T0363—2024集料磨耗試驗(yàn)(微型狄法爾法)

1  目的與適用范圍

本方法適用于測(cè)定粗、細(xì)集料微型狄法爾磨耗值，以評(píng)價(jià)其抗磨耗性能。

2  儀具與材料

2.1  儀具

2.1.1  微型狄法爾磨耗試驗(yàn)機(jī)：如圖T0363-1 所示。

圖T0363-1 微型狄法爾試驗(yàn)機(jī)示意圖

1-圓筒；2-電機(jī)和減速齒輪；3-固定軸；4框架；5-柔性聯(lián)軸器；6-驅(qū)動(dòng)輪；7-圓筒的橫截面

1  試驗(yàn)筒：不銹鋼材質(zhì)，為兩個(gè)或四個(gè)， 一側(cè)固定密閉， 一側(cè)用厚度不小于8mm 的平蓋密閉封水。試驗(yàn)筒內(nèi)徑200mm±lmm,內(nèi)部有效長(zhǎng)度(筒底到蓋子距離)154mm±1mm, 壁厚不小于3mm, 內(nèi)部表面光滑，不能有任何焊接或固定留下的凸起。試驗(yàn)筒水平放置旋轉(zhuǎn)軸上。

2  電機(jī)：功率為1kW, 能夠驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)筒按100r/min±5r/min 轉(zhuǎn)動(dòng)。

    3  計(jì)數(shù)器或計(jì)時(shí)器；自動(dòng)記錄、顯示試驗(yàn)轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)或時(shí)間，并在達(dá)到設(shè)定值時(shí)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

 2.1.2  鋼球：不銹鋼或磁性不銹鋼鋼球，單個(gè)直徑10 mm±0.5mm, 或按10個(gè)鋼球質(zhì)量不大于35g 控制，試驗(yàn)時(shí)鋼球總質(zhì)量應(yīng)滿足表T0363-1中要求。

 2.1.3  天平：感量不大于稱量質(zhì)量的0.1%。

 2.1.4  試驗(yàn)篩：根據(jù)集料粒級(jí)選用不同孔徑的方孔篩，并滿足T0302中2 . 1要求。

 2.1.5  烘箱：鼓風(fēng)干燥箱，恒溫105℃±5℃,并滿足T0302中2.4要求。

 2.1.6  其他：玻璃量筒、金屬盤、毛刷等。

2.2  材料

2.2.1  試驗(yàn)用水：飲用水，使用之前煮沸后冷卻至室溫。

2.2.2  石英砂：用于鋼球、試驗(yàn)筒的粗磨。

         2.2.3  微型狄法爾粗集料標(biāo)準(zhǔn)樣品：規(guī)格為9.5～13.2mm, 微型狄法爾磨耗值標(biāo)稱值為10%～20%,精度為±2%。

注：標(biāo)準(zhǔn)樣品應(yīng)由專業(yè)單位生產(chǎn)，料源明確，進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量控制，標(biāo)稱值等性質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定，同時(shí)提供 證書。標(biāo)準(zhǔn)樣品標(biāo)稱值應(yīng)經(jīng)交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院進(jìn)行定值。

        2.2.4  微型狄法爾細(xì)集料標(biāo)準(zhǔn)樣品：規(guī)格為0.15～4.75mm,微型狄法爾磨耗值標(biāo) 稱值為10%～20%,精度為±2%。

注：標(biāo)準(zhǔn)樣品應(yīng)由專業(yè)單位生產(chǎn)，料源明確，進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量控制，標(biāo)稱值等性質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定，同時(shí)提供證書。標(biāo)準(zhǔn)樣品標(biāo)稱值應(yīng)經(jīng)交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院進(jìn)行定值。

3  微型狄法爾試驗(yàn)機(jī)標(biāo)定

3.1  試驗(yàn)機(jī)每測(cè)試15個(gè)樣品，或每間隔超過(guò)14d, 或新鋼球和新試驗(yàn)筒，采用標(biāo)準(zhǔn)集料進(jìn)行標(biāo)定。

 3.2  稱取500g 石英砂和750mL水放入試驗(yàn)筒中，以100r/min±5r/min 轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)4h;然后再次稱取500g 石英砂和750mL水放入試驗(yàn)筒中、轉(zhuǎn)動(dòng)4h。 

