CN105092428A - 一种基于休止角的细集料饱和面干状态的定量测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于休止角的细集料饱和面干状态的定量测定方法，包括以下步骤：测量细集料在干燥状态下的休止角α；将所述细集料在水中浸泡至吸水饱和；将湿润的所述细集料逐渐吹干，在此过程中不断测量湿料的休止角β，随着所述细集料表面的自由水逐渐蒸发，所述休止角β逐渐减小，当所述β减小到刚好与所述休止角α近似相等时停止吹干，此时所述细集料的状态即为饱和面干状态。本发明根据细集料在饱和面干状态和干燥状态下的表面状态相同，利用细集料的饱和面干将细集料饱和面干的测定过程进行了量化，避免了人为误差，具有较好的重现性；能够适用于各种细集料，具有很强的适用性。

Description

一种基于休止角的细集料饱和面干状态的定量测定方法

技术领域

本发明属于土木工程领域，涉及一种基于休止角的细集料饱和面干状态的定量测定方法。

背景技术

集料的饱和面干状态是指集料内部吸水饱和而表面干燥的状态。在工程中，由于集料具有吸水性，因此必须要对集料的吸水性能做出评估，而集料的吸水性一般用集料的吸水率表征，集料的吸水率即集料在饱和面干状态下吸收的水分质量占干集料质量的百分比，因而集料饱和面干状态的确定对集料吸水性能的评估至关重要；此外，在确定集料的表干相对密度以及毛体积相对密度时，也必须确定集料的饱和面干状态；而在混凝土配合比的设计中，一般也要以砂石的饱和面干状态作为基准进行计算。相比较而言，粗集料的饱和面干状态的确定较为容易，只需要用拧干的毛巾将吸水饱和的粗集料颗粒表面的水拭干即可得到。而对于细集料，目前采用的方法主要是坍落筒法。

坍落筒饱和面干的判断方法是采用坍落筒，将细集料一次性或分两层装入坍落筒中，然后用捣棒轻捣一定次数(分两层装入的需要轻捣两遍)，然后将坍落筒从垂直方向徐徐提起，若坍落筒提起后试样能够维持一定的形状，则认为试样刚好达到饱和面干状态。《公路工程集料试验规程(JTGE42-2005)》中规定，对于天然砂宜以“在试样中心部分上部形成2/3左右的圆锥体，即大致坍塌1/3左右”作为标准状态；对于机制砂和石屑，宜以“当移去坍落筒第一次出现坍落的含水率及最大含水率作为试样的饱和面干状态”。如试样坍落过多，则说明试样已过分干燥，此时需要对试样进行洒水并搅拌均匀，若坍落不够，则说明试样过湿，需要继续吹干。不同试验人员以及同一试验人员在前后两次试验中对饱和面干的判断通常会存在差别；而随着工程中所采用的集料种类越来越丰富，例如对于再生砖粉、再生混凝土等再生集料采用上述《公路工程集料试验规程(JTGE42-2005)》中规定的天然砂或机制砂的标准来确定就会存在较大的误差，而对不同细集料逐一制定不同的判定标准又过于繁琐。

综上可知，传统的饱和面干状态的确定方法依赖于人的主观判断，通过判断细集料的坍落形状来确定饱和面干状态。这种方法的缺点在于，操作较为复杂，没有可靠的量化判定指标，实验的重现性差，受人为因素影响严重；由于判定指标较为单一，使用范围较为局限，不能很好地适应不同种类的细集料。而且具有准确度不足的缺点。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于休止角的细集料饱和面干状态的定量测定方法，本方法准确度高，再现性强，适用性强，简便易行。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于休止角的细集料饱和面干状态的定量测定方法，包括以下步骤：

步骤1：测量细集料在干燥状态下的休止角α；

步骤2：将所述细集料在水中浸泡至吸水饱和；

步骤3：将湿润的所述细集料逐渐吹干，在此过程中不断测量湿料的休止角β，随着所述细集料表面的自由水逐渐蒸发，所述休止角β逐渐减小，当所述β减小到刚好与所述休止角α近似相等时停止吹干，此时所述细集料的状态即为饱和面干状态。

