T0330—2024細(xì) 集 料 密 度 及 吸 水 率 試 驗(yàn)(坍落筒法)

1  適用范圍

1.1  本方法適用于坍落筒法測(cè)定細(xì)集料的毛體積相對(duì)密度、表觀相對(duì)密度、表干相對(duì)密度。 

1.2  本方法適用于用坍落筒法測(cè)定細(xì)集料處于飽和面干狀態(tài)時(shí)的吸水率。 

1.3  本方法適用于用坍落筒法測(cè)定細(xì)集料的毛體積密度、表觀密度、表干密度。

2  儀具與材料

2.1  天平：稱(chēng)量不小于1kg, 感量不大于0.1g。 

2.2  飽和面干試模：上口徑40mm±3mm,   下口徑90mm±3mm,   高75mm±3mm  的金屬 坍落筒(見(jiàn)圖T0330-1), 厚度不小于4mn。

圖T0330-1  飽和面干試模及其搗棒(尺寸單位：mm)

1-搗棒；2-試模；3-玻璃片

2.3  搗捧：金屬捧，搗實(shí)端直徑25mm±3mm,   質(zhì)量340g±15g  ( 圖TO330-1)。 

2.4  試驗(yàn)篩：孔徑為4.75mm、0.075mm 的方孔篩，并滿(mǎn)足T0302中2 .1要求。 

2.5  燒杯：500mL。 

2.6  容量瓶：500mL。

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

2.8  試驗(yàn)用水：飲用水，使用之前煮沸后冷卻至室溫。 

2.9  盛水容器：浸泡試樣用容器，不銹鋼的金屬盆等。 

2.10  恒溫水槽：恒溫23℃±2℃。

2.11  其他：金屬盤(pán)、鋁制料勺、玻璃棒、干燥器(內(nèi)裝變色硅膠)、手提式吹風(fēng)機(jī)、溫度計(jì)等。

3  試驗(yàn)準(zhǔn)備

3.1  將樣品篩除4.75mm以上顆粒，縮分至約600g子樣兩份，按照T0302中5.2~5.6步驟，將0.075mm 以下顆粒洗除、至漂洗水目測(cè)清澈為正。

注：浸泡之前樣品不得采用烘干處理；經(jīng)過(guò)拌和樓等加熱、干燥后的樣品，試驗(yàn)之前，應(yīng)在室溫條件下放置不少于12h。 

3.2     將清洗后子樣移入盛水容器；注入水，使水面高出集料顆粒表面不少于20mm, 靜置24h±0.5h(可在室溫下靜置后，然后移入23℃±2℃恒溫水槽繼續(xù)浸水，其中恒溫水槽 浸水不少于2h)。

3.3  細(xì)心地倒去子樣顆粒上部的水，但不得至細(xì)粉流失，并用吸管吸去余水。

3.4  取一份子樣移入金屬盤(pán)、攤平，手持吹風(fēng)機(jī)在集料顆粒上方緩緩移動(dòng)、均勻?qū)Ρ砻?/span>吹入暖風(fēng)，并不停翻拌，使集料表面水均勻蒸發(fā)，直至按3.7檢驗(yàn)達(dá)到飽和面干狀態(tài)。 注：注意吹風(fēng)不得使細(xì)粉損失或顆粒表面過(guò)熱。

3.5  將飽和面干試模置于光滑、無(wú)吸濕性平面上。將集料顆粒充分翻拌、冷卻至室溫后，松散地一次裝入飽和面干試模，用搗棒在集料顆粒表面均勻輕搗25次，搗棒端面距集 料表面距離不超過(guò)5mm, 使之完全靠自重自由落下，搗完后刮平?？?，如留有空隙亦不必再裝滿(mǎn)。 

3.6  徐徐垂直提起試模，如集料顆粒保留錐形沒(méi)有坍落，則說(shuō)明集料顆粒尚含有表面 自由水，應(yīng)繼續(xù)按上述方法用暖風(fēng)干燥、裝模、輕搗，重復(fù)試驗(yàn)直至集料顆粒達(dá)到飽和面干 狀態(tài)為止。如試模提起后集料坍落過(guò)多，則說(shuō)明已過(guò)于干燥，此時(shí)應(yīng)將子樣均勻?yàn)⑺s 5mL, 經(jīng)充分拌勻，并靜置于加蓋容器中30min 后，再按上述方法進(jìn)行試驗(yàn)，至達(dá)到飽和面干狀態(tài)為止.

