测定粗集料的表观密度和相对密度

【任务描述】

本任务是在学习粗集料各项物理性质指标的基础上，测定粗集料的表观密度和表观相对密度。

【学习目标】

①熟悉粗集料各项密度及吸水率的定义。

②会按《公路工程集料试验规程》(JTG E42—2005)规定的方法测定粗集料的表观密度和表观相对密度，并能完整、规范地填写试验检测记录表。

1.相关知识

1）粗集料的密度

①粗集料的表观密度(ρa)、表观相对密度(γa)、毛体积密度(ρb)、毛体积相对密度(γb)、表干密度(ρs)、表干相对密度(γs)的含义及计算方法与细集料完全相同，采用《公路工程集料试验规程》(JTG E42—2005)中网篮法测定。

②堆积密度及骨架间隙率。沥青混合料用粗集料的堆积密度，包括自然堆积状态密度和捣实状态堆积密度。

a.自然堆积状态密度。用平头铁锹铲起试样，使石子自由地落入规定的容量筒内，铁锹的齐口至容量筒上口的距离保持在50 mm左右，装满容量筒所测定的密度。

b.捣实状态堆积密度。根据沥青混合料类型和公称最大粒径确定起骨架作用的关键性筛孔，将矿料以此筛出。SMA混合料中，公称最大粒径等于或小于9.5mm的以2.36mm作为粗骨料骨架的分界筛孔，公称最大粒径等于或大于13.2 mm的以4.75 mm作为粗骨料骨架分界筛孔。取筛上部分作为试样，分3层装入一定规格要求的容量筒中，每层用一根直径16 mm、一端为圆头的捣棒沿边缘向中心均匀捣实25次所测定的密度。

c.沥青混合料用粗骨料骨架捣实状态下的间隙率。沥青混合料用粗骨料骨架捣实状态下的间隙率按式(2.10)计算。

式中　VCADRC——捣实状态下粗骨料骨架间隙率，%；

ρb——粗集料的毛体积密度，t/m3；

ρ——按捣实法测得的粗集料的堆积密度，t/m3。

2）粗集料的吸水率

粗集料的吸水率是指以烘干质量为基准的饱和面干状态的含水率，可以单独测定也可以用网篮法与其他物理指标同时测定。

2.测定粗集料的表观密度和表观相对密度

试验依据为《公路工程集料试验规程》(JTG E42—2005)。

T 0304—2005粗集料密度及吸水率试验（网篮法）

1　目的与适用范围

本方法适用于测定各种粗集料的表观相对密度、表干相对密度、毛体积相对密度、表观密度、表干密度、毛体积密度以及粗集料的吸水率。

2　仪具与材料

①天平或浸水天平：可悬挂吊篮测定集料的水中质量，称量应满足试样数量称量要求，感量不大于最大称量的0.05%。

②吊篮：耐锈蚀材料制成，直径和高度为150 mm左右，四周及底部用1～2 mm的筛网编制或具有密集的孔眼。

③溢流水槽：在称量水中质量时能保持水面高度一定。

④烘箱：能控温在105℃±5℃。

⑤毛巾：纯棉制，洁净，也可用纯棉的汗衫布代替。

⑥温度计。

⑦标准筛。

⑧盛水容器（如搪瓷盘）。

⑨其他：刷子等。

3　试验准备

3.1　将试样用标准筛过筛除去其中的细集料，对较粗集料可用4.75 mm筛过筛，对2.36～4.75 mm集料或者混在4.75 mm以下石屑中的粗集料，则用2.36 mm标准筛过筛，用四分法或分料器法缩分至要求的质量，分两份备用。对沥青路面用粗集料，应不同规格的集料分别测定，不得混杂，所取的每一份集料试样应基本上保持原有的级配。在测定2.36～4.75 mm的粗集料时，试验过程中应特别小心，不得丢失集料。(www.xing528.com)