本发明利用细集料在饱和面干状态下的表面状况与细集料在干燥状态下的表面状况相同的原理设计实验步骤，原理清晰，方法巧妙，简单易行。

步骤1中，所述细集料是指最大颗粒粒径小于2.36mm的集料。

步骤1中，所述干燥状态是指细集料颗粒表面干燥的状态即其表面没有自由水的状态。

设定此干燥细集料的取料标准，使实验的步骤更加简化。

步骤2中，所述细集料在洁净的水中浸泡，直至吸水饱和。

将细集料在洁净的水中浸泡，可以避免水中存在破坏细集料表面状态的物质，或其他杂质，确保实验的质量。

步骤2中，所述细集料在水中浸泡为超过24h。

将细集料在水中浸泡超过24小时，是确保细集料浸水饱和的最短时间，使保证试验质量和提高试验效率达到协调统一。

步骤3中，采用吹风机将细集料的表面的自由水逐渐吹干，在吹干过程中，避免将细集料中的细小颗粒吹走。

步骤3中，当所述湿润的细集料的粘聚现象开始消失时，开始测定细集料的休止角β。

细集料在一开始会存在粘聚现象，说明此时细集料表面还处于湿润状态，可不进行休止角的测定。

步骤3中，随着细集料表面越干燥，所述休止角β测定的时间间隔越短，所述时间间隔从3min到10s不等。

具体的时间间隔应根据试验时所采用的吹风机的风速、周围环境的温湿度以及通风情况等确定。吹风机风速越快，环境温度越高，湿度越低，通风情况越好，所取时间间隔应越短，反之越长。最短时间间隔设置为10s是为了确保集料不被过分干燥。

所述休止角β的测定方法与所述休止角α的测定方法相同。

休止角α与休止角β的测定方法一致，确保实验的准确性。

本发明根据细集料在饱和面干状态和干燥状态下的表面状态相同，利用细集料的饱和面干将细集料饱和面干的测定过程进行了量化，避免了人为误差，具有较好的重现性；能够适用于各种细集料，具有很强的适用性。

细集料的休止角与细集料的表面状况有关。对于同一细集料，细集料的表面状况只受其吸水状况的影响。当未吸水饱和时，其表面不存在水膜，表面状况只与细集料本身的性质有关，例如其棱角性等，因而对于同一种细集料，只要其表面干燥，其休止角保持不变；而当细集料表面湿润时，由于水膜的吸附作用，细集料颗粒之间存在粘附力，从而会使其休止角大于表面干燥时的休止角。根据这一原理以及集料饱和面干状态的定义，可认为细集料的饱和面干状态是区分细集料的休止角是否受水膜影响的分界线，当细集料含水率超过其饱和面干时的含水率时，细集料表面状况受水膜的影响，否则其表面状况不受水膜的影响，本发明正是建立在这一认识的基础上的，即可认为饱和面干状态是细集料休止角不受表面水膜影响的极限状态，其休止角仍然与干燥状态下的细集料保持一致。

本发明的有益效果为：

本发明将休止角作为集料表征表面状态的定量指标，避免了由于人的主观因素所致的判断标准的偏离而引起的误差，克服了所述传统方法重现性差，主观性强的缺点，采用定量的指标又提高了准确度；同时，本发明将细集料在干燥状态下的休止角作为判定同一细集料饱和面干状态的定量指标，判定指标(即细集料在干燥状态下的休止角)随着集料种类的变化灵活改变，能够适用于各种类型的细集料，避免了由于判断标准单一造成的误差，也避免了对不同细集料逐一制定不同的判定标准的繁琐，从而克服了所述传统方法适用性差的缺点。

