《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》释义手册.pdf
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1、JTG公路工程标准规范理解与应用丛书 JTG E51 2009豳工程无椭郃觥棉搬雌)鞅珊Application Handbook of Test Methods of Materials S tabilized with Inorganic Binders for Highway Engineering公路工程无机结合料稳定材料试验规程编写组编I员交通由版彳士刖百刖百中华人民共和国交通行业标准公路工程无机结合料稳定材料试验 规程(JTG E512009)(以下简称新规程)自2010年1月1日起施行。为配合新规程的宣贯和实施,由交通部公路科学研究院编写了公路工 程无机结合料稳定材料试验规程释义手
2、册(以下简称本手册),可供从 事道路工程科研、施工、监理、质检、养护等试验检测的技术人员和有关 管理人员学习参考。公路工程无机结合料稳定材料试验规程(JTJ 0571994)(以下 简称原规程)自发布实施以来,对指导我国公路路面基层材料的试验和 施工现场基层质量检测,保证路面质量起到了很大的作用。但随着公路 建设水平的进步,半刚性基层的原材料要求和施工工艺水平全面提高,相关试验方法随之改进,原规程需作进一步修订和完善。为此对原规程 进行了修订。原规程在过去的十多年中积累了大量的应用经验,但随着一些新的 技术和方法在试验中的应用,某些规定已落后于时代的步伐。如当前路 面施工中无论是基层还是面层都
3、统一采用方孔筛,因此此次修订也进行 了统一。另外一些仪器设备如电子天平、压力机、标准养护室在试验室 中已经广泛应用,因此结合发展的需要,对相关的仪器进行相应的精度 提高(如称量仪器),同时和其他路面材料的要求相统一(如标准养生温 度)。另夕卜,随着半刚性基层材料的进步,当前在二级及二级以上公路半 刚性基层中,基层已经普遍采用水泥或二灰稳定碎石,而不仅仅是稳定 土类,因此在称呼上拓宽了其使用范围,将原规程中无机结合料稳定土 1公路工程无机结合料稳定材料试验规程_,-二一.舞义手册统一改为无机结合料稳定材料,考虑到粗、中、细粒土是广义的称呼此 次没有变动。原规程在使用过程中最大的问题就是水泥或石灰
4、稳定材 料中水泥或石灰剂量测定方法(EDTA滴定法)中空内标率四七见席 取样的不一致,导致水泥和石灰剂量检测中存在人为误差。此次针对以 上问题进行了修订。原规程由13个试验方法组成,包含了当前施工现场检测中主要的 一些试验方法。但对一些原材料如石灰、水泥、粉煤灰等,尽管公路路 面基层施工技术规范(JTJ 0342000)提出了相关的技术指标要求,但缺少可依据的行业规程,同时在现行的国标和建筑行业标准中其技术 要求和方法与公路路面基层施工技术规范(JTJ 0342000)并不完 全一样,增加了其在实际应用中的难度,因此此次修订增加了几个原材 料的试验方法:石灰细度试验方法;石灰未消化残渣含量测定
5、方法;粉煤 灰二氧化硅、氧化铁和氧化铝含量测定方法;粉煤灰烧失量测定方法;粉 煤灰细度试验方法;石灰、粉煤灰密度测定方法;粉煤灰的比表面积测定 方法(勃氏法)等。水泥初凝、终凝时间测定的试验方法可参考公路工 程水泥和水泥混凝土试验规程(JTG E302005),新规程中不再引进。路面对半刚性基层材料的主要技术要求有:足够的强度和刚度;足够的水稳定性和冰冻稳定性;足够的抗冲刷能力;收缩性小。在“七五”期间和“八五”期间,进行了大量的半刚性材料以上四个基本性能 的研究,并提出了考虑强度、干缩、温缩、冲刷等多指标控制体系的设计思 想,而在原规程中只有强度试验的标准方法,缺少其他几项性能的评价试 验方
6、法。新规程增加了一系列相关的试验方法,以便各施工单位和研究 部门在应用过程中,统一相关试验方法,积累数据和经验,为确定基层材 料参数提供依据。增加的相关试验方法有:无机结合料稳定材料弯拉强 度试验方法;无机结合料稳定材料劈裂回弹模量试验方法;无机结合料稳 定材料弯拉回弹模量试验方法;无机结合料稳定材料干缩试验方法;无机 结合料稳定材料温缩试验方法;无机结合料稳定材料疲劳试验方法;无机 结合料稳定材料室内动态抗压回弹模量试验方法;无机结合料稳定材料 2前言冻融试验方法;无机结合料稳定材料渗水试验方法;无机结合料稳定材料 抗冲刷试验方法。另夕卜,为了规范无机结合料稳定材料的取样、成型和养生方法,避
