T0344-2000細(xì)集料棱角性試驗(間隙率法)
1、細(xì)集料棱角性試驗(間隙率法)目的與適用范圍
1.1本方法測定一定量的細(xì)集料通過標(biāo)準(zhǔn)漏斗，裝入標(biāo)準(zhǔn)容器中的間隙率，稱為細(xì)集料的棱角性，以百分率表示。
1.2本方法適用于測定天然砂、人工砂、石屑等用于路面的細(xì)集料的棱角性，以預(yù)測細(xì)集料對瀝青混合料的內(nèi)摩擦角和抗流動變形性能的影響。
2、細(xì)集料棱角性試驗(間隙率法)所需儀具與材料
(1)細(xì)集料棱角性測定儀：如圖T0344-1所示，上部為一個金屬或塑料制的圓筒形容量瓶，容積不少于250mL，下面接一個高38㎜的金屬制倒圓錐筒漏斗，角度為60°±4°，漏斗內(nèi)部光滑，流出孔開口直徑12.7㎜±0.6㎜。測定儀下方放置一個100mL的銅制接受容器，容器內(nèi)徑39㎜，高86㎜。此容器鑲嵌在一塊厚6㎜的金屬板上，容器與底板之間用環(huán)氧樹脂填充固結(jié)。金屬底板底部的正中央有一個凹坑，用以與底座位置對中。
(2)標(biāo)準(zhǔn)篩：孔徑為4.75㎜、2.36㎜的方孔篩。
(3)天平：感量不大于0.1g。
(4)烘箱：能控溫在105℃±5℃。
(5)玻璃板：60㎜×60㎜，厚4㎜。
(6)刮尺：帶刃直尺，長100㎜，寬20㎜。
(7)其它：搪瓷盤、毛刷等。
3、細(xì)集料棱角性試驗(間隙率法)步驟
3.1稱取細(xì)集料接受容器的干質(zhì)量m0。
3.2在容器中加滿水，稱取圓筒加水的質(zhì)量m1，標(biāo)定容器的容積V=m1-m0，此時可忽略溫度對水密度的影響。
T0344-1 細(xì)集料棱角性試驗(間隙率法)裝置
3.3將從現(xiàn)場取來的細(xì)集料試樣，按照最大粒徑的不同選擇2.36㎜或4.75㎜的標(biāo)準(zhǔn)篩過篩，除去大于最大粒徑的部分。通常對天然砂或0～3㎜規(guī)格的機制砂、石屑采用2.36㎜篩，對0～5㎜機制砂、石屑可采用4.75㎜篩。
3.4取約2㎏試樣放在搪瓷盤中，加水浸泡24h，仔細(xì)淘洗，使泥土和粉塵懸浮在水中。分?jǐn)?shù)次緩緩地將懸濁液通過1.18㎜、0.075㎜套篩倒去懸浮的混水，并用潔凈的水沖洗集料，仔細(xì)沖走小于0.075㎜部分。將1.18㎜及0.075㎜篩上部分均倒回搪瓷盤中，放入105℃±5℃烘箱中烘干至恒重，冷卻后適當(dāng)拌和均勻，按分料器法或四分法稱取190g±1g的試樣不少于3份。
3.5將漏斗與圓筒接好，成一整體，在漏斗下方置接受容器。用一塊小玻璃板堵住開口處。
3.6將試樣從圓筒中央上方(高度與筒頂齊平)徐徐倒入漏斗，表面盡量倒平。
3.7取走堵住漏斗開啟門的小玻璃板。漏斗中的細(xì)集料隨即通過漏斗開口處流出，進入接受容器中。
3.8用帶刃的直尺輕輕刮平容器的表面，不加任何振動。
3.9稱取容器與細(xì)集料的總質(zhì)量m2，準(zhǔn)確至0.1g。
3.10按本規(guī)程T0330的方法測定細(xì)集料的毛體積相對密度b。
3.11平行試驗3次，以平均值作為細(xì)集料棱角性的試驗結(jié)果。
4細(xì)集料棱角性試驗(間隙率法)計算
按式(T0344-1)、(T0344—2)計算容器中細(xì)集料的松裝密度和間隙率，精確至小數(shù)點后1位，間隙率即為細(xì)集料的棱角性。
γfa=（T0344-1）
U=（T0344-2）
式中：γfa——細(xì)集料的松裝相對密度；
m0——容器空質(zhì)量(g)；
