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T0363-2024集料磨耗试验(微型狄法尔法)

关键字: T0363-2024集料磨耗试验(微型狄法尔法) 日期: 2024-4-16 20:50:39 点击 11412 次

JTG 3432—2024《公路工程集料试验规程》----4 粗集料试验/T0363-2024集料磨耗试验(微型狄法尔法)

1.相关产品链接：
☞【试验筛】
☞【微型狄法尔磨耗试验机】
☞【烘箱】
☞【天平】
2.测试方法：
☞【T0363-2024集料磨耗试验(微型狄法尔法)】
3.使用说明：
☞【电热鼓风干燥箱说明书】
☞【电子天平说明书】

T0363-2024集料磨耗试验(微型狄法尔法)

1 目的与适用范围
本方法适用于测定粗、细集料微型狄法尔磨耗值，以评价其抗磨耗性能。
2 仪具与材料
2.1 仪具
2.1.1 微型狄法尔磨耗试验机由：1-圆筒；2-电机和减速齿轮；3-固定轴；4框架；5-柔性联轴器；6-驱动轮；7-圆筒的横截面组成。
1 试验筒：不锈钢材质，为两个或四个，一侧固定密闭，一侧用厚度不小于8mm的平盖密闭封水。试验筒内径200mm±1mm,内部有效长度(筒底到盖子距离)154mm±1mm, 壁厚不小于3mm,内部表面光滑，不能有任何焊接或固定留下的凸起。试验筒水平放置旋转轴上。
2 电机：功率为1kW,能够驱动试验筒按100r/min±5r/min转动。
3 计数器或计时器：自动记录、显示试验转动次数或时间，并在达到设定值时电机停止转动。
2.1.2 钢球：不锈钢或磁性不锈钢钢球，单个直径10mm±0.5mm,或按10个钢球质量不大于35g控制，试验时钢球总质量应满足表T0363-1中要求。
2.1.3 天平：感量不大于称量质量的0.1%。
2.1.4 试验筛：根据集料粒级选用不同孔径的方孔筛，并满足T0302中2.1要求。
2.1.5 烘箱：鼓风干燥箱，恒温105℃±5℃,并满足T0302中2.4要求。
2.1.6 其他：玻璃量筒、金属盘、毛刷等。
2.2 材料
2.2.1 试验用水：饮用水，使用之前煮沸后冷却至室温。
2.2.2 石英砂：用于钢球、试验筒的粗磨。
2.2.3 微型狄法尔粗集料标准样品：规格为9.5～13.2mm,微型狄法尔磨耗值标称值为10%～20%,精度为±2%。
注：标准样品应由专业单位生产，料源明确，进行严格质量控制，标称值等性质指标稳定，同时提供证书。标准样品标称值应经交通运输部公路科学研究院进行定值。
2.2.4 微型狄法尔细集料标准样品：规格为0.15～4.75mm,微型狄法尔磨耗值标称值为10%～20%,精度为±2%。
注：标准样品应由专业单位生产，料源明确，进行严格质量控制，标称值等性质指标稳定，同时提供证书。标准样品标称值应经交通运输部公路科学研究院进行定值。
3 微型狄法尔试验机标定
3.1 试验机每测试15个样品，或每间隔超过14d,或新钢球和新试验筒，采用标准集料进行标定。
3.2 称取500g石英砂和750mL水放入试验筒中，以100r/min±5r/min转速匀速转动4h;然后再次称取500g石英砂和750mL水放入试验筒中、转动4h。
3.3 按本方法4准备标准集料，按本方法5测定标准集料的微型狄法尔磨耗值。
3.4 采用标准集料测定的微型狄法尔磨耗值应满足微型狄法尔磨耗值标准值±2%要求。
4 试验准备
4.1 将样品缩分一份子样，浸泡在水中，借助金属丝刷将颗粒表面洗刷干净，经多次漂洗至目测水清澈为止。沥干，105℃±5℃烘干至表面干燥，烘干时间不超过4h,然后冷却至室温。温度敏感性再生材料等，可采用40℃±5℃烘干。
4.2 从表T0363-1中根据最接近的粒级类别选择试验筛，将烘干的子样按T0302中干筛法筛分出不同粒级备用。
表T0363-1粗集料微型狄法尔磨耗试验条件
注：对于A、B、C、F粒度类型，当某一个粒级颗粒含量小于5%时，可以取等质量的最近粒级颗粒或相邻两个粒级各取50%代替。
5 试验步骤
5.1 将试验筒内部清理干净；按表T03631要求，称取规定总质量的钢球，并放入一个试验筒中。
5.2 按表T0363-1要求，称取不同粒级集料，组成一份试样，当某一粒级颗粒含量较多时需要缩分至要求质量的颗粒。称取总质量(m₁)后装入试验筒中。
5.3 在试验筒中加入20℃±5℃的2.5L±0.05L水。盖好盖子、紧固密封。放置不少于1h。但对于F粒级，加入20℃±5℃的750mL±10mL的水，磨耗之前需浸泡不少于1h。
5.4 将试验筒水平放置旋转轴上，并固定。打开电源，将转数计数器或计时器调零；启动试验机，以100r/min±5r/min转速匀速转动至12000转±10转，或转动120min±1min后停止。但对于F粒级，转动15min±10s后停止。
5.5 从试验机上取下试验筒，打开盖子，将所有试样、水及钢球移入金属盘中，同时用水冲洗试验筒内侧和盖子，并将冲洗液并入金属盘中。将金属盘中试样、水及钢球移入4.75mm和1.7mm的套筛，并用水将筛上颗粒冲洗干净、沥干。用磁力等方法捡出所有钢球。但对于F粒级，将金属盘中试样、水及钢球移入4.75mm和0.075mm的套筛。
5.6 将4.75mm和1.7mm筛上颗粒收集、移入金属盘中，置105℃±5℃烘箱中烘干至恒重、室温冷却后称量(m₂)。但对于F粒级，为4.75mm和0.075mm筛上颗粒。
5.7 在每次测试碳酸盐岩石的集料之后，按本方法3.2进行试验机处理。
6 计算
6.1 试样的微型狄法尔磨耗值按式(T0363-1)计算，准确至0.1%。(T0363-1)
式中：Mpe——试样的微型狄法尔磨耗值，%;
m₁——试验前试样总质量，g;
m₂——试验后1.6mm(对于F粒级，为0.075mm)筛上试样干燥质量，g。
6.2 取两份试样的微型狄法尔磨耗值算术平均值作为试验结果，准确至1%。
7 允许误差
微型狄法尔磨耗值重复性试验的允许误差为2%
8 报告
8.1 试验项目名称和执行标准。
8.2 样品的编号、名称、产地和规格。
8.3 接样日期、样品描述。
8.4 试验日期、样品缩分方法。
8.5 主要仪器设备的名称、型号及编号。
8.6 加水量、磨耗时间和烘干时间。
8.7 微型狄法尔磨耗值试验结果(注明粒度类型)。
8.8 要说明的其他内容。

