T   0314—2024 粗 集 料 堅(jiān) 固 性 試 驗(yàn)

1  目的與適用范圍

1.1  本方法適用于測定飽和硫酸鈉溶液或飽和硫酸鎂溶液浸泡和干燥循環(huán)作用下集料質(zhì)量損失，以間接評價(jià)粗集料的堅(jiān)固性。

1.2  本方法不適用于測定含水泥的再生集料，或含碳酸鈣、碳酸鎂或隱晶石英集料，此時(shí)可按T0364進(jìn)行凍融試驗(yàn)。

2  儀具與材料

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

2.2 天平：感量不大于稱量質(zhì)量的0.1%。

2.3 試驗(yàn)篩：根據(jù)集料粒級選用不同孔徑的方孔篩，并滿足T0302中2.1要求。

2.4  容器：帶蓋的瓷缸、塑料桶、金屬桶等，其容積不小于50L。

2.5 三腳網(wǎng)籃：網(wǎng)籃為銅絲或不銹鋼絲制成。一般內(nèi)徑為100mm,高為150mm,網(wǎng)孔徑不大于2.36mm; 對于37.5mm及以上粒級，內(nèi)徑和高均為250mm,網(wǎng)孔徑不大于2.36mm;對于2.36～4.75mm粒級，內(nèi)徑及高均為70mm,網(wǎng)孔徑不大于1.18mm。

2.6 溫控裝置：21℃±1℃恒溫水槽或恒溫箱，能夠容納2.4中的容器，同時(shí)應(yīng)有溫度記錄功能。

2.7 比重計(jì)：液體比重計(jì)，相對密度精度0.001。

2.8 溫度計(jì)：量程0~100℃,分度值0.1℃;量程O<200℃,分度值1℃。

2.9  計(jì)時(shí)器：量程不少于48h, 精度0.1s。

2.10  試劑：飽和硫酸鈉堅(jiān)固性試驗(yàn)為無水硫酸鈉(Na₂SO₄);飽和硫酸鎂堅(jiān)固性試驗(yàn)為7水硫酸鎂(MgSO₄·7H₂O)。

2.11  試劑：10%氯化鋇溶液。

2.12  試驗(yàn)用水：蒸餾水或去離子水。

2.13  其他；玻璃棒、金屬盤、毛刷等。

3  試驗(yàn)準(zhǔn)備

3.1   飽和硫酸鈉溶液的配制

3.1.1  取一定量水加溫至30～50℃,緩慢加入無水硫酸鈉(Na₂SO₄),邊加入邊用玻璃棒充分?jǐn)嚢?。加入的無水硫酸鈉(Na₂SO₄)應(yīng)至溶液達(dá)到飽和并至出現(xiàn)結(jié)晶，每1000mL水加入無水硫酸鈉(Na₂SO₄)不少于350g 。然后將盛有飽和溶液的容器放入溫控裝置中，使飽和溶液冷卻至21℃±1℃,使用前在此溫度下靜置不少于48h。

3.1.2  飽和溶液從冷卻至21℃±1℃開始至所有浸泡試驗(yàn)結(jié)束的整個(gè)過程中均恒溫在21℃±1℃,并及時(shí)蓋住容器減少水分蒸發(fā)或污染。每次使用溶液浸泡之前，均應(yīng)將容器中的結(jié)晶弄碎，攪拌飽和溶液、靜置30min后檢查飽和溶液相對密度，應(yīng)滿足1.151~1.174.

