T0344-2000細集料棱角性試驗(間隙率法)
1、細集料棱角性試驗(間隙率法)目的與適用范圍
1.1本方法測定一定量的細集料通過標準漏斗，裝入標準容器中的間隙率，稱為細集料的棱角性，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集料的棱角性，以預(yù)測細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、細集料棱角性試驗(間隙率法)所需儀具與材料
(1)細集料棱角性測定儀：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)標準篩：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、細集料棱角性試驗(間隙率法)步驟
3.1稱取細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 細集料棱角性試驗(間隙率法)裝置
3.3將從現(xiàn)場取來的細集料試樣，按照最大粒徑的不同選擇2.36㎜或4.75㎜的標準篩過篩，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，仔細淘洗，使泥土和粉塵懸浮在水中。分數(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稱取容器與細集料的總質(zhì)量m2，準確至0.1g。
3.10按本規(guī)程T0330的方法測定細集料的毛體積相對密度b。
3.11平行試驗3次，以平均值作為細集料棱角性的試驗結(jié)果。
4細集料棱角性試驗(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，間隙率即為細集料的棱角性。
γfa=（T0344-1）
U=（T0344-2）
式中：γfa——細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——容器與細集料的總質(zhì)量(g)；
U——細集料的間隙率，即棱角性(％)；
γb——細集料的毛體積相對密度。
細集料棱角性試驗(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。
如何評價細集料的表面粗糙程度、棱角性，歷來沒有標準方法。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(FAA)的重要性，提出了標準試驗方法AASHTO 33“細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。該方法是將干燥細集料試樣通過一個標準漏斗，漏入一個經(jīng)標定的圓筒，由細集料的空隙率作為棱角性指標。空隙率越大，意味著有較大的內(nèi)摩擦角，球狀顆粒少，細集料的表面構(gòu)造粗糙，所以是描述細集料性能的重要指標。
但在AASHTO 33方法中，有三種試樣，一種是標準試櫸(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路面要求細集料的棱角性FAA不得小于45％。細集料的棱角性對SMA集料的嵌擠作用非常重要，通過細集料的棱角性試驗方法，可以評定天然砂、人工砂、石屑等細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。
