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细集料密度及吸水率试验
日期:12/20/2012 8:28:05 AM 点击: 次
T0330-2005 细集料密度及吸水率试验
1目的与适用范围
1.1用坍落筒法测定细集料(天然砂、机制砂、石屑)在23℃时对水的毛体积相对密度、表观相对密度、表干相对密度(饱和面干相对密度)。
1.2用坍落筒法测定细集料(天然砂、机制砂、石屑)处于饱和面干状态时的吸水率。
1.3用坍落筒法测定细集料(天然砂、机制砂、石屑)的毛体积密度、表观密度、表干密度(饱和面干密度)。
1.4本方法适用于小于2.36㎜以下的细集料。当含有大于2.36㎜的成分时，如0～4.75㎜石屑，宜采用2.36㎜的标准筛进行筛分，其中大于2.36㎜的部分采用T 0308“粗集科密度与吸水率测定方法”测定，小于2.36㎜的部分用本方法测定。
2仪具与材料
(1)天平：称量1㎏，感量不大于0.1g。
(2)饱和面干试模：上口径40㎜±3㎜，下口径90㎜±3㎜，高75㎜±3㎜的坍落筒(见图T 0330-1)。
(3)捣捧：金属捧，直径25㎜±3㎜，质量340g±15g(图 T0330-1)(4)烧杯：500mL。
(5)容量瓶：500mL。
(6)烘箱：能控温在105℃±5℃。
(7)洁净水，温度为23℃±1.7℃。
(8)其它：干燥器、吹风机(手提式)、浅盘、铝制料勺、玻璃捧、温度计等。
3试验准备
3.1将来样用2.36㎜标准筛过筛，除去大于2.36㎜的部分。在潮湿状态下用分料器法或四分法缩分细集料至每份约1000g，拌匀后分成两份，分别装入浅盘或其它合适的容器中。
|
图 T0330-1 饱和面干试模及其捣棒(尺寸单位：mm)
1-捣棒；2—试模；3-玻璃扳 |
3.3细心地倒去试样上部的水，但不得将细粉部分倒走，并用吸管吸去余水。
3.4将试样在盘中摊开，用手提吹风机缓缓吹入暖风，并不断翻拌试样，使集料表面的水在各部位均匀蒸发，达到估计的饱和面干状态。注意吹风过程中不得使细粉损失。
3.5然后将试样松散地一次装入饱和面干试模中，用捣棒轻捣25次，捣棒端面距试样表面距离不超过10㎜，使之自由落下，捣完后刮平模口，如留有空隙亦不必再装满。
3.6从垂直方向徐徐提起试模，如试样保留锥形没有坍落，则说明集料中尚含有表面水，应继续按上述方法用暖风干燥、试验，直至试模提起后试样开始出现坍落为止。如试模提起后试样坍落过多，则说明试样已干燥过分，此时应将试样均匀洒水约5mL，经充分拌匀，并静置于加盖容器中30min后，再按上述方法进行试验，至达到饱和面干状态为止。判断饱和面干状态的标准，对天然砂，宜以“在试样中心部分上部成为2／3左右的圆锥体，即大致坍塌1／3左右”作为标准状态；对机制砂和石屑，宜以“当移去坍落筒第一次出现坍落时的含水率即最大含水率作为试样的饱和面干状态”。
4试验步骤
4.1立即称取饱和面干试样约300g(m3)。
4.2将试样迅速放入容量瓶中，勿使水分蒸发和集料粒散失，而后加洁净水至约450mL刻度处，转动容量瓶排除气泡后，再仔细加水至500mL刻度处，塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称其总量(m2)。
4.3全部倒出集料试样，洗净瓶内外，用同样的水(每次需测量水温，宜为23℃±1.7℃，两次水温相差不大于2℃)，加至500mL刻度处，塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称其总量(m1)。将倒出的集料样置105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重，在干燥器内冷却至室温后，称取干样的质量(m0)。
5计算
5.1 细集料的表观相对密度γa、表干相对密度γs及毛体积相对密度γb按式(T0330-1)、(T0330-2)、(T0330-3)计算至小数点后3位。
γa = (T0330-1)