3.1.3  當(dāng)溶液顏色發(fā)生變化或溶液相對密度達(dá)不到要求時(shí)，可過濾一遍；如果檢查其相對密度仍然得不到要求，則不得使用。

3.1.4  溶液的配制，可采用試驗(yàn)浸泡集料的容器，也可采用單獨(dú)的容器。

3.2  飽和硫酸鎂溶液的配制

每1000mL水加入7水硫酸鎂(MgSO₄·7H₂O)不少于1500g;每次使用溶液浸泡之前，飽和溶液相對密度應(yīng)滿足1.286～1.306。其他同3.1。

3.3  試樣的制備

3.3.1 將樣品用2.36mm試驗(yàn)篩充分過篩，取篩上顆粒縮分試樣兩份。將試樣浸泡在水中，借助金屬絲刷將試樣顆粒表面洗刷干凈，經(jīng)多次漂洗至水清澈為止。瀝干后105℃±5℃烘干至恒重，并冷卻至室溫。

3.3.2 按表TO314-1各粒級篩網(wǎng)組成套篩，將每份試樣干篩法充分篩分，稱量各粒級的顆粒質(zhì)量M_i、計(jì)算各粒級的質(zhì)量百分率a_i。

3.3.3 按表TO314-V要求質(zhì)量，每份試樣各粒級稱取一份集料顆粒 (m_i), 同時(shí)記錄各粒級中大于19mm 顆粒數(shù)(N_i)。

表T0314-1粗集料堅(jiān)固性試驗(yàn)各粒級質(zhì)量要求

注：1.當(dāng)某一粒級的質(zhì)量百分率a_i, 小于5%時(shí)，則該粒級可不進(jìn)行試驗(yàn)。如10～25mm 集料中，4.75～9.5mm、 9.5～16mm、16～19mm 和19～37.5mm粒級的質(zhì)量百分率分別為1.4%、90.3%、7.2%和1.1%,則4.75~ 9.5mm 和19～37.5mm粒級可不予試驗(yàn)，僅進(jìn)行9.5～16mm和16～19mm 兩個(gè)粒級的試驗(yàn)。

2.9.5～16mm 粒級顆?？刹捎玫荣|(zhì)量的9.5～13.2mm粒級顆粒代替；19～31.5mm粒級顆?？刹捎玫荣|(zhì)量的 19～26.5mm 粒級顆?；?/span>26.5～31.5mm粒級顆粒代替；

3.2.36～4.75mm與4.75～9.5mm,9.5～16mm與16～19mm,19～31.5mm與31.5～37.5mm,37.5～53mm與53～63mm可兩個(gè)粒級合并進(jìn)行試驗(yàn)，但合并之前各粒級質(zhì)量應(yīng)分別滿足表T0314-1中要求。

4  硫酸鈉飽和溶液堅(jiān)固性試驗(yàn)步驟

4.1  將待測粒級集料顆粒分別裝入不同的三腳網(wǎng)籃、浸入盛有硫酸鈉飽和溶液的容器中，三腳網(wǎng)籃浸入溶液時(shí)應(yīng)先上下升降25次(升降高度約25mm,且集料顆粒不得露出溶液液面)以排除氣泡，然后靜置于該容器中。各粒級集料顆粒浸入飽和溶液之前，溫度應(yīng)為21℃±1℃;同時(shí)飽和溶液容積應(yīng)不小于各粒級集料顆?？傮w積的5倍。各粒級浸入飽和溶液后，三腳網(wǎng)籃底面距容器底面(由網(wǎng)籃腳高控制)間距、三腳網(wǎng)籃外壁距容器內(nèi) 壁間距、三腳網(wǎng)籃之間間距，均不少于20mm;且飽和溶液液面至少高出集料顆粒表面20mm。

4.2  及時(shí)蓋住容器，并保持飽和溶液恒溫在21℃±1℃,靜置浸泡20h±0.25h。從飽和溶液中提出三腳網(wǎng)籃，瀝干15min±5min后，置于105℃±5℃的烘箱中烘干4h±0.25h;及時(shí)蓋住容器，并繼續(xù)進(jìn)行飽和溶液恒溫。從烘箱中取出各粒級集料顆粒，冷卻2h±0.25h 至21℃±1℃;可通過環(huán)境箱、空調(diào)或電風(fēng)扇等加速降溫。至此，完成了第一個(gè)飽和溶液浸泡、加熱烘干試驗(yàn)循環(huán)。