m1——容器與水的總質(zhì)量(g)；
m2——容器與細(xì)集料的總質(zhì)量(g)；
U——細(xì)集料的間隙率，即棱角性(％)；
γb——細(xì)集料的毛體積相對密度。
細(xì)集料棱角性試驗(間隙率法)條文說明
天然砂與人工砂、石屑在用于瀝青混合料時，使用性能有很大的差別。由于天然砂經(jīng)過億萬年的風(fēng)化、搬運，一般比較堅硬，尤其是海砂，大部分是石英顆粒、所以天然砂作為細(xì)集料，往往有較好的耐久性。但是天然砂與瀝青的粘附性往往較差.而且砂的形壯基本上是球形顆粒，所以對高溫抗車轍能力極為不利。相反，石屑由于是破碎石料時的下腳料，基本上是石料中較為薄弱的部分首先變成石屑剝落下來，所以石屑中扁平顆粒含量較大，而且強度較差，所以規(guī)范對石屑的使用有一定的限制。但是，正因為石屑是破碎得到的，使用表面特別粗糙，對提高馬歇爾穩(wěn)定度及車轍試驗的動穩(wěn)定度效果非常明顯，而且扁平顆粒可以通過改善破碎方式得以減少，人工砂有時是在加工過程中將石屑中的粉料用吸塵設(shè)備吸走后得到的。
如何評價細(xì)集料的表面粗糙程度、棱角性，歷來沒有標(biāo)準(zhǔn)方法。美國在戰(zhàn)略性公路研究計劃(SHRP)研究過程中特別強調(diào)測定砂的棱角性指標(biāo)(FAA)的重要性，提出了標(biāo)準(zhǔn)試驗方法AASHTO 33“細(xì)集料未壓實空隙率試驗方法(受顆粒形狀、表面結(jié)構(gòu)和級配的影響)"，提出了非常簡單的測定棱角性的設(shè)備裝置。該方法是將干燥細(xì)集料試樣通過一個標(biāo)準(zhǔn)漏斗，漏入一個經(jīng)標(biāo)定的圓筒，由細(xì)集料的空隙率作為棱角性指標(biāo)。空隙率越大，意味著有較大的內(nèi)摩擦角，球狀顆粒少，細(xì)集料的表面構(gòu)造粗糙，所以是描述細(xì)集料性能的重要指標(biāo)。
但在AASHTO 33方法中，有三種試樣，一種是標(biāo)準(zhǔn)試櫸(A組)，由下列樣品組成：
2.36㎜～1.18㎜ 44g
1.18㎜～0.6㎜ 57g
0.60㎜～0.30nm 72g
0.30㎜～0.15㎜ 17g
A組試樣一組合計190g。混合在一起進行空隙率測定。
B組試樣是用2.36㎜~1.18㎜、1.18㎜~0.60㎜、0.6㎜~0.3㎜三組試樣分別取190g進行試驗，棱角性由三個空隙率的平均值表示。A、B試樣都是用水清洗干凈后試驗的。
C組試樣即本規(guī)程規(guī)定的由4.75㎜篩過篩的試樣，但規(guī)程中未要求清洗，考慮到C組試驗更符合我國目前還做不到的將細(xì)集料篩分后再配合使用的工程實際情況，所以本規(guī)程僅列入了C組一種試樣的試驗方法。
SHRP的SUPERPAVE配合比設(shè)計方法對細(xì)集料的棱角性(FAA)作出了規(guī)定，如表T0344-1所示。
表T0344-1 SUPERPAVE對細(xì)集料的棱角性要求
道路交通量 （百萬輛ESALs） | 距路表下深度（㎜） |
＜100 | ＞100 |
0.3 ＜1 ＜3 ＜10 ＜30 ＜100 ≤100 | - 40% 40% 45% 45% 45% 45% | - - 40% 40% 40% 45% 45% |
美國對SMA路面要求細(xì)集料的棱角性FAA不得小于45％。細(xì)集料的棱角性對SMA集料的嵌擠作用非常重要，通過細(xì)集料的棱角性試驗方法，可以評定天然砂、人工砂、石屑等細(xì)集料顆粒對瀝青混合料的內(nèi)摩擦角和抗流動變形性能的影響。