γs = (T0330-2)
γb = (T0330-3)
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；
m0——集料的烘干后质量(g)；
m1——水、瓶总质量(g)；
m2——饱和面干试样、水、瓶总质量(g)；
m3——饱和面干试样质量(g)。
5.2细集料的表观密度ρa、表干密度ρs及毛体积密度ρb按式(T0330-4)、(T0330-5) 、(T0330-6)计算至小数点后3位。
ρa=（γa-αT） ρΩ （T0330-4）
ρs=（γs-αT） ρΩ （T0330-5）
ρb=（γb-αT） ρΩ （T0330-6）
式中：ρa——集料的表观密度(g／㎝3)；
ρs——集料的表干密度(g／㎝3)；
ρb——集料的毛体积密度(g／㎝3)；
ρΩ——水在4℃时的密度(g／㎝3)。
αT——试验时水温对水密度影响的修正系数，按附录B表B-1取用；
5.3细集料的吸水率按式(T0330-7）计算，精确至0.01％。
ωx = (T0330-7)
式中：ωX——集料的吸水率(％)；
m3——饱和面干试样质量(g)；
m0——烘干试样质量(g)。
5.4如因特殊需要，需以饱和面干状态的试样为基准求取细集料的吸水率时，细集料的饱和面干吸水率按式(T0330-8)计算，精确至0.01％，但需在报告中注明。
ω'x = (T0330-8)
式中：ω'x——集料的饱和面干吸水率(％)；
m3——饱和面干试样质量(g)；
m0——烘干试样质量(g)。
6精度与允许差
6.1毛体积密度及饱和面干密度以两次平行试验结果的算术平均值为测定值，如两次结果与平均值之差大于0.01g／㎝3时，应重新取样进行试验。
6.2吸水率以两次平行试验结果的算术平均值作为测定值，如两次结果与平均值之差大于0.02％，应重新取样进行试验。
条文说明
本试验方法原来规定的适用范围是天然砂，这次修改为适用于天然砂、机制砂、石屑，是为适应沥青混合料计算体积指标时需要各种细集料的毛体积相对密度，参照美国AASHTO T 84修改的，但是在1993年版ASTM中，此法明确是适用于天然砂，1993年公布SUPERPAVE需要测定机制砂和石屑的毛体积相对密度后，AASHTO T 84才开始将适用范围扩大到所有细集料。我国直至2000年版以前一直规定只适用于天然砂。以天然砂的坍落筒方法测定机制砂和石屑毛体积相对密度是否适宜，国内外都有不同的看法。普遍认为其重现性和再现性很差，人为影响较大，所以美国也在加紧研究新的细集料毛体积相对密度的测定方法。不过美国近年来的ASTM及AASHTO试验规程中都说明此法也适用于其它沥青混凝土路面的细集料，在欧洲共同体的CEN标准EN 933-6及英国BS 812中，对毛体积相对密度的测定万法，显然包括了石屑和机制砂。在日本道路协会的《铺装试验法便览》3-4-2中也已规定用于细集料，井未限于天然砂。在目前尚无更合适的测定机制砂和石屑毛体积相对密度试验方法的情况下，本规程也将适用范围扩大到天然砂、机制砂、石屑，试验时要求使用的洁净水可以用蒸馏水，也可以用纯净水。
这里特别需要注意的是，试验得出的两个指标毛体积相对密度和饱和面干毛体积相对密度是两个性质不同的指标，千万别搞混淆了。毛体积相对密度是以烘干状态(绝干)为基准与试样毛体积的比值，它常用于热拌沥青混合料体积指标的计算；而饱和面干毛体积相对密度是以表干状态为基准与试样毛体积的比值，它常用于水泥混凝土用量的计算。
2试验用的坍落筒原规程的尺寸是按照日本试验方法规定的，与美国和欧洲的不同，据查美国AASHTO T 84、欧洲EN 933-6、英国BS 812标准上口及下口的尺寸均分别为40㎜±3㎜、90㎜±3㎜，高75㎜±3㎜，捣棒的尺寸及质量相同，为此本规程作了修改。