7、免 其在各试验方法中重复出现,本次修订对成型方法进行了单独编写,并 根据研究发展的需要增加了振动压实的试验方法。新规程增加的取样 和成型方法有:无机结合料稳定材料取样方法;无机结合料稳定材料振 动压实试验方法;无机结合料稳定材料试件制作方法(圆柱形);无机结 合料稳定材料试件制作方法(梁式);无机结合料稳定材料养生试验方 法。由于新规程中有一些化学试验方法,本手册重点对化学试验的化学 药品性质、化学用水、化学药品存取、玻璃仪器清洗、意外事故处理及一 些化学基本操作(滴定、定容、减量法称量)进行了介绍,以确保化学试验 的结果精确和化学试验的安全。同时介绍和总结了有关试验方法的编 制依据、基本理论
8、、操作步骤的技术细节、注意事项和实践经验。本手册 的出版不仅对试验检测人员理解新规程条文十分必要,而且有助于提高 试验检测人员的理论技术水平和应对试验中突发技术问题的能力,更好 地进行试验操作。为便于读者使用,本手册各章节顺序与新规程完全对 应(新规程的附录未列入)。本手册由王旭东、李美江主编,参加编写并提供试验资料的人员还 有:汪水银、周兴业、沙爱民、沈国辉、胡力群、路凯冀、何兆益、郭朝阳。本手册的编写参考了新规程的部分文献资料。由于编者水平有限,加之新技术和新设备的发展,本手册对国内外成 功经验的总结亦不尽全面,疏漏和错误在所难免,敬请批评指正。作者2009年9月3目录目录i总则.i2术语
9、、符号.32.1 术语.32.2 符号.53原材料试验.6T 0801-2009含水量试验方法(烘干法).6T 0802-1994含水量试验方法(砂浴法).9T 08031994含水量试验方法(酒精法).12T 0809-2009水泥或石灰稳定材料中水泥或石灰剂量测定方法(EDTA滴定法).14T 0810-2009石灰稳定材料中石灰剂量测定方法(直读式测钙仪法)33T 08111994石灰有效氧化钙测定方法.40T 0812-1994石灰氧化镁测定方法.44T 0813-1994石灰有效氧化钙和氧化镁简易测定方法.49T 08142009石灰细度试验方法.53T 08152009石灰未消化残
10、渣含量测定方法.54T 08162009粉煤灰二氧化硅、氧化铁和氧化铝含量测定方法.56T 08172009粉煤灰烧失量测定方法.72T 0818-2009粉煤灰细度试验方法.75T 0819-2009石灰、粉煤灰密度测定方法.78T 08202009粉煤灰比表面积测定方法(勃氏法).804无机结合料稳定材料的取样、成型和养生试验.88T 0841-2009无机结合料稳定材料取样方法.88T 08041994无机结合料稳定材料击实试验方法.89T 0842-2009无机结合料稳定材料振动压实试验方法.99T 0843-2009无机结合料稳定材料试件制作方法(圆柱形).105T 08442009
11、无机结合料稳定材料试件制作方法(梁式).1111公路工程无机结合料稳定材料试验规程.一 R义手册T 08452009无机结合料稳定材料养生试验方法.1165无机结合料稳定材料的物理、力学试验.121T 0805-1994无机结合料稳定材料无侧限抗压强度试验方法.121T 08061994无机结合料稳定材料间接抗拉强度试验方法(劈裂试验).126T 0851-2009无机结合料稳定材料弯拉强度试验方法.130T 0808-1994无机结合料稳定材料室内抗压回弹模量试验方法(顶面法).134T 08071994无机结合料稳定材料室内抗压回弹模量试验方法(承载板法).139T 0852-2009无机
12、结合料稳定材料劈裂回弹模量试验方法.3T 0853-2009无机结合料稳定材料弯拉回弹模量试验方法.148T 08542009无机结合料稳定材料干缩试验方法.152T 08552009无机结合料稳定材料温缩试验方法.156T 08562009无机结合料稳定材料疲劳试验方法.162T 08572009无机结合料稳定材料室内动态抗压回弹模量试验方法169T 08582009无机结合料稳定材料冻融试验方法.175T 08592009无机结合料稳定材料渗水试验方法.178T 086 02009无机结合料稳定材料抗冲刷试验方法.181附件无机结合料稳定材料配合比设计试验示例.18521总则1总 则1.0
