砂石材料试验检测

砂石材料包括天然的或经人工轧制的石料、集料和砂。 用于桥涵构造中的砂石材料都应具备一定的技术性质，以适 应不同构造的技术要求。

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、根底、锥坡等。

桥涵构造物所用石料=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 的圆柱体试件进展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巩固性指标。

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，外表应

比拟平整、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，其外表凹 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 C

± 5C烘干至恒重，温度 20C丨下，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 JTJ 054－94／ T 0204-94〕即将石料样品粉碎磨细后，在 105 C± 5C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。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，应重新取样进展试验。

〔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 〕， 即将规那么石料在105 C± 5 C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外表水，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， 2-5〕

计算孔隙率，准确至 1％：

(4) 石料吸水率试验

试验依据 JTJ 054-94/T 0211-94), 即将石料加工为规那么

试件，经105C± 5C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， 用湿纱布擦去试件外表水分， 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，那么取 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：将石料加工为规那么的块状试样，在常温条件下〔 20 C

2C〕，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 C〕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，到达极限破坏时，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，用游标卡尺准确地测出受压面积，按规定方法浸水 饱和后， 放在压力机上进展试验， 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，那么取试验结果相近的 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。当试样参加磨耗鼓的同时，参加 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％，否那么须重新

试验。

二、构造混凝土用粗集料

1．构造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， 分批进展检验。

〔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构造情况及施工方法选 取，但最大粒径不得超过构造最小边尺寸的 1/4 和钢筋最小 净距的 3/4；在二层或多层密布钢筋构造中，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， 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〕混凝土构造物处于下表所列条件下时，应对碎石或 卵石进展巩固性试验，试验结果应符合表中的规定

碎石和卵石巩固性实验 (JTJ 041-)

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

的取样方法进展取样，使得所用试样具有代表性，每工程所 需碎石或卵石的最少取样数量亦需根据 T0301-94的规定数 量进展。

(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，准确到试样总量的 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，准确至 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，准确至 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，准确至 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 C

5 C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，具体做法是将质量的枯燥 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，应重新取样进展试验；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枯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。准确至： 10kg/m 3。

〔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枯

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    〔或严密堆

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〕，假设测

振实密度，将装满试样的容量筒放在振动台上， 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), 按下面方法进展计算。

①堆积密度P堆积密度和振实密度〕 按下式计算，准确至:

10kg/m3。

以两次结果的算术平均值作为测定值。

n = r)“00%

②空隙率n按式计算，准确至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， 局部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 响，可引起混凝土产生膨胀、开裂，甚至破坏，这种化学反 响称为碱一集料反响〔 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，增加了碱一集料反响破坏的潜在危 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，    应采用以下方法鉴定集料

与碱发生潜在有害反响，即水泥混凝土碱一硅酸盐反响和碱 一硅酸反响的可能性。

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丨集料产生有 害反响的可能性。

三、构造混凝土用细集料

1•构造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、颗粒干净的河砂或海砂，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〕砂的筛分析应符合以下规定：

①砂的分组见下表

砂的分组〔JTJ 041-〕

范围。

砂的分区及级配范围〔CECS 40:92）

〔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，应进展压碎指标试验。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〕当对河砂或海砂的巩固性有疑心时，应用硫酸钠进 展巩固性试验，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展筛分， 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（m 2）

= （— - m~         at） x 1000

厂    叭_ Hl] +皿2

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，应重新取样进展试验。

②李氏比重瓶法：称取烘干试样 50g，徐徐装人已有体积

一业）x 1000

为Vi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p '按式〔2-20〕 计算，准确至 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，应重新取样进展试验。

〔 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，

准确至 10kg/m3

P = ：g 严 x 1OOO

抄=竺宁^ x lOOO

n = (1 - -y) x 100%

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

w = m^3xloo% ,

蚀一 ml

为mi的枯燥容器中称量，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 105C± 5C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〔mi〕。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参 加酒精约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再参加酒精约20ml，仍按上述步骤进展。 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，准确到 1%。

w = ^^xlOO%

my 一 m\

〔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〔 mi〕。

砂的含泥量Qn

Qn =    X 100%

%