3.6如何判断细集料的表干(饱和面干)状态，是本方法最大的困难。对天然砂一般并无大的争议，但对机制砂和石屑是否也按照相同的模式判断就不好说了。我国以前的试验规程附有根据试样坍陷情况判断饱和面干状态的图，使用中常有疑问或争论，这次将其删除。在AASHTO T 84以及在《热拌沥青混合料材料、配合比设计与施工》一书中定义“当移去坍落筒第一次出现坍落时的含水率即为试样的饱和面干状态”，同时说明此试验必须重复进行数次，以求取测定细集料出现坍落的“最大含水率状态”为饱和面干状态。至于坍落多少算坍塌，就没有规定了。日本的规程中也将“最初的坍落状态”定义为饱和面干状态.而“最初坍落”又是指“在试样中心部分上部成为2／3左右的圆锥体”，此标准似乎与美国SUPERPAVE资料中的一张标准照片(见图T0330—2)一样，不过这显然只适合于天然砂。对机制砂或石屑，显然与“最大含水率状态”或“最初的坍落状态”的标准是不一致的。因为试验表明，对石屑和机制砂，如果也要求如天然砂一样坍塌剩下2／3，细集料表面看起来已经非常干燥.远非饱和面干状态了。但是奇怪的是此时石屑的含水率却并不会太小，有时甚至在5％以上。所以这个状态又显然是针对机制砂和石屑讲的，因为对天然砂，在刚开始坍塌的情况下明显还有较多的表面水，所以同样都属于细集料，对天然砂和机制砂、石屑在试验时掌握坍塌的尺度上应该有所不同，本规范就是根据这些具体情况提出了不同的判断标准。
图T0330-2 美国SUPERPAVE资料中砂的饱和面下状态照片
在欧洲共同体CEN标准化委员会的标准EN 933-6及BS 812中附有饱和面干状态的相同的几张图，如图T0330-3所示，原文说明其中状态a基本上仍然是坍落筒的形状，说明过于潮湿；状态b可感知部分坍落筒的形状，也略显潮湿，但已经接近饱和面干；状态c是符合要求的饱和面干状态，其特点是已经坍落，但有明显的尖顶及坡脚；状态d则完全坍塌，表示过分干燥，不过如果按照这些照片和图片，石屑试验要达到图中c这个状态，表面确实是很干燥了。我国的实践表明，此判断方法对天然砂是适用的，即以图c作为饱和面干的标准状态，而对机制砂和石屑，按照“出现坍落的最大含水状态作为饱和面干状态的说法”，它更应该是介于状态a与状态b之间。试验时可以参考此图掌握。
需要注意的是，在我国国家标准GB／14684—2001试验方法中也有3张标准图片，显然是不可取的，是不能作为判断饱和面干状态的依据的。
5本规程的计算方法实际上与T0308是一样的，为了校验试验数据的准确性，集料的几种相对密度及吸水率之间可以按下式互相验算：
当测定结果为表观相对密度γa、毛体积相对密度(绝干状态dsy) γb、饱和面干毛体积相对密度(SSD) γs 时，则以下等式成立。
=
γa= =
γa= =
γs=（1+ ） γb
= =
6本试验的精度一般不可能太高，这从各国的精度和允许差规定可以看出来，日本的试验规程规定对两次相对密度平行试验结果与平均值之差不超过0.01，吸水率不超过0.03％；本规程考虑误差过大对沥青混合料体积指标计算影响太大，将吸水率提高为0.02％。美国AASHTO T 84对试验结果的精度要求如表T0330-1。
图T0330-3欧洲CEN标准EN 933-6及英国BS 812标准中的状志照片
a-含水率过大，过于潮湿；b-含水率适中；c-可以接受；d-含水率太小，过于干燥
表T0330-1 AASHTO T 84试验结果的精度要求
|
项目 |
标准差 |
两次试验的允许差 |
|
重现性 | ||
|
毛体积相对密度（绝干状态dsy） |
0.011 |
0.032 |
|
饱和面干相对密度（SSD） |
0.0095 |
0.027 |
|
表观相对密度 |
0.0095 |
0.027 |
|
吸水率（%） |
0.11 |
0.31 |
|
再现性 | ||
|
毛体积相对密度（绝干状态dsy） |
0.023 |
0.066 |
|
饱和面干相对密度（SSD） |
0.020 |
0.056 |
|
表观相对密度 |
0.020 |
0.056 |
|
吸水率（%） |
0.23 |
0.66 |
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