3.7  判斷飽和面干狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)于天然砂，宜以“在集料中心部分上部成為約2/3 的圓錐體，即約坍塌1/3”為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(圖T0330-2中d 狀態(tài));對(duì)機(jī)制砂和石屑，宜以“當(dāng)移去試模第一次出現(xiàn)坍落”為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(圖 T0330-2中d～c狀態(tài))。

a)無(wú)坍落，保留原形狀       b)側(cè)面輕微坍落，尚留有部分完整側(cè)面       c)明顯坍落，出現(xiàn)尖頂

d)已坍落，尚可見(jiàn)尖頂         e)完全坍落，表面呈曲面

圖T0330-2 細(xì)集料不同坍落狀態(tài)示意圖

4  試驗(yàn)步驟

4.1  立即稱(chēng)取達(dá)到飽和面干狀態(tài)的集料顆粒300g±5g(m?)為 一份試樣。 

4.2  容量瓶中預(yù)先放入部分23℃±2℃水；將稱(chēng)取的試樣迅速放入容量瓶中，勿使集 料顆粒散失，再加23℃±2℃水至約450mL 刻度處，通過(guò)旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)容量瓶或玻璃棒攪動(dòng)

消除氣泡。

注： 一般需15～20mim消除氣泡，此期間需要水浴，使試樣恒溫在23℃±2℃。消除氣泡時(shí)會(huì)產(chǎn)生 氣泡聚集，可采用紙市尖端浸入瓶中粘除或使用少于1mL 異丙醇來(lái)分散。操作時(shí)手與瓶之間應(yīng)墊 毛巾。

 4.3  消除氣泡后，加23℃±2℃水至500mL 刻度處，塞緊瓶塞，擦干瓶頸內(nèi)部及瓶外附 著水分，稱(chēng)其總量(m?)。 

4.4  傾倒容量瓶部分水，注意不得散失細(xì)粉；將試樣移入金屬盤(pán)中，用水將容量瓶沖洗 干凈，沖洗水一并倒入金屬盤(pán)中；立即向容量瓶?jī)?nèi)注入23℃±2℃(注入水溫與試樣浸泡 水溫差不大于2℃)水至瓶頸500mL 刻度線(xiàn)，塞緊瓶塞，擦干瓶頸內(nèi)部及瓶外附著水分，稱(chēng) 其 總 質(zhì) 量(m?).

 4.5  待細(xì)粉沉淀后，泌去金屬盤(pán)中的水，注意不要散失細(xì)粉。將金屬盤(pán)連同試樣放入105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重、冷卻至室溫后，稱(chēng)取烘干集料顆粒質(zhì)量(m?)。 

4.6  按以上方法取第二份試樣進(jìn)行試驗(yàn)。 

5 結(jié)果整理

5.1  試樣的表觀相對(duì)密度γ_a、表干相對(duì)密度γ_s、及毛體積相對(duì)密度γ_b,分別按式(T0330-1) 、(T0330-2) 、(T0330-3)     計(jì)算，準(zhǔn)確至0.001。

式中：γ_a——試樣的表觀相對(duì)密度；

γ_s——試樣的表干相對(duì)密度；

γ_b——試樣的毛體積相對(duì)密度；

m?——試樣烘干后質(zhì)量，g;

m?—— 水、瓶總質(zhì)量，g;

m?—— 飽和面干試樣、水、瓶總質(zhì)量，g;

m?—— 飽和面干試樣質(zhì)量，g; 

5.2    試樣的表觀密度ρ_a、表干密度ρ_s、及毛體積密度ρ_b, 分別按式(T0330-4)、(T0330-5)、(T0330-6)計(jì)算，準(zhǔn)確至0.001g/cm3.

ρ_a=γ_a×ρ_t                                        (T0330-4)

ρ_s=γ_s×ρ_t                                         (T0330-5)  

ρ_b=γ_b×ρ_t                                         (T0330-6) 

式中：ρ_a——試樣的表觀密度，g/cm³；

ρ_s——試樣的表干密度，g/cm3；

ρ_b——試樣的毛體積密度，g/cm3;

ρ_t ——試驗(yàn)溫度T 時(shí)水的密度，按附錄A 表A-1 取用，g/cm3。 

5.3    試樣的吸水率按式(T0330-7)計(jì)算，準(zhǔn)確至0.01%。

       (T  0330-7)

式中：w_x——試樣的吸水率，%;

m?—— 飽和面干試樣質(zhì)量，g;

m₀—— 烘干試樣質(zhì)量，g。 

5.4  如需以飽和面干狀態(tài)的試樣為基準(zhǔn)計(jì)算試樣的吸水率，飽和面干吸水率按 式(T0330-8)   計(jì)算，準(zhǔn)確至0.01%,但需在報(bào)告中注明。

                  (T0330-8) 

式中：——集料的飽和面干吸水率，%;

m₃——飽和面干試樣質(zhì)量，g;

m₀——烘干試樣質(zhì)量，g。

5.5  取兩份試樣的相對(duì)密度、密度的算術(shù)平均值作為試驗(yàn)結(jié)果，準(zhǔn)確至0.001、0.001g/cm3。

5.6  取兩份試樣的吸水率的算術(shù)平均值作為試驗(yàn)結(jié)果，準(zhǔn)確至0.01%。

6  允許誤差

6.1  相對(duì)密度重復(fù)性試驗(yàn)的允許誤差為0.03。

6.2  吸水率重復(fù)性試驗(yàn)的允許誤差為0.3%。

7  報(bào)告

7.1  試驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。

7.2     樣品的編號(hào)、名稱(chēng)、產(chǎn)地和規(guī)格。

7.3  接樣日期、樣品描述。

7.4   試驗(yàn)日期、樣品縮分方法.