3.2　经缩分后供测定密度和吸水率的粗集料质量应符合表T 0304.1的规定。

表T 0304.1　测定密度所需要的试样最小质量

3.3　将每一份集料试样浸泡在水中，并适当搅动，仔细洗去附在集料表面的尘土和石粉，经多次漂洗干净至水完全清澈为止。清洗过程中不得散失集料颗粒。

4　试验步骤

4.1　取试样一份装入干净的搪瓷盘中，注入洁净的水，水面至少应高出试样20 mm，轻轻搅动石料，使附着石料上的气泡完全逸出。在室温下保持浸水24 h。

4.2　将吊篮挂在天平的吊钩上，浸入溢流水槽中，向溢流水槽中注水，水面高度至水槽的溢流孔为止，将天平调零。吊篮的筛网应保证集料不会通过筛孔流失，对2.36～4.75mm粗集料应更换小孔筛网，或在网篮中加入一个浅盘。

4.3　调节水温在15～25℃范围内。将试样移入吊篮中。溢流水槽中的水面高度由水槽的溢流孔控制，维持不变。称取集料的水中质量（mw）。

4.4　提起吊篮，稍稍滴水后，将试样倒入浅搪瓷盘中，或直接将粗集料倒在拧干的湿毛巾上。将较细的粗集料（2.36～4.75 mm）连同浅盘一起取出，稍稍倾斜搪瓷盘，仔细倒出余水，将粗集料倒在拧干的湿毛巾上，用毛巾吸走从集料中漏出的自由水。此步骤需特别注意不得有颗粒丢失，或有小颗粒附在吊篮上。再用拧干的湿毛巾轻轻擦干集料颗粒的表面水，至表面看不到发亮的水迹，即为饱和面干状态。当粗集料尺寸较大时，宜逐颗擦干。注意对较粗的粗集料，拧湿毛巾时不要太用劲，防止拧得太干；对较细的含水较多的粗集料，毛巾可拧得稍干些。擦颗粒的表面水时，要将表面水擦掉，但千万不能将颗粒内部的水吸出。整个过程中不得有集料丢失，且已擦干的集料不得继续在空气中放置，以防止集料干燥。

注：对2.36～4.75mm的集料，用毛巾擦拭时容易黏附细颗粒集料，从而造成集料损失，此时宜改用洁净的纯棉汗衫布擦拭至表干状态。

4.5　立即在保持表干状态时，称取集料的表干质量（mf）。

4.6　将集料置于浅盘中，放入105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重。取出浅盘，放在带盖的容器中冷却至室温，称取集料的烘干质量（ma）。

注：恒重是指相邻两次称量间隔时间大于3 h的情况下，其前后再次称量之差小于该项试验要求的精密度，即0.1%。一般在烘箱中烘烤的时间不得少于4～6 h。

4.7　对同一规格的集料应平行试验两次，取平均值作为试验结果。

5　计算

5.1　表观相对密度γa、毛体积相对密度γs、毛体积相对密度γh按式（T 0304.1）、式（T 0304.2）、式（T 0304.3）计算，精确至小数点后3位。

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；

γh——集料的毛体积相对密度，无量纲；

ma——集料的烘干质量，g；

mf——集料的表干质量，g；

mw——集料的水中质量，g。

5.2　集料的吸水率以烘干试样为基准，按式（T 0304.4）计算，准确至0.01%。

式中　wx——粗集料的吸水率，%。

5.3　粗集料的表观密度（视密度）ρa、表干密度ρs、毛体积密度ρh，按式（T 0304.5）、式（T 0304.6）、式（T 0304.7）计算，精确确至小数点后3位。不同水温条件下测量的粗集料表观密度需进行水温修正，不同试验温度下水的密度ρT及水的温度修正系数αT按表T 0304.2选用。

式中　ρa——粗集料的表观密度，g/cm3；

ρs——粗集料的表干密度，g/cm3；

ρh——集料的毛体积密度，g/cm3；

ρT——试验温度时水的密度，按表T 0304.2取用；

αT——试验温度时的水温修正系数；

ρw——水在4℃时的密度（1.000 g/cm3）。

表T 0304.2　不同水温时水的密度及水温修正系数αT

6　精密度或允许差

重复试验的精密度，对表观相对密度、表干相对密度、毛体积相对密度，两次结果相差不得超过0.02，对吸水率不得超过0.2%。