4.3  將容器中結(jié)晶硫酸鹽弄碎，攪拌飽和溶液、靜置30min后檢查飽和溶液相對密度。再按照以上4.1～4.2進(jìn)行四個(gè)循環(huán)，但浸泡時(shí)間調(diào)整為4h±0.25h。

4.4  完成第五次循環(huán)后，將各粒級集料顆粒置于46～49℃的水中浸泡、洗凈結(jié)晶硫酸鹽。再將各粒級集料顆粒放入105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重，待冷卻至室溫后，用相應(yīng)粒級下限篩孔過篩，并稱量其篩余質(zhì)量。

注：取洗各粒級集料顆粒的水約10mL, 滴入幾滴10%氯化鋇溶液，若未出現(xiàn)白色渾濁說明已洗凈。

4.5  對粒徑大于19mm的顆粒，同時(shí)進(jìn)行外觀檢查，描述各顆粒的裂縫、剝落、掉邊和掉角等情況及其所占的顆粒數(shù)量。

4.6 如中途需要暫停試驗(yàn)，可在烘箱完成烘午后冷卻階段中止試驗(yàn)，總中止時(shí)間不超過72h。

5  硫酸鎂飽和溶液堅(jiān)固性試驗(yàn)步驟

5.1 將待測粒級集料顆粒分別裝入不同的三腳網(wǎng)籃、浸入盛有飽和溶液的容器中，三腳網(wǎng)籃浸入溶液時(shí)應(yīng)先上下升降25次(升降高度約25mm,且集料顆粒不得露出溶液液面)以排除氣泡，然后靜置于該容器中。各粒級集料顆粒浸入飽和溶液之前，其溫度應(yīng)為 21℃±1℃;同時(shí)飽和溶液容積應(yīng)不小于各粒級集料顆?？傮w積的5倍。各粒級集料顆粒 浸入飽和溶液后，三腳網(wǎng)籃底面距容器底面(由網(wǎng)籃腳高控制)間距、三腳網(wǎng)籃外壁距容 器內(nèi)壁間距、三腳網(wǎng)籃之間間距，均不少于20mm; 且飽和溶液液面至少高出集料顆粒表面20mm。

5.2 及時(shí)蓋住容器，并保持飽和溶液恒溫在21℃±1℃,靜置浸泡16.5h±0.25h 。從飽和溶液中提出三腳網(wǎng)籃，瀝干30min±5min后，置于105℃±5℃的烘箱中烘干6h±0.25h;及時(shí)蓋住容器，并繼續(xù)進(jìn)行飽和溶液恒溫。從烘箱中取出各粒級集料顆粒，冷卻
2h±0.25h 至21℃±1℃;可通過環(huán)境箱、空調(diào)或電風(fēng)扇等加速降溫。至此，完成了第一個(gè)飽和溶液浸泡、加熱烘干試驗(yàn)循環(huán)。

5.3 將容器中結(jié)晶硫酸鹽弄碎，攪拌飽和溶液、靜置30min 后檢查飽和溶液相對密度。 再完全按照以上5.1～5.2進(jìn)行四個(gè)循環(huán)。

5.4  完成第五次循環(huán)后，將各粒級集料顆粒置于46～49℃的水中浸泡、洗凈結(jié)晶硫酸鹽。再將各粒級集料顆粒放入105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重，待冷卻至室溫后，用相應(yīng)粒級下限篩孔過篩，并稱量其篩余質(zhì)量。

注：取洗各粒級集料顆粒的水約10mL,滴入幾滴10%氯化鋇溶液，若未出現(xiàn)白色渾濁說明已洗凈。

5.5  對粒徑大于19mm的顆粒，同時(shí)進(jìn)行外觀檢查，描述各顆粒的裂縫、剝落、掉邊和掉角等情況及其所占的顆粒數(shù)量。

5.6 如中途需要暫停試驗(yàn)，可在烘箱完成烘于后冷卻階段中止試驗(yàn)，總中止時(shí)間不超過72h。

6 結(jié)果整理

6.1 試樣的各粒級質(zhì)量百分率按式(TO314-1)計(jì)算，準(zhǔn)確至0.1%。 

        (T0314-1) 