3.3  按本方法4準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)集料，按本方法5測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)集料的微型狄法爾磨耗值。 

3.4    采用標(biāo)準(zhǔn)集料測(cè)定的微型狄法爾磨耗值應(yīng)滿足微型狄法爾磨耗值標(biāo)準(zhǔn)值±2%要求。

4  試驗(yàn)準(zhǔn)備

4.1  將樣品縮分一份子樣，浸泡在水中，借助金屬絲刷將顆粒表面洗刷干凈，經(jīng)多次漂 洗至目測(cè)水清澈為止。瀝干，105℃±5℃烘干至表面干燥，烘干時(shí)間不超過(guò)4h,然后冷卻 至室溫。溫度敏感性再生材料等，可采用40℃±5℃烘干。

 4.2  從 表T0363-1 中根據(jù)最接近的粒級(jí)類別選擇試驗(yàn)篩，將烘干的子樣按T0302中干篩法篩分出不同粒級(jí)備用。

表 T0363-1  粗集料微型狄法爾磨耗試驗(yàn)條件

注：對(duì)于A、B、C、F 粒度類型，當(dāng)某一個(gè)粒級(jí)顆粒含量小于5%時(shí)，可以取等質(zhì)量的最近粒級(jí)顆粒或相鄰兩個(gè)粒級(jí)各 取50%代替。

5  試驗(yàn)步驟

5.1  將試驗(yàn)筒內(nèi)部清理干凈；按表T03631要求，稱取規(guī)定總質(zhì)量的鋼球，并放入一個(gè)試驗(yàn)筒中。

5.2  按 表T0363-1 要求，稱取不同粒級(jí)集料，組成一份試樣，當(dāng)某一粒級(jí)顆粒含量較 多時(shí)需要縮分至要求質(zhì)量的顆粒。稱取總質(zhì)量(m?)  后裝入試驗(yàn)筒中。

5.3  在試驗(yàn)筒中加入20℃±5℃的2.5L±0.05L 水。蓋好蓋子、緊固密封。放置不少 于 1h 。但 對(duì)于 F 粒級(jí)，加入20℃±5℃的750mL±10mL    的水，磨耗之前需浸泡不少 于 1h。

5.4  將試驗(yàn)筒水平放置旋轉(zhuǎn)軸上，并固定。打開(kāi)電源，將轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)數(shù)器或計(jì)時(shí)器調(diào)零；啟 動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，以100r/min±5r/min     轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)至12000轉(zhuǎn)±10轉(zhuǎn)，或轉(zhuǎn)動(dòng)120min±1min   后停止。但對(duì)于F 粒級(jí)，轉(zhuǎn)動(dòng)15min±10s   后停止。

 5.5  從試驗(yàn)機(jī)上取下試驗(yàn)筒，打開(kāi)蓋子，將所有試樣、水及鋼球移入金屬盤中，同時(shí)用水沖洗試驗(yàn)筒內(nèi)側(cè)和蓋子，并將沖洗液并入金屬盤中。將金屬盤中試樣、水及鋼球移入4.75mm 和1.7mm 的套篩，并用水將篩上顆粒沖洗干凈、瀝干。用磁力等方法撿出所有 鋼球。但對(duì)于F 粒級(jí)，將金屬盤中試樣、水及鋼球移入4.75mm和0.075mm的套篩。

 5.6 將4.75mm和1.7mm篩上顆粒收集、移入金屬盤中，置105℃±5℃烘箱中烘干至 恒重、室溫冷卻后稱量(m?)。 但對(duì)于F 粒級(jí)，為4.75mm 和0.075mm 篩上顆粒。

 5.7  在每次測(cè)試碳酸鹽巖石的集料之后，按本方法3.2進(jìn)行試驗(yàn)機(jī)處理。

6  計(jì)算

6.1 試樣的微型狄法爾磨耗值按式(T0363-1) 計(jì)算，準(zhǔn)確至0.1%。

                                              (T    0363-1)