本发明为细集料饱和面干状态的确定提供了一种定量的测定方法，重现性好，适用性强，操作简单，结果稳定可靠。

附图说明

图1；干燥状态下细集料休止角示意图；

图2：表面湿润状态的细集料休止角示意图；

图3：表面逐渐干燥过程中的细集料休止角示意图；

图4：饱和面干状态下细集料休止角示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

基于休止角的细集料饱和面干定量确定方法，采用如下步骤：

步骤一：测定细集料在干燥状态下的休止角α，如图1所示。细集料的干燥状态可以通过烘干来获得，也可以采用自然风干的细集料，干燥状态的唯一标准即细集料表面干燥；休止角的测定要采取前后统一的方法，尽量避免人为操作的差异对测定结果的影响。

步骤二：将细集料浸泡在洁净的水中，直至吸水饱和。浸泡细集料的水中不能含有能破坏细集料表面状态的物质，不得含有其他杂质，可以采用纯净水或者饮用水；细集料吸水饱和一般要求细集料完全浸没在水中超过24小时。

步骤三：将细集料的表面的自由水逐渐吹干，在此过程中不断测定湿料的休止角β，如图2、图3所示。随着自由水的失去，β逐渐减小，当细集料表面的自由水正好完全失去时，β与α相等，此时获得的集料即为饱和面干状态下的集料。细集料吹干可以采用吹风机，在吹干过程中，要避免将细集料中的细小颗粒吹走；细集料在一开始会存在粘聚现象，说明此时细集料表面还处于湿润状态，可不进行休止角的测定，当细集料粘聚现象开始消失时，开始测定细集料的休止角，且细集料表面越干燥，休止角测定的时间间隔越短，当休止角与细集料在干燥状态下的休止角刚好相等时停止吹干，此时细集料的表面状态即饱和面干状态，如图4所示。休止角的测定要采取与步骤一统一的的方法进行。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于休止角的细集料饱和面干状态的定量测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：测量细集料在干燥状态下的休止角α；

步骤2：将所述细集料在水中浸泡至吸水饱和；

步骤3：将湿润的所述细集料逐渐吹干，在此过程中不断测量湿料的休止角β，随着所述细集料表面的自由水逐渐蒸发，所述休止角β逐渐减小，当所述β减小到刚好与所述休止角α近似相等时停止吹干，此时所述细集料的状态即为饱和面干状态。

2.根据权利要求1所述的一种基于休止角的细集料饱和面干状态的定量测定方法，其特征在于：步骤1中所述细集料是指最大颗粒粒径小于2.36mm的集料。

3.根据权利要求1所述的一种基于休止角的细集料饱和面干状态的定量测定方法，其特征在于：步骤1中，所述干燥状态是指细集料颗粒表面干燥的状态即其表面没有自由水的状态。

4.根据权利要求1所述的一种基于休止角的细集料饱和面干状态的定量测定方法，其特征在于：步骤2中，所述细集料在洁净的水中浸泡，直至吸水饱和。

5.根据权利要求4所述的一种基于休止角的细集料饱和面干状态的定量测定方法，其特征在于：步骤2中，所述细集料在水中浸泡为不小于24小时。

6.根据权利要求1所述的一种基于休止角的细集料饱和面干状态的定量测定方法，其特征在于：步骤3中，采用吹风机将细集料的表面的自由水逐渐吹干，在吹干过程中，避免将细集料中的细小颗粒吹走。

7.根据权利要求1所述的一种基于休止角的细集料饱和面干状态的定量测定方法，其特征在于：步骤3中，当湿润的所述细集料的粘聚现象开始消失时，开始测定细集料的休止角β。

8.根据权利要求1所述的一种基于休止角的细集料饱和面干状态的定量测定方法，其特征在于：步骤3中，随着细集料表面越干燥，所述休止角β测定的时间间隔越短。

9.根据权利要求8所述的一种基于休止角的细集料饱和面干状态的定量测定方法，其特征在于：所述时间间隔从3min到10s不等。

10.根据权利要求1所述的一种基于休止角的细集料饱和面干状态的定量测定方法，其特征在于：所述休止角β的测定方法与所述休止角α的测定方法相同。