条文说明

1.1 本规程先后制定了9项粗集料力学性能相关试验方法，T0315水泥混凝土用粗集料压碎值，T0316沥青混凝土用粗集料压碎值，T0317粗集料洛杉矶磨耗值，T0318砾石狄法尔磨耗值，T0319碎石狄法尔磨耗值，T0321粗集料磨光值，T0322粗集料冲击值，T0323粗集料道瑞磨耗值，T0363集料微型狄法尔磨耗值，其中2005版取消了T0315、T0318和T0319三项试验方法，T0363为本次修订新增试验方法。这些试验方法均反应集料料源特性。目前我国公路工程应用压碎值试验，其次为磨光值和洛杉矶磨耗试验，其他方法应用非常少。
国际上将集料力学性能试验方法分为三大类。第一类是抗破碎性能试验，英文为re-sistance to fragmentation或resistance of crushing,如压碎值ACV,洛杉矶磨耗值LA,冲击值AIV,这一类实际上是间接评价集料的抗压强度；第二类是抗磨耗性能试验resistance to wear如狄法尔磨耗、微型狄法尔磨耗；第三类是抗磨光性能，resistance to abrasion,如磨光值PSV、道瑞磨耗值AAV,这一类实际上是评价表面层用粗集料抗滑性能。从国际应用来说，抗破碎性能普遍采用洛杉矶磨耗值，其次是冲击值，压碎值基本取消了；抗磨耗性能普遍采用微型狄法尔磨耗，狄法尔磨耗已经取消了；磨光值主要采用磨光值PSV,少量采用道瑞磨耗值AAV。
1900年代法国开发了狄法尔磨耗试验方法，为当时国际上集料标准试验方法。法国及法语国家相关应用较多，但是由于该方法存在不足，在1940年代以后欧洲、美国就已经不再应用。法国1997年版集料标准XPP18-540中也取消了狄法尔试验。
1920年中期美国加州洛杉矶市政试验室提出洛杉矶磨耗试验方法，1937年首次颁布了ASTM C131试验方法标准。目前洛杉矶磨耗值已经成为国际上应用最广泛的集料强度指标之一。早期认为洛杉矶是评价集料的磨耗性能，磨耗值小的集料，集料坚硬，耐磨，耐久性好。但是近年来国际上对该试验方法机理有了新的认识，如欧盟标准EN1097-2中将洛杉矶LA划分为抗破碎性能指标，并称为洛杉矶试验，而不再称为洛杉矶磨耗试验。而美国NCHRP4-19等报告也指出洛杉矶试验的钢球为420g, 在试验筒中滚动被抛起、坠落从而对集料产生巨大的冲击作用，从而导致软弱颗粒破碎，因此该方法实际上是评价粗集料的抗破碎性能。由于杉矶磨耗试验中的冲击作用，导致 LA 磨耗试验存在不足。例如对于一些工程应用非常好的高质量、粗粒化晶体的集料，如花岗岩，由于整个晶体容易被冲击打碎造成LA值偏高；而对于低质量、软弱颗粒，如板岩，由于其晶体结构能够吸收冲击荷载的能量，造成LA值偏低。因此当LA试验结果异常时，可以采用微型狄法尔磨耗试验进行验证。法国等欧洲国家将洛杉矶磨耗值和微型狄法尔磨耗值结合起来使用。