13、.1为适应我国公路建设需要,保证公路工程无机结合料稳定材料质量,规范各类无机结合料稳定材料试验方法,特制定本规程。公路工程无机结合料稳定材料试验规程(JTG E512009)由5章(35个试 验方法)、2个附录构成。本次规程修订的目的是使无机结合料原材料及其稳定类 材料的试验方法更加统一,保证试验结果的准确性和一致性。根据公路工程试验检测机构资质认定的要求,将一系列无机结合料原材料的 试验方法作为无机结合料稳定材料试验室试验检测能力的基本要求。因此,本次 规程的修订,将相关的原材料试验方法,在参考其他行业规程和国标的基础上,根 据公路工程中应用的特点,进行完善,并列入规程中。无机结合料稳定材料
14、的干缩、温缩、弯曲、疲劳等物理试验方法,多年来一直是 广大科研工作者进行无机结合料稳定材料性能评价的试验方法之一。为了给公路 路面基层设计和施工所用各类无机结合料稳定材料的质量指标和参数统一试验方 法,新规程增加了一系列相关的试验方法,以便各施工单位和研究部门在应用过程 中积累数据和经验,为确定基层材料参数提供依据。1.0.2本规程适用于水泥、石灰、粉煤灰等工业废渣及其综合稳定材料的物 理、力学试验,以及石灰、水泥、粉煤灰等原材料的试验。新规程主要服务于公路路面基层施工技术规范(JTJ 0342000),涵括了该 规范中绝大部分原材料的技术要求和混合料的技术要求。水泥初凝、终凝时间测 定的试验
15、方法可参考公路工程水泥和水泥混凝土试验规程(JTG E302005)中 的水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法(T 05052005),新规程中不 再引进。新规程所讲的无机结合料稳定材料包括:水泥稳定材料、石灰稳定材料、水泥石灰综合稳定材料、石灰稳定工业废渣(粉煤灰、炉渣、高炉矿渣、钢渣、镁渣、煤肝石和其他粒状废渣材料)、水泥粉煤灰综合稳定材料、水泥石灰粉煤灰综合稳 定材料,其中被稳定的材料包括:各种满足要求的土(黏质土、粉质土、砂)、碎石土、砂砾石、级配碎石、级配砾石。1.0.3本规程使用的仪器设备,均应经相应的计量部门或检测机构定期检定 合格,并满足相应的量程和精度要求。1公路工程
16、无机结合料稳定材料试验规程一.一-一.舞义手册新规程只对设备技术参数提出了基本要求。仪器应经过相应的计量部门或检 测机构依据有关检定程序进行定期鉴定,合格的仪器方可使用。新规程中将原规程的架盘天平用电子天平代替,其原因有两个方面:架盘天 平本身的操作,受人为因素的影响比电子天平大,取消此天平也是为了提高试验精 度;充分考虑当前试验室的仪器使用状况,有很多试验室备有电子天平而没有架 盘天平,因此为了节约资源,不必再去配备架盘天平。原规程中关于测力设备规定统一采用路强仪。由于新规程增加了一些试验方 法,在有些试验测试中路强仪已经不能满足要求,因此在仪器设备中增加了试验 机,同时规定在路强仪量程满足
17、测试要求时仍可以用路强仪。这样对已有路强仪 的单位,在路强仪满足测试精度要求时仍可以采用路强仪;没有路强仪的单位,可 以配置测试范围更宽的试验机,以便减少试验室的重复建设。1.0.4本规程采用国家法定标准计量单位制。1.0.5公路工程无机结合料稳定材料试验除应符合本规程要求外,尚应符合 国家和行业现行相关标准及规范的规定。22术语、符号2术语、符号2.1术 语2.1.1 公称最大粒径 nominal maximus size通过率为90%100%的最小标准筛孔尺寸。2.1.2 细粒土 fine-grained soil 颗粒最大粒径不大于4.75mm,公称最大粒径不大于2.36 mm的土,包括
18、各种 黏质土、粉质土、砂和石屑等。2.1.3 中粒土 medium grained soil颗粒最大粒径不大于26.5mm,公称最大粒径大于2.36 mm且不大于19mm 的土或集料,包括砂砾土、碎石土、级配砂砾、级配碎石等。2.1.4 粗粒土 coarse-grained soil颗粒最大粒径不大于53mm.公称最大粒径大于19mm且不大于37.5mm的 土或集料,包括砂砾土、碎石土、级配砂砾、级配碎石等。2.1.5 集料 aggregate在混合料中起骨架和填充作用的粒料,包括碎石、砾石、机制砂、石屑、砂等。2.1.6 无机结合料 inorganic binders主要指水泥、石灰、粉煤灰
19、及其他工业废渣。2.1.7 水泥稳定材料 cement stabilized material在经过粉碎的或原来松散的材料中,掺入足量的水泥和水,经拌和得到的混合 料,在压实和养生后,当其抗压强度符合规定的要求时,称为水泥稳定材料。2.1.8 石灰稳定材料 lime-stabilized material在粉碎的或原来松散的材料(包括各种粗、中、细粒土)中,掺入足量的石灰和 水,经拌和得到的混合料,在压实及养生后,当其抗压强度符合规定的要求时,称为 石灰稳定材料。2.1.9 综合稳定材料 composite stabilized material两种或两种以上无机结合料稳定的强度符合要求的混合
