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~ 倍，长度约为厚度的~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~倍，长为厚度的~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（105C±5C 烘干至恒重，温度20 C）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105C±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。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 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（20C 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 1 0、1 5、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~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，有显着层理的岩石，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矶式试验法为标准方法。

洛杉矶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，当采用洛杉矶式方法时，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