1930年代末英国开发了压碎值ACV试验方法，1943年首次颁布BS812:11B压碎值ACV试验方法标准。压碎值试验方法在英国，澳大利亚、印度、南非等原英联邦国家得到大量应用，亚非拉等国家应用也较为广泛。1950年代国际上发现压碎值对偏软集料不敏感，这是由于在加载到400kN之前软弱颗粒被压碎、在集料内部起到填充作用，使得集料进一步被压密，降低了在加载后期荷载作用时压碎量，导致最终的压碎值偏低。因此，在1959年英国又开发了TFV试验方法，仪器、方法与ACV完全相同，只是其试验时逐级加载确定压碎的1.6mm颗粒含量约为7.5%～12.5%时对应的荷载值，即为TFV。英国在1960年BS812-3中增加了TFV试验方法，同时规定ACV方法不适用于压实值大于30%以上的集料，此时应采用TFV方法。TFV方法国际上应用也非常广泛。英国1995年之后取消了ACV方法，但是TFV试验方法仍然有效，而且目前英国公路局等部门仍然在采用TFV试验方法。澳大利亚虽然仍然保留ACV方法有效，但是相关规范中已经不再采用ACV指标，仅保留TFV指标，同时增加了LA指标。目前压碎值ACV指标国际上基本没有应用。
冲击值AIV也是英国早期开发的试验方法，在国际上都有应用，但是相对而言应用较少。我国、法国等AIV试验方法均来源于英国BS812-112。但是值得注意的是，欧盟EN1097-2中的冲击值SZ方法是照搬了德国的冲击值试验，其冲击锤重50kg,前端直径60mm、高110mm,落高370mm,击实10次，然后过0.2筛与洛杉矶磨耗值试验结果相关性非常好。由于不同材料吸收能量不同，对冲击试验结果有影响，例如硅质岩石，冲击值往往偏大。在欧盟EN1097-2中指出，洛杉矶试验是抗破碎试验的标准试验，但是由于冲击值试验简单，在建立洛杉矶LA与冲击值AIV|相关性之后可以替代LA试验，但是有争议时仍然以LA试验结果为准。
1960年代初期法国在狄法尔试验基础上改进、提出了徽型狄法尔试验方法，同时考虑洛杉矶磨耗试验方法的不足，将洛杉矶磨耗试验和微型狄法尔试验结合起来应用。该方法目前在国际上得到广泛应用。欧盟在统一集料试验方法之后，将微型狄法尔列为EN1097系列集料性能试验之首即EN1097-1。该方法首先传入北美加拿大一些省，如魁北克、安大略、大不列颜省，然后被加拿大、美国采纳。1990年代初，加拿大安大略省进行了洛杉矶磨耗值、英国冲击值、硫酸镁坚固性、吸水率和微型狄法尔等大量试验，认为硫酸镁坚固性、吸水率和微型狄法尔试验是评价集料最好的指标，洛杉矶磨耗试验等指标并不可，在此基础上颁布了CSA A23.2-23A细集料微型狄法尔试验、CSA A23.2-29A粗集料微型狄法尔试验。美国1997年完成的NCHRP研究表明，微型狄法尔与集料的耐久性、韧性和抗磨损性能相关，与沥青混合料的抗松散性能、抗坑槽性能相关，采用该方法可很好评定集料质量；该方法比洛杉矶磨耗、硫酸镁坚固性具有更高的试验精度，试验材料用量少、快捷，时间短；同时该方法考虑了机械磨耗作用和水的风化作用，其模拟了集料在施工摊铺、压实以及交通荷载和不利环境的共同作用；与洛杉矶磨耗试验相比，微型狄法尔试验用钢球很小，而且试验筒非常小，因此微型狄法尔是真正的磨耗试验。美国1999年首次颁布了AAHTO TP58微狄法尔试验方法，目前粗集料微型狄法尔试验为AASHTO T327和ASTMD6928,细集料微型狄法尔试验为ASTMD7428。微型狄法尔方法在美国、加拿大广泛应用，很多州完全取代了洛杉矶磨耗试验。
微型狄法尔试验参考国际相关试验方法，并结合我国工程实践编写。
2.2 微型狄法尔磨耗标准集料要求为专业单位生产、产地来源明确、目标值稳定。

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