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粗集料密度及吸水率试验(网篮法)
日期:12/18/2012 9:31:04 PM 点击: 次
T0304-2005粗集料密度及吸水率试验(网篮法)
1目的与适用范围
本方法适用于测定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、表干密度、毛体积密度，以及粗集料的吸水率。
2仪具与材料
(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150㎜ 左右，四周及底部用1㎜～2㎜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)毛巾：纯棉制，洁净，也可用纯棉的汗衫布代替。
(6)温度计。
(7)标准筛。
(8)盛水容器(如搪瓷盘)。
(9)其它：刷子等。
3试验准备
3.1将试样用标准筛过筛除去其中的细集料，对较粗的粗集料可用4.75㎜筛过筛对2.36㎜-4.75㎜集料，或者混在4.75㎜以下石屑中的粗集料，则用2.36㎜标准筛过筛，用四分法或分料器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。在测定2.36㎜～4.75㎜的粗集料时，试验过程中应特别小心，不得丢失集料。
3.2经缩分后供测定密度和吸水率的粗集料质量应符合表T0304-1的规定。
表T0304-1测定密度所需要的试样最小质量
|
公称最大粒径(㎜) |
4.75 |
9.5 |
16 |
19 |
26.5 |
31.5 |
37.5 |
63 |
75 |
|
每一份试样的最小质量（㎏） |
0.8 |
1 |
1 |
1 |
1.5 |
1.5 |
2 |
3 |
3 |
3.3将每一份集料试样浸泡在水中，并适当搅动，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完全清澈为止。清洗过程中不得散失集料颗粒。
4 试验步骤
4.1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20㎜，轻轻至搅动石料，使附着在石料上的气泡完全逸出。在室温下保持浸水24h。
4.2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，将天平调零，吊篮的筛网应保证集料不会通过筛孔流失，对2.36㎜-4.75㎜粗集料应更换小孔筛网，或在网篮中加放人一个浅盘。
4.3调节水温在15℃～25℃范围内。将试样移入吊篮中。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(mω)。
4.4提起吊蓝，稍稍滴水后，较粗的粗集料可以直接倒在拧干的湿毛巾上。将较细的粗集料(2.36㎜～4.75㎜)连同浅盘一起取出，稍稍倾斜搪瓷盘，仔细倒出余水，将粗集料倒在拧干的湿毛巾上，用毛巾吸走从集料中漏出的自由水。此步骤需特别注意不得有颗粒丢失，或有小颗粒附在吊篮上。再用拧干的湿毛巾轻轻擦干集料颗粒的表面水，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，宜逐颗擦干，注意对较粗的粗集料，拧湿毛巾时不要太用劲，防止拧得太干，对较细的含水较多的粗集料，毛巾可拧得稍干些，擦颗粒的表面水时，既要将表面水擦掉，又千万不能将颗粒内部的水吸出，整个过程中不得有集料丢失，且已擦干的集料不得继续在空气中放置，以防止集料干燥。
注：对2.36㎜～4.75㎜集料，用毛巾擦拭时容易沾附细颗粒集料从而造成集料损失，此时宜改用洁净的纯棉汗衫布擦拭至表干状态。
4.5立即在保持表干状态下，称取集料的表干质最(mf)。
4.6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)。