20、料。例如石灰粉煤灰 级配碎石和石灰粉煤灰级配砂砾,简称二灰碎石和二灰砂砾o2.1.10 最佳含水量和最大干密度 the optimum water content and the3公路工程无机结合料稳定材料试验规程一,工。maximum dry density无机结合料稳定材料进行击实或振实试验时,在含水量一干密度坐标系上绘 出各个对应点,连成圆滑的曲线,曲线的峰值点对应的含水量及干密度即为最佳含 水量和最大干密度。表明在最佳含水量及最佳压实效果的状态下稳定材料所能达 到的最大干密度。2.1.11 动态抗压回弹模量 dynamic compression modulus of resilien
21、ce在圆柱形试件上,采用具有一定周期和波形的动态压力荷栽,其应力的模(振 幅)与材料响应的应变的模(振幅)的比值,称为该应力(荷载)条件下的动态抗压回 弹模量。2.1.12 抗压强度 compressive strength试件单位面积上所能承受的最大压力02.1.13 弯拉强度 flexural-tensile strength试件所能承受的抵抗弯拉的最大弯拉应力。2.1.14 抗压回弹模量 compression modulus of resilience试件轴向承受一定压力时产生单位变影所需的应力。2.1.15 劈裂强度 splitting strength通过加载条加静载于圆柱形试件的
22、轴向,试件按一定的变形速率加载,通过施 加的压荷载与垂直、水平向变形的测量,计算的试件中心点的最大拉应力即为劈裂 强度,也称间接拉伸强度(indrect tension strength)o2.1.16 劈裂回弹模量 splitting modulus of resilience通过加载条加静栽于圆柱形试件的轴向,试件按一定的变形速率加载,通过施 加的压荷载与垂直、水平向变形的测量,计算的试件中心点的劲度模量即为劈裂回 弹模量。2.1.17 弯拉模量 flexural-tensile modulus试件承受一定弯拉应力时产生单位变形所需的应力。2.1.18 干缩性 drying shrinka
23、ge在一定环境下,无机结合料稳定材料失水后尺寸的收缩性能。2.1.19 温缩性 temperature shrinkage在环境温度降低时,无机结合料稳定材料降温后尺寸收缩的性能。2.1.20 重复性试验 repeatability test指测量程序相同、观测者相同、在相同条件下使用相同的测量仪器、在相同地 点、短时间内重复进行的试验。本规程中的平行试聆推荐采用重复性试验。测量结果的重复性:在相同条件下,对同一被测量对象进行连续多次测量所得 42术语、符号结果之间的一致性。重复性条件包括相同的测量程序、相同的观测者,在相同的条 件下使用相同的测量仪器,在相同地点,在短时间内重复测量。重复性可
24、以用测量 结果的分散性定量地表示。测量结果的再现性:在改变了的测量条件下,同一被测量对象的测量结果之间 的一致性。改变的条件包括测量原理、测量方法、观测者、测量仪器、参考测量标 准、地点、使用条件、时间。复现性可用测量结果的分散性定量地表示测量结果在 这里通常理解为已修正结果。在工程试验中,由于材料本身的变异性较大,影响因素较多,不同试验室的再 现性试验结果的差异性往往较大。因此,为了本批次试验的精度和试验的准确性,新规程中平行试验统一采用重复性试验。2.2符 号名 称符 号单 位抗压强度RcMPa劈裂强度(间接抗拉强度)R,MPa弯拉强度R,MPa动态抗压回弹模量E&MPa抗压回弹模最EcM
25、Pa劈裂回弹模量EiMPa弯拉回弹模最E.MPa变异系数Cy%含水量w%稳定材料的湿密度Pwg/cm3稳定材料的干密度Pag/cm3干缩系数d%温缩系数a.%抗冻强度损失BDR%渗水系数Cw%5公路工程无机结合料稳定材料试验规程_,h.总义手册3原材料试验T 08012009含水量试验方法(烘干法)本方法源自原规程T08011994,增加了关于水泥、石灰、粉煤灰含水量测定 的内容,同时主要改变了对称量仪器的技术要求。对于有机质土尽量采用烘干法,并酌情降低烘箱温度。1适用范围本方法适用于测定水泥、石灰、粉煤灰及无机结合料稳定材料的含水量。2仪器设备2.1水泥、粉煤灰、生石灰粉、消石灰和消石灰粉、
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