式中：M_DE——試樣的微型狄法爾磨耗值，%;

m?——試驗(yàn)前試樣總質(zhì)量，g;

m?——試驗(yàn)后1.6mm (對(duì)于F粒級(jí)，為0.075mm) 篩上試樣干燥質(zhì)量，g。

6.2    取兩份試樣的微型狄法爾磨耗值算術(shù)平均值作為試驗(yàn)結(jié)果，準(zhǔn)確至1%。

7  允許誤差

微型狄法爾磨耗值重復(fù)性試驗(yàn)的允許誤差為2%

8  報(bào)告

8.1  試驗(yàn)項(xiàng)目名稱和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。

8.2  樣品的編號(hào)、名稱、產(chǎn)地和規(guī)格。

8.3  接樣日期、樣品描述。

8.4  試驗(yàn)日期、樣品縮分方法。

8.5  主要儀器設(shè)備的名稱、型號(hào)及編號(hào)。

8.6  加水量、磨耗時(shí)間和烘干時(shí)間。

8.7     微型狄法爾磨耗值試驗(yàn)結(jié)果(注明粒度類型)。

8.8 要說(shuō)明的其他內(nèi)容。

條文說(shuō)明

1.1  本規(guī)程先后制定了9項(xiàng)粗集料力學(xué)性能相關(guān)試驗(yàn)方法，T0315 水泥混凝土用粗 集料壓碎值，T0316  瀝青混凝土用粗集料壓碎值，T0317  粗集料洛杉磯磨耗值，T0318 礫 石狄法爾磨耗值，T0319  碎石狄法爾磨耗值，T0321  粗集料磨光值，T0322  粗集料沖擊 值，T0323  粗集料道瑞磨耗值，T0363  集料微型狄法爾磨耗值，其中2005 版取消了 T 0315、T0318 和 T0319 三項(xiàng)試驗(yàn)方法，T0363  為本次修訂新增試驗(yàn)方法。這些試驗(yàn)方法 均反應(yīng)集料料源特性。目前我國(guó)公路工程應(yīng)用壓碎值試驗(yàn)，其次為磨光值和洛杉磯磨耗 試驗(yàn)，其他方法應(yīng)用非常少。

國(guó)際上將集料力學(xué)性能試驗(yàn)方法分為三大類。第一類是抗破碎性能試驗(yàn)，英文為 re-  sistance  to   fragmentation或 resistance  of  crushing,如壓碎值 ACV, 洛杉磯磨耗值 LA, 沖擊值 AIV, 這一類實(shí)際上是間接評(píng)價(jià)集料的抗壓強(qiáng)度；第二類是抗磨耗性能試驗(yàn)，resistance   to wear, 如狄法爾磨耗、微型狄法爾磨耗；第三類是抗磨光性能，resistance   to    abrasion,如磨光 值 PSV、道瑞磨耗值AAV, 這一 類實(shí)際上是評(píng)價(jià)表面層用粗集料抗滑性能。從國(guó)際應(yīng)用 來(lái)說(shuō)，抗破碎性能普遍采用洛杉磯磨耗值，其次是沖擊值，壓碎值基本取消了；抗磨耗性能 普遍采用微型狄法爾磨耗，狄法爾磨耗已經(jīng)取消了；磨光值主要采用磨光值 PSV, 少量采 用道瑞磨耗值 AAV。

1900年代法國(guó)開(kāi)發(fā)了狄法爾磨耗試驗(yàn)方法，為當(dāng)時(shí)國(guó)際上集料標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。法國(guó)及法語(yǔ)國(guó)家相關(guān)應(yīng)用較多，但是由于該方法存在不足，在1940年代以后歐洲、美國(guó)就已經(jīng)不再應(yīng)用。法國(guó)1997年版集料標(biāo)準(zhǔn)XPP18-540中也取消了狄法爾試驗(yàn)。

