤时间均控制在 4h，完成 5 次循环后冲洗烘干冷却并过筛。

　　67、细集料筛分试验：

　　水泥混凝土用砂筛分(干筛法)：将砂过 9.5mm 的筛，记录筛余百分率，用四分法缩分至每份不少于 550g，称取 500g 砂样倒在最上层 4.75mm 的标准筛上，用摇筛机或者手摇过筛 10min，当每个筛子手摇筛出的量每分钟不超过筛上剩余量的 0.1%时停止过筛，称取各筛上存留量，精确至 0.5g，所有筛上加底盘上质量之和与原总质量之差不得超过 1%。

　　沥青混合料用砂的筛分(水筛法)：称取待测砂样 500g，精确至 0.1g，将悬浮液倒在由 1.18mm 和 0.075mm组成的套筛上，细度模数=A4.75+A2.36+A1.18+A0.6+A0.3+A0.15。对水泥混凝土用砂可采用干筛法，也可采用水筛法。

　　68、细集料的表观密度试验(容量瓶法)：用四分法缩分，称取砂样约 650g，准确称取制备好的砂样 300g，装入盛有半瓶洁净水的容量瓶中静置 24h，测量水温控制在 23 土 1.7℃的范围内，然后倒出水和砂样后重新加入同样温度的洁净水，前后两次水温差不超过 2℃，砂的相对表观密度=m0/(m0+m1-m2)，其中 m0是砂样烘干质量，m1 是水和容量瓶总质量，m2 是试样、水及容量瓶总质量。砂的表观密度精确至小数点后 3 位，两次平行试验误差应在 0.01g/cm3，超出应重新试验。

　　69、细集料毛体积密度及吸水率试验：本方法仅适用于小于 2.36mm 以下的细集料，用 2.36mm 的筛子过筛，砂样分成 1000g 试样，倒入 23 土 1.7℃的洁净水中至高出试样 20mm，静置 24h，用捣棒在 10mm 处以自由落下的方法轻捣 25 次，试模提起后坍落大致达到 1/3 左右，且砂样上部 2/3 处呈现出圆锥形，此时即为饱和面干状态;如试样不是天然砂而是机制砂或石屑时，提起试模第一次出现坍落现象时，即为饱和面干状态。毛体积相对密度= m0/(m3+m1-m2)，其中 m3 是饱和面干砂样质量，表干相对密度= m3/(m3+m1-m2)，细集料饱和面干吸水率=(m3-m0)/m0。密度两次结果与平均值之差大于 0.01g/cm3，吸水率两次结果与平均值之差大于 0.02%时，都应重新试验。

　　70、细集料堆积密度及紧装密度试验：取有代表性的砂样 5g，容量筒容积校正时，将温度为 20 土 5℃的洁净水装满容量筒。

　　细集料含泥量试验(筛洗法)：测定天然砂中粒径小于 0.075mm 的含量，通过四分法缩分至约 1000g，烘干冷却后称取约 400g 试样两份，精确至 0.1g。水面高出砂样 200mm，静置 24h，将 1.18mm 和 0.075mm筛上存留颗粒转移到浅盘中。

　　71、细集料亚甲蓝试验：测定细集料中所含膨胀性黏土矿物含量，适用于 0~2.36mm 的细集料以及小于0.075mm 的矿粉等材料的质量检验，当细集料中小于 0.075mm 数量小于 3%时，可不进行此试验，并判定材料质量合格。亚甲蓝试剂(C16H18CN3S·3H2O)纯度不小于 98.5%，将亚甲蓝在搅拌过程中加到盛有600mL 温度不超过 40℃的水中，然后倒入 1L 的容量瓶中定容达到 1000mL，可用时间不超过 28d。用转速 600r/min 的搅拌器搅拌约 5min，形成悬浊液后，用移液管准确加入 5mL 亚甲蓝溶液，然后保持 400土 40r/min 的速度搅拌。每 1min 进行一次色晕试验，如形成的色晕在 4min 内消失，则再加入 5mL 亚甲蓝溶液;若色晕在第 5min 消失，则补加 2mL 亚甲蓝溶液，直到色晕可持续 5min 以上，记录色晕持续 5min时所加入的亚甲蓝溶液总体积，精确至 1mL。亚甲蓝值 MBV=10V/m，精确至 0.1，单位是 g/kg，表示每千克 0~2.36mm 粒级试样所消耗的亚甲蓝克数。

　　72、细集料砂当量试验：测定天然砂、人工砂、石屑等细集料中所含黏土或杂质的含量，机械振荡器振幅203 土 1mm，频率 180 土 2 次/min，化学试剂有无水氯化钙、丙三醇(甘油)和甲醛。用冲洗管将冲洗液加入到试筒中至 80~100mm 刻度处，放入砂样后放置 10min，然后横向固定开动机械振荡器，在 30 土 1s的时间内振荡 90 次。使试筒液面位于 380mm 刻度线处，静置 20min 后，量取高度，试样的砂当量=h2/h1，h2 是用活塞测定的集料沉淀物的高度，h1 是絮凝物和沉淀物的总高度。砂当量越大，说明砂中小于 0.075mm的颗粒中黏性土所占的数量越小，对应砂的洁净度越高，品质越好。

　　73、级配曲线横坐标采用对数坐标，纵坐标采用常数坐标，级配设计常用的方法有试算法和图解法两类。相邻两条级配曲线的关系有重叠关系、相接关系、分离关系，其中重叠关系最常见。集料吸水率试验的吸水率大小与集料空隙率大小、孔隙构造特征及集料密度有关，用来判断集料的抗冻性及抗风化能力;粗集料软弱颗粒试验结果越大，表明粗集料力学性能越差;集料棱角性对混合料形成良好的嵌挤结构具有直接

　　影响;细集料压碎指标越高，表明细集料的抗压碎能力越好;矿粉筛分试验通过水洗法进行;矿粉密度试验采用李氏比重瓶法。

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