7.5 主要儀器設(shè)備的名稱(chēng)、型號(hào)及編號(hào)。

7.6  相對(duì)密度、密度和吸水率試驗(yàn)結(jié)果。

7.7     要說(shuō)明的其他內(nèi)容。

條文說(shuō)明

1  坍落筒法測(cè)定細(xì)集料密度和吸水率是國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)方法，無(wú)論是水泥混凝土、水 泥砂漿還是瀝青混凝土。

3.1  對(duì)于瀝青路面工程，一般采用石屑、機(jī)制砂，其密度測(cè)定誤差會(huì)對(duì)確定 VMA等指標(biāo)影響較大，從而影響瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)。同時(shí)，隨著水泥混凝土中機(jī)制砂應(yīng)用日益增加，機(jī)制砂中石粉含量較高，其吸水率測(cè)定誤差會(huì)給混凝土用水量、膠材用量和力學(xué)性能造成較大影響。

坍落筒法測(cè)定天然砂時(shí)試驗(yàn)結(jié)果波動(dòng)小、結(jié)果較為可靠；但是對(duì)于石屑、機(jī)制砂，由于 其棱角性大、粉料含量高，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響較大，誤差較大，很難測(cè)準(zhǔn)。在確定飽和面干狀  態(tài)過(guò)程中，粉料在集料表面形成一個(gè)覆蓋層，因此測(cè)定的是吸附粉料顆粒的毛體積密度和  吸水率，而不是單個(gè)顆粒的毛體積密度和吸水率。這種差別因粉料含量和粉料特性而異。 當(dāng)粉料含量不大于5%時(shí)，水洗和非水洗的毛體積相對(duì)密度差可達(dá)0.02～0.03;當(dāng)粉料  達(dá)到10%以上時(shí)，毛體積相對(duì)密度差可達(dá)0.08～0.15。因此對(duì)于細(xì)集料應(yīng)水洗篩除 0.075以下顆粒進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)定的相對(duì)密度和吸水率代替未篩除細(xì)集料的相對(duì)密度和 吸水率。

本規(guī)程2005年版規(guī)定需要將細(xì)集料篩除2.36mm 以上顆粒進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)于2.36~ 4.75mm顆粒按粗集料容量瓶法進(jìn)行測(cè)定。通過(guò)調(diào)研本規(guī)程2000年版、GB/T14684,以及國(guó)際上AASHTO T84 、ASTM C128 、CSA A23.2-6A沒(méi)有規(guī)定細(xì)集料需要過(guò)篩，而 BS 812-2 要求篩分為0.075～5mm; 而 EN 1097-6 要求篩分為0 .075～4mm 。本次修訂為先篩除 4.75mm 以上顆粒，然后進(jìn)行0.075mm 水篩去除0.075mm。

3.7  坍落度試驗(yàn)中確定飽和面干狀態(tài)是保證試驗(yàn)精度的關(guān)鍵，但對(duì)于機(jī)制砂、石屑 的飽和面干狀態(tài)的判斷非常困難。

EN 1097-6、BS 812-2 規(guī)定 AASHTOT84 、ASTM   C128 和 CSA    A23.2-6A  飽和面干狀 態(tài)，對(duì)于天然砂，為移去坍落筒即出現(xiàn)坍落狀態(tài)。對(duì)于機(jī)制砂、石屑，當(dāng)試樣完全篩除粉料 時(shí)為圖T0330-2 中d狀態(tài)；當(dāng)含有粉料時(shí)會(huì)影響坍落狀態(tài)。

而 AASHTOT84 、ASTMC 128和 CSA A23.2-6A規(guī)定飽和面干狀態(tài)，為出現(xiàn)輕微坍落；對(duì)于棱角性大或粉料含量高的細(xì)集料，則很難坍落，規(guī)定飽和面干狀態(tài)為第一次出現(xiàn)一側(cè)輕微坍落，接近圖T0330-2中b 狀態(tài)。

另外，GB/T14684, 對(duì)于天然砂為圖T0330-2中d 狀態(tài)，機(jī)制砂為圖T0330-2中b 狀態(tài)。

通過(guò)大量試驗(yàn)表明，對(duì)于機(jī)制砂、石屑，其飽和面干時(shí)坍落狀態(tài)受其0.075mm 含量和 棱角性影響較大。對(duì)于完全水洗0.075mm的機(jī)制砂、石屑，其坍落形狀不再受0.075mm 含量，然而仍然受其棱角性一定的影響，其坍落狀態(tài)接近天然砂，整體介于圖T0330-2中d~c狀態(tài)，不會(huì)出現(xiàn)c~a 之間狀態(tài)；對(duì)于一般0.075mm通過(guò)率(如3%～8%)的集料，其坍落狀態(tài)介于圖T0330-2中 c~b 狀態(tài)；當(dāng)0.075mm通過(guò)率過(guò)高時(shí)(如8%～20%),其坍落狀態(tài)介于圖T0330-2中 b～a 狀態(tài)，一般是一側(cè)坍落，同時(shí)尚留有部分完整側(cè)面沒(méi)有坍落。