1920年中期美國(guó)加州洛杉磯市政試驗(yàn)室提出洛杉磯磨耗試驗(yàn)方法，1937年首次頒布了 ASTM  C131 試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)。目前洛杉磯磨耗值已經(jīng)成為國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的集料強(qiáng)度指 標(biāo)之一。早期認(rèn)為洛杉磯是評(píng)價(jià)集料的磨耗性能，磨耗值小的集料，集料堅(jiān)硬，耐磨，耐久  性好。但是近年來(lái)國(guó)際上對(duì)該試驗(yàn)方法機(jī)理有了新的認(rèn)識(shí)，如歐盟標(biāo)準(zhǔn) EN  1097-2 中將洛  杉磯 LA劃分為抗破碎性能指標(biāo)，并稱為洛杉磯試驗(yàn)，而不再稱為洛杉磯磨耗試驗(yàn)。而美國(guó)NCHRP 4-19 等報(bào)告也指出洛杉磯試驗(yàn)的鋼球?yàn)?/span>420g, 在試驗(yàn)筒中滾動(dòng)被拋起、墜落從而對(duì)集料產(chǎn)生巨大的沖擊作用，從而導(dǎo)致軟弱顆粒破碎，因此該方法實(shí)際上是評(píng)價(jià)粗集料的抗破碎性能。由于杉磯磨耗試驗(yàn)中的沖擊作用，導(dǎo)致 LA 磨耗試驗(yàn)存在不足。例如對(duì)于一些工程應(yīng)用非常好的高質(zhì)量、粗粒化晶體的集料，如花崗巖，由于整個(gè)晶體容易被沖擊打碎造成 LA 值偏高；而對(duì)于低質(zhì)量、軟弱顆粒，如板巖，由于其晶體結(jié)構(gòu)能夠吸收沖擊荷載的能量，造成 LA 值偏低。因此當(dāng)LA 試驗(yàn)結(jié)果異常時(shí)，可以采用微型狄法爾磨耗試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。 法國(guó)等歐洲國(guó)家將洛杉磯磨耗值和微型狄法爾磨耗值結(jié)合起來(lái)使用。

1930年代末英國(guó)開(kāi)發(fā)了壓碎值ACV試驗(yàn)方法，1943年首次頒布 BS 812:11B 壓碎值 ACV 試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)。壓碎值試驗(yàn)方法在英國(guó)，澳大利亞、印度、南非等原英聯(lián)邦國(guó)家得到大量應(yīng)用，亞非拉等國(guó)家應(yīng)用也較為廣泛。1950 年代國(guó)際上發(fā)現(xiàn)壓碎值對(duì)偏軟集料不敏感，這是由于在加載到400kN 之前軟弱顆粒被壓碎、在集料內(nèi)部起到填充作用，使得集料進(jìn)一步被壓密，降低了在加載后期荷載作用時(shí)壓碎量，導(dǎo)致最終的壓碎值偏低。因此，在 1959年英國(guó)又開(kāi)發(fā)了 TFV 試驗(yàn)方法，儀器、方法與 ACV 完全相同，只是其試驗(yàn)時(shí)逐級(jí)加 載確定壓碎的1.6mm顆粒含量約為7.5%～12.5%時(shí)對(duì)應(yīng)的荷載值，即為TFV 。 英國(guó)在 1960年 BS 812-3 中增加了TFV 試驗(yàn)方法，同時(shí)規(guī)定ACV 方法不適用于壓實(shí)值大于30% 以上的集料，此時(shí)應(yīng)采用 TFV方法 。TFV  方法國(guó)際上應(yīng)用也非常廣泛。英國(guó)1995 年之后取消了ACV 方法，但是 TFV 試驗(yàn)方法仍然有效，而且目前英國(guó)公路局等部門仍然在采用 TFV 試驗(yàn)方法。澳大利亞雖然仍然保留 ACV 方法有效，但是相關(guān)規(guī)范中已經(jīng)不再采用 ACV 指標(biāo)，僅保留TFV 指標(biāo)，同時(shí)增加了LA 指標(biāo)。目前壓碎值ACV 指標(biāo)國(guó)際上基本 沒(méi)有應(yīng)用。