注：恒重是指相邻两次称量间隔时间大于3h的情况下，其前后两次称量之差小于该项试验要求的精密度，即0.1％。一般在烘箱中烘烤的时间不得少于4h～6h。
4.7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。
5计算
5.1表观相对密度γa、表干相对密度γs、毛体积相对密度γb按（T0304-1）、（T0304-2)、(T0304-3)计算至小数点后3位。
γa= （T0304-1）
γs= （T0304-2）
γb= （T0304-3）
式中：γa ——集料的表观相对密度，无量纲；
γs——集料的表干相对密度，无量纲；
γb——集料的毛体积相对密度，无量纲；
ma——集料的烘干质量(g)；
mf——集料的表干质量(g)；
mω——集料的水中质量(g)。
5.2集料的吸水率以烘干试样为基准，按式(T0304-4)计算，精确至0.01％。
ωx= （T0304-4）
式中：ωx——粗集料的吸水率(％)。
5.3粗集料的表观密度(视密度)ρa、表干密度ρs、毛体积密度ρb，按式(T0304-5）、(T0304-6)、(T0304—7)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αT 按附录B选用。
ρa=γa ρT 或 ρa=（γa-αT） ρΩ （T0304-5）
ρs=γs ρT 或 ρs=（γs-αT） ρΩ （T0304-6）
ρb=γb ρT 或 ρb=（γb-αT） ρΩ （T0304-7）
式中：ρa ——粗集料的表观密度(g／㎝3)；
ρs ——粗集料的表干密度(g／㎝3)；
ρb——粗集料的毛体积密度(g／㎝3)；
ρT——试验温度T时水的密度(g／㎝3)，按附录B表B-1取用；
αT——试验温度T时的水温修正系数；
ρΩ——水在4℃时的密度(1.000g／㎝3)。
6 精密度或允许差
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％。
条文说明
现在对粗集料的密度、相对密度的定义、测定、使用方法比较混乱，常常出现错误的理解。首先应特别注意各种相对密度和密度的不同用途，工程上常用相对密度而少用密度。例如在沥青混合料的配合比设计时，常用表观相对密度、毛体积相对密度，有时(如日本)也用表干相对密度，而对水泥混凝土材料则常用表干相对密度。
本规程在测定集料密度时考虑了测定时不同温度的水的密度的影响，计算试验温度下的密度。可是实际上沥青混合料配合比设计或施工质量检验计算最大理论相对密度时，使用的是室温条件下粗集料与水的相对密度(水在不同温度时的密度见附录B表B-1)，此温度差对混合料的空隙率有影响。规程是先测定粗集料相对密度，在需要时再计算密度。美国AASHTO T 85(ASTM C 127)特别强调了三种密度与相对密度的不同，相对密度以23℃／23℃为准，与4℃密度相差0.9975倍，所以使用时绝对不能混淆。
必须注意，在沥青混合料配合比设计时，仅需要测定集料的相对密度，而不是经过温度换算后的密度。由于集料相对密度的测定值很大程度上影响沥青混合料的理论最大相对密度和空隙率等一系列体积指标的准确性，所以准确测定集料的相对密度至关重要。许多工程混合料的空隙率不准都是因为相对密度测定不准确造成的。
密度是在一定条件下测量的单位体积的质量，单位为t／m3或g／㎝3,通常以ρ表示。对材料内部没有孔隙的匀质材料，测定的密度只有一种。但对于工程上用的粗细集料，由于材料状态及测定条件的不同，便衍生出各种各样的“密度”来。计算密度用的质量有干燥质量与潮湿质量的不同，计算用的体积也因所包含集料内部的孔隙情况不同，因而计算结果就不一样，由此得出不同的密度定义。
①真实密度：矿粉的密度接近于真实密度，它是规定条件下，材料单位体积(全部为矿质材料的体积，不计任何内部孔隙)的质量，也叫真密度。
②毛体积密度：其计算单位体积为表面轮廓线范围内的全部毛体积，包含了材料实体、开口及闭口孔隙。当质量以干质量(烘干)为准时，称绝干毛体积密度，即通常所称的毛体积密度。