式中：a_i——試樣第i粒級集料顆粒的質(zhì)量百分率，%;

i 、k—1 、2…8,代表4.75～9.5mm 、9.5～16mm...63～75mm 中某一粒級； 

M_i——第i 粒級的集料顆粒質(zhì)量，g。

6.2 試樣的各粒級質(zhì)量損失百分率按式(T0314-2) 計(jì)算，準(zhǔn)確至0.1%。

                     (T0314-2)

式中：Q_i——試樣第i 粒級的集料顆粒質(zhì)量損失百分率，%;

m_i——試驗(yàn)前，第i粒級集料顆粒烘干質(zhì)量，g;

——五次循環(huán)試驗(yàn)后，第i 粒級篩余集料顆粒的質(zhì)量，g。

6.3    硫酸鎂溶液試驗(yàn)的試樣質(zhì)量損失百分率按式(T0314-3)計(jì)算，準(zhǔn)確至0.1%。

                   (T0314-3)

式中：S_sm——硫酸鎂溶液試驗(yàn)的試樣質(zhì)量損失百分率，%。

注：當(dāng)某一粒級的質(zhì)量百分率小于5%時(shí)，取其相鄰兩個(gè)粒級的質(zhì)量損失百分率的算術(shù)平均值；當(dāng) 只有一個(gè)相鄰粒級的實(shí)測結(jié)果時(shí)，直接取這個(gè)相鄰粒級的質(zhì)量損失百分率。

6.4    硫酸鈉溶液試驗(yàn)的試樣質(zhì)量損失百分率按式(T0314-4)計(jì)算，準(zhǔn)確至0.1%。

                                        (T0314-4)

式中：S_sn——  硫酸鈉溶液試驗(yàn)的試樣質(zhì)量損失百分率，%。

注：當(dāng)某一粒級的質(zhì)量百分率小于5%時(shí)，取其相鄰兩個(gè)粒級的質(zhì)量損失百分率的算術(shù)平均值；當(dāng)只有一個(gè)相鄰粒級的實(shí)測結(jié)果時(shí)，直接取這個(gè)相鄰粒級的質(zhì)量損失百分率。

6.5  取兩份試樣的質(zhì)量損失百分率的算術(shù)平均值作為試驗(yàn)結(jié)果，準(zhǔn)確至0.1%。

6.6 試驗(yàn)應(yīng)描述整體顆粒的裂縫、剝落、掉邊和掉角等情況及其所占的顆粒數(shù)量。

7  允許誤差

7.1  當(dāng)采用硫酸鈉飽和溶液時(shí)，質(zhì)量損失百分率重復(fù)性試驗(yàn)的允許誤差為試驗(yàn)平均值的60%。

7.2 當(dāng)采用硫酸鎂飽和溶液時(shí)，質(zhì)量損失百分率重復(fù)性試驗(yàn)的允許誤差為試驗(yàn)平均值的30%。

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、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、型號及編號。

8.6  飽和溶液名稱、恒溫溫度，一個(gè)循環(huán)浸泡、瀝干、烘干、冷卻時(shí)間。

8.7 質(zhì)量損失百分率試驗(yàn)結(jié)果。

8.8 要說明的其他內(nèi)容。

條文說明

1.1  飽和硫酸鈉溶液堅(jiān)固性試驗(yàn)、飽和硫酸鎂溶液堅(jiān)固性試驗(yàn)結(jié)果差異較大，兩者不能混用。目前各工程技術(shù)規(guī)范中按飽和硫酸鈉溶液方法評價(jià)堅(jiān)固性，因此當(dāng)未明確具體堅(jiān)固性試驗(yàn)方法時(shí)，應(yīng)按照飽和硫酸鈉溶液堅(jiān)固性試驗(yàn)方法進(jìn)行。

