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砂石材料试验

1.1石料毛体积密度及孔隙率试验(蜡封法)

1.1.1试验目的和适用范围

(1)试验目的:测定石料在干燥状态下包括孔隙在内的单位体积固体材料的质量,评定石料质量及其技术性能。

(2)适用范围:适用于遇水崩解、溶解和干缩湿胀性松软石料的毛体积密度测定。

1.1.2试验设备

试件加工设备、物理天平(感量0.01g)、烘箱、石蜡(密度一般为0.93g/cm3,可测定)、软毛刷、细线、大烧杯等。

1.1.3试验步骤

(1)试件制备:将石料试样锤打成边长为40~60mm的立方体试件,并把尖锐棱角用砂轮打磨光滑;或采用直径为48~52mm圆柱体试件。测定天然密度的试件,应在岩样拆封后,在设法保持天然湿度的条件下,迅速制样、称量和密封,同一含水状态,试样数量每组不得少于3个。

(2)测天然密度时,应取有代表性的岩石制备试件并称量;测干密度时,将试件放入烘箱,在(105±5)℃下烘至恒重,烘干时间一般为12~24h,取出后置于干燥器内冷却至室温。

(3)从干燥器中取出试件,放在天平上称其质量m0(精确至0.01g)。

(4)将石蜡加热熔化,在石蜡温度为55~58℃(石蜡熔点)时,用软毛刷在石料试件表面涂上一层厚度不大于1mm的石蜡层,冷却后准确称出涂有石蜡试件空气中的质量m1。

(5)将涂有石蜡的试件系于天平上,称出其在水中的质量m2。

(6)擦干试件表面的水分,在空气中重新称取蜡封试件的质量,检查此时蜡封试件的质量是否大于浸水前的质量m1,如超过0.05g,说明试件蜡封不好,水已浸入试件,应取件重新测定。

1.1.4试验数据整理

(1)计算石料毛体积密度,精确至0.01g/cm3:

式中:ρ——石料毛体积密度,g/cm3;

m

0——烘至恒重时的试件质量,g;

m1——涂石蜡后的试件在空气中的质量,g;

m2——涂石蜡后的试件在水中的质量,g;

ρp——石蜡的密度,g/cm3;

ρw——水的密度,g/cm3。

(2)组织均匀的岩石,其密度应为3个试件试验结果的平均值;组织不均匀的岩石密度应记录最大值与最小值,试验结果精确至0.01g/cm3。

(3)计算石料空隙率,试验结果精确至0.1%:

式中:ρt——石料密度,g/cm3。

1.1.5注意事项

(1)蜡封时严格控制石蜡温度和试件蜡封厚度。

(2)封蜡试件在水中称量后须擦干试件再称其在空气中的质量,检查其质量是否大于浸水前的质量m1,如超过0.05g,说明试件封蜡不好,水已浸入试件,应取件重新测定。

(3)称封蜡试件水中质量时,切忌试件接触烧杯(网篮)内壁,同时要检查烧杯外壁不要与天平吊盘架立柱接触。

1.1.6试验记录

续表

试验总结:

1.1.7思考题

(1)试推导石料的毛体积计算公式。

(2)蜡封时为什么要严格控制石蜡温度和试件蜡封厚度?

1.2岩石单轴抗压强度试验

1.2.1试验目的和适用范围

(1)试验目的:单轴抗压强度试验是测定规则形状岩石试件单轴抗压强度的方法,主要用于岩石的强度分级和岩石的描述。

(2)适用范围:本法采用饱和状态下的岩石立方体(或圆柱体)试件的抗压强度来评定岩石强度(包括碎石或卵石的原始岩石强度)。

注:在某些情况下,试件含水状态还可根据需要选择天然状态、烘干状态或冻融循环后状态,试件的含水状态要在试验记录中注明。

1.2.2试验设备

(1)压力试验机或万能试验机。

(2)钻石机、切石机、磨石机等岩石试件加工设备。(3)烘箱、干燥器、游标卡尺、角尺及水池等。

1.2.3试件制备

(1)建筑地基的岩石试验,采用圆柱体作为标准试件,直径为(50±2)mm、高径比为2∶1;桥梁工程用的石料试验,采用立方体试件,边长为(70±2)mm;路面工程用的石料试验,采用圆柱体或立方体试件,其直径或边长或高均为(50±2)mm。每组试件共6件。

(2)有显著层理的岩石,分别沿平行和垂直层理方向各取6件试件,试件上、下端面应平行或磨平,试件端面的平面度公差应小于0.5mm,端面对于试件轴线垂直度偏差不应超过0.25mm。对于非标准圆柱体试件,试验后抗压强度试验值按式(1.4)进行换算:

式中:Re——岩石的标准抗压强度,MPa;

R——非标准圆柱体试件的抗压强度值,MPa;

D——非标准圆柱体试件的直径,mm;

H——非标准圆柱体试件的高度,mm。

1.2.4试验步骤

(1)用游标卡尺量取试件尺寸(精确至0.1mm)。对立方体试件,在顶面和底面上各量取其边长,以各个面上相互平行的两个边长的算术平均值计算其承压面积。对于圆柱体试件,在顶面和底面分别测量两个相互正交的直径,并以其各自的算术平均值分别计算顶面和底面的面积,取其顶面和底面面积的算术平均值作为计算抗压强度所用的横截面积。

(2)试件的含水状态可根据需要选