沖擊值AIV 也是英國(guó)早期開(kāi)發(fā)的試驗(yàn)方法，在國(guó)際上都有應(yīng)用，但是相對(duì)而言應(yīng)用較少。我國(guó)、法國(guó)等AIV 試驗(yàn)方法均來(lái)源于英國(guó) BS  812-112。但是值得注意的是，歐盟 EN 1097-2 中的沖擊值SZ 方法是照搬了德國(guó)的沖擊值試驗(yàn)，其沖擊錘重50kg, 前端直徑 60mm、 高110mm, 落高370mm, 擊實(shí)10次，然后過(guò)0,2mm 篩 。AIV  和 SZ 原理相同，但是 試驗(yàn)儀器、方法是完全不同的。 一般認(rèn)為沖擊試驗(yàn)結(jié)果與洛杉磯磨耗值試驗(yàn)結(jié)果相關(guān)性 非常好。由于不同材料吸收能量不同，對(duì)沖擊試驗(yàn)結(jié)果有影響，例如硅質(zhì)巖石，沖擊值往往偏大。在歐盟 EN1097-2  中指出，洛杉磯試驗(yàn)是抗破碎試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，但是由于沖擊 值試驗(yàn)簡(jiǎn)單，在建立洛杉磯 LA 與 沖 擊 值AIV|相關(guān)性之后可以替代LA 試驗(yàn)，但是有爭(zhēng)議 時(shí)仍然以 LA 試驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)。

1960年代初期法國(guó)在狄法爾試驗(yàn)基礎(chǔ)上改進(jìn)、提出了徽型狄法爾試驗(yàn)方法，同時(shí)考慮洛杉磯磨耗試驗(yàn)方法的不足，將洛杉磯磨耗試驗(yàn)和微型狄法爾試驗(yàn)結(jié)合起來(lái)應(yīng)用。該方法目前在國(guó)際上得到廣泛應(yīng)用。歐盟在統(tǒng)一集料試驗(yàn)方法之后，將微型狄法爾列為EN  1097系列集料性能試驗(yàn)之首即 EN1097-1。 該方法首先傳入北美加拿大一些省，如魁北克、安大略、大不列顏省，然后被加拿大、美國(guó)采納。1990年代初，加拿大安大略省進(jìn)行了  洛杉磯磨耗值、英國(guó)沖擊值、硫酸鎂堅(jiān)固性、吸水率和微型狄法爾等大量試驗(yàn)，認(rèn)為硫酸鎂  堅(jiān)固性、吸水率和微型狄法爾試驗(yàn)是評(píng)價(jià)集料最好的指標(biāo)，洛杉磯磨耗試驗(yàn)等指標(biāo)并不可  靠，在此基礎(chǔ)上頒布了CSA    A23.2-23A 細(xì)集料微型狄法爾試驗(yàn)、CSA     A23.2-29A 粗集料  微型狄法爾試驗(yàn)。美國(guó)1997年完成的 NCHRP 研究表明，微型狄法爾與集料的耐久性、 韌性和抗磨損性能相關(guān)，與瀝青混合料的抗松散性能、抗坑槽性能相關(guān)，采用該方法可很  好評(píng)定集料質(zhì)量；該方法比洛杉磯磨耗、硫酸鎂堅(jiān)固性具有更高的試驗(yàn)精度，試驗(yàn)材料用 量少、快捷，時(shí)間短；同時(shí)該方法考慮了機(jī)械磨耗作用和水的風(fēng)化作用，其模擬了集料在施 工攤鋪、壓實(shí)以及交通荷載和不利環(huán)境的共同作用；與洛杉磯磨耗試驗(yàn)相比，微型狄法爾  試驗(yàn)用鋼球很小，而且試驗(yàn)筒非常小，因此微型狄法爾是真正的磨耗試驗(yàn)。美國(guó)1999年  首次頒布了AAHTO  TP  58 微狄法爾試驗(yàn)方法，目前粗集料微型狄法爾試驗(yàn)為AASHTO T   327和ASTM    D6928,細(xì)集料微型狄法爾試驗(yàn)為ASTM    D7428。微型狄法爾方法在美國(guó)、 加拿大廣泛應(yīng)用，很多州完全取代了洛杉磯磨耗試驗(yàn)。

微型狄法爾試驗(yàn)參考國(guó)際相關(guān)試驗(yàn)方法，并結(jié)合我國(guó)工程實(shí)踐編寫。

2.2  微型狄法爾磨耗標(biāo)準(zhǔn)集料要求為專業(yè)單位生產(chǎn)、產(chǎn)地來(lái)源明確、目標(biāo)值穩(wěn)定。

圖T0363-1 石灰?guī)r測(cè)定前后表面狀況比較

                                                 圖T0363-2  片麻巖測(cè)定前后表面狀況比較