1.2  采用飽和硫酸鈉溶液或飽和硫酸鎂溶液浸泡、烘干循環(huán)作用來評價(jià)集料抗崩解能力。集料經(jīng)飽和硫酸鹽溶液多次浸泡與烘干循環(huán)，硫酸鹽滲透進(jìn)入集料孔隙中，并產(chǎn)生內(nèi)部膨脹力，模擬結(jié)冰時(shí)水膨脹力，用于判斷集料抗風(fēng)化能力，一般習(xí)慣稱為堅(jiān)固性或安定性試驗(yàn)；同時(shí)對于水泥混凝土用集料，也可以評價(jià)硫酸鹽侵蝕的敏感性。但是對于特定的材料，如舊混凝土等含水泥的再生集料，含碳酸鎂、碳酸鈣等集料，此試驗(yàn)方法可能會(huì)造成試驗(yàn)結(jié)果偏大，因此該試驗(yàn)方法不適用于測定這些材料。同時(shí)，該方法也不適用于37.5mm以上的沉積巖集料。

3.1、3.2  飽和溶液的配制、存放及浸泡溫度都會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果，配制時(shí)應(yīng)產(chǎn)生結(jié)晶的硫酸鹽才視為達(dá)到飽和溶液；同時(shí)每個(gè)浸泡循環(huán)均需要對結(jié)晶硫酸鹽打碎、攪拌后檢驗(yàn)密度和溫度。

4  對于試驗(yàn)烘干和浸泡時(shí)間，我國標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)差異較大，如AASHTO T104方法要求浸泡16～18h、瀝干15min、烘干至恒重、冷卻至20℃,一個(gè)循環(huán)不少于24h; 再如歐盟 EN 1367-2要求浸泡17h、瀝干2h、烘干24h、冷卻5h一個(gè)循環(huán)時(shí)間約48h; 而我國第一個(gè)循環(huán)27h,之后每個(gè)循環(huán)浸泡4h、烘干4h,加上冷卻時(shí)間約為10h 。堅(jiān)固性試驗(yàn)中浸泡時(shí)間越長，對集料的破壞作用越大，因此測試值越大。同時(shí)烘干時(shí)間越長，則集料孔隙水能夠完全烘干，也有利于浸泡時(shí)硫酸鹽的滲透，因此測試值也會(huì)越大。我國一個(gè)循環(huán)時(shí)間偏短，因此堅(jiān)固性試驗(yàn)與國際方法相比，測定值偏低。

5  飽和硫酸鏡溶液測定試驗(yàn)精度高，相同條件下其測定結(jié)果較硫酸鈉試驗(yàn)結(jié)果平均偏高，更有利于區(qū)分集料的堅(jiān)固性。本次增加的飽和硫酸鎂溶液堅(jiān)固性試驗(yàn)，與飽和硫酸鈉溶液法相比，不僅僅溶液不同，而且浸泡、干燥時(shí)間也不相同，因此試驗(yàn)結(jié)果也完全不同，兩者不能互相替代。

6.3 堅(jiān)固性試驗(yàn)記錄表可參考表T0314-2。表中，37.5~53mm、9.5～16mm兩個(gè)粒級的質(zhì)量百分率小于5%,因此該粒級不予測定；計(jì)算加權(quán)質(zhì)量損失時(shí)，9.5～16mm質(zhì)量損失取相鄰16～19mm和4.75～9.5mm兩個(gè)粒級結(jié)果的平均值，而37.5～53mm質(zhì)量損失直接取相鄰的31.5～37.5mm的結(jié)果。16～19mm和19～31.5mm兩個(gè)粒級試驗(yàn)時(shí)，分別稱取試樣后合并成16～31.5mm進(jìn)行堅(jiān)固性試驗(yàn)；計(jì)算加權(quán)質(zhì)量損失時(shí)，16～19mm和19～31.5mm質(zhì)量損失直接取16～31.5mm的結(jié)果。

表 T0314-2  堅(jiān)固性試驗(yàn)記錄表