③表干密度：其计算单位体积与毛体积密度相同，但计算质量以表干质量(饱和面干状态，包括了吸入开口孔隙中的水)为准时，称表干毛体积密度，即通常所称的表干密度。
④表观密度：材料单位体积中包含了材料实体及不吸水的闭口孔隙，但不包括能吸水的开口孔隙。也称视密度。
本规程T 0304及T 0308规定了粗集料的各种密度和各种相对密度的测定方法。测定时，集料的烘干质量(绝干状态)为ma，即矿质实体的质量。当用网篮或广口瓶测定集料的水中质量时，由浮力测定的集料排开水的体积即为矿质实体包括内部闭口孔隙在内的体积，即烘干质量ma与水中质量mω之差。并由此计算得表观相对密度(Apparent Specific Gravity)。
当集料成为表干状态(即饱和面干状态)时，集料仅擦干了表面水，开口孔隙中仍充满了水，集料的表干质量mf与水中质量mω之差相当于除了浮力以外又加上了开口孔隙的体积，即为集料的毛体积。由此求得的绝干毛体积相对密度，即通常所称的毛体积相对密度(Bulk Specific Gravity，简称B-S-G)。
粗集料的表干状态不易掌握好，用拧干的湿毛巾轻轻擦去表面水渍，但切不可过分，不得将内部的毛细水吸出。
表干相对密度(Saturated Surface-Dry Bulk Specific Gravity)是在计算时使用已被水浸满开口孔隙的毛体积质量(饱和面干质量)作为集料质量。
在测得三种相对密度后便可以利用附录B水的温度与密度的关系，换算得到表观密度(Apparent Density)、毛体积密度(Bulk Density)及表干密度(Saturated Surface-Dry Bulk Density)。
集料的吸水率ωx即吸入集料开口孔隙中的水的质量与集料固体部分质量之比。
本规程以γa代表表观相对密度，γs代表表干相对密度，γb代表毛体积相对密度，ωx代表吸水率,这几个测定值之间可互相换算：
γs=（1+ ） γb
关于密度与相对密度的试验精密度要求，美国ASTM C 127的规定如表T0304-2，可参考使用。但是在试验时必须努力减小误差，因为真正按照下面的误差，在使用于沥青混合料的最大相对密度和空隙率计算时，造成的差异就太大了。
表T0304-2 ASTM C 127对密度试验的精密度要求
|
项 目 |
标准差 |
两次结果的允许差 |
|
重现性 | ||
|
表观相对密度 |
0.007 |
0.02 |
|
表干相对密度 |
0.007 |
0.02 |
|
毛体积相对密度 |
0.009 |
0.025 |
|
吸水率 |
0.088 |
0.25 |
|
再现性 | ||
|
表观相对密度 |
0.011 |
0.032 |
|
表干相对密度 |
0.011 |
0.032 |
|
毛体积相对密度 |
0.013 |
0.038 |
|
吸水率 |
0.145 |
0.41 |
原规程的本方法要求集料都用4.75㎜过筛后测定，即它只适用于4.75㎜以上粗集料。但是为沥青混合料测定2.36㎜～4.75㎜粗集料各种密度的需要，表规程修订时将其扩大至2.36㎜以上。但是对2.36㎜～4.75㎜这一档料，毕竟比较困难，固其容易散失，或者沾附在网篮、毛巾上。为此本规程容许在网蓝中放一个浅盘，取出浅盘时其中肯定有水，在倒水时千万要注意不能将集料一起倒出。集料中的水倒得不干净，将会使毛巾太湿，所以毛巾可以拧得干一些，甚至换一块毛巾擦拭、如果用毛巾容易沾附细颗粒，也可以采用纯棉的汗衫布擦。总之，按此法试验时，不致集料散失和擦干到饱和面干状态要恰到好处是控制试验精度的关键。
集料的密度对沥青混合料的配合比设计特剐重要，但往往试验误差也比较大，所以必须仔细按照试验规程的方法执行，千万不可各行其是。
为了考察集料在沥青中吸附沥青的情况，日本有一种集料在沥青中的浸渍密度的试验方法，在研究集料吸收沥青的程度或有效沥青含量时常采用此方法，试验时不用水作为介质，而采用热沥青。由于该方法使用较少，本规程未列入，有兴趣者可以参照日本道路公团试验方法进行。
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