细骨料饱和面干表观密度及吸水率试验检测

细骨料饱和面干表观密度及吸水率试验检测技术指南

1 检测项目

细骨料（砂）的饱和面干表观密度及吸水率是衡量其物理性质的关键指标，直接关系到混凝土拌合物的用水量、和易性、强度及耐久性。本试验旨在测定细骨料在饱和面干状态下的表观密度以及从烘干状态到饱和面干状态所吸收的水量。

1.1 检测方法及原理

目前，细骨料饱和面干表观密度及吸水率的测定主要采用以下方法，其核心原理均基于阿基米德原理（排水法）和质量守恒。

• 1.1.1 坍落度筒法（标准法）
  此方法是国内外最通用的标准方法，适用于测定细骨料的饱和面干状态。

  • 原理：将烘干至恒重的细骨料试样装入饱和面干试模（坍落度筒）中，用捣棒按规定次数捣实。然后提起试模，观察细骨料的坍落状态。通过反复喷洒水并拌匀，直至试样在提起试模后恰好出现轻微坍落（坍落度约20-30mm）且不出现崩解或边缘出水现象，以此判定细骨料达到饱和面干状态。随后，测定该状态下试样的质量及其在水中排开水的体积，计算饱和面干表观密度。同时，取部分饱和面干试样烘干至恒重，计算其吸水率。

  • 适用性：适用于粒径小于5mm的细骨料，特别是含有较多细颗粒的天然砂。

• 1.1.2 比重瓶法
  该方法通过测量细骨料排开液体的体积来计算其表观密度。

  • 原理：将已知质量的饱和面干细骨料试样放入盛有水的比重瓶中，通过加水、排气、称量，测得排出水的体积，即为饱和面干细骨料所占的体积。结合试样的饱和面干质量，即可计算出饱和面干表观密度。要获得吸水率，需要先制备饱和面干试样并称重，然后将其烘干至恒重，两次质量之差与烘干试样质量的比值即为吸水率。

  • 适用性：适用于粒径较小的细骨料，对操作者的熟练程度要求较高，需要仔细排除气泡。

• 1.1.3 李氏比重瓶法
  此方法常用于测定水泥密度，也可用于测定细骨料的表观密度，尤其适用于测定其绝干或饱和面干状态下的表观密度。

  • 原理：读取李氏比重瓶中煤油（或其他对细骨料无反应的液体）的初始体积。将已知质量的饱和面干细骨料缓慢装入比重瓶中，通过振动或抽气排除气泡，读取液面上升后的体积。两次体积之差即为饱和面干细骨料的体积，结合其质量计算密度。吸水率的测定则需结合烘干质量进行。

  • 适用性：适用于测定不含水分的细骨料表观密度，用于饱和面干状态测定时，对饱和面干状态的判定要求精确。

2 检测范围

细骨料饱和面干表观密度及吸水率试验广泛应用于以下领域：

• 2.1 混凝土配合比设计
  这是该试验最主要的应用场景。在进行混凝土配合比计算时，必须使用细骨料的饱和面干表观密度来计算绝对体积，使用吸水率来校正施工配合比中的用水量和砂用量，确保混凝土拌合物的工作性和硬化后的性能符合设计要求。

• 2.2 工程质量控制与监督
  在水利、水电、交通（公路、铁路）、工业与民用建筑、港口码头等工程中，施工单位需对进场细骨料进行进场检验。监理单位、质量监督站等第三方机构也需通过此试验对骨料质量进行抽检，确保其符合相关规范和设计要求。

• 2.3 商品混凝土搅拌站
  商品混凝土搅拌站需要对每批进场的砂石料进行日常检测，特别是吸水率，用于实时调整混凝土生产配合比，以抵消骨料含水率变化对混凝土质量的影响。

• 2.4 骨料生产与贸易
  砂石骨料生产企业在产品出厂前，需进行型式检验和出厂检验，提供包括饱和面干表观密度和吸水率在内的质量证明文件。在骨料贸易中，买卖双方也常以此试验结果作为质量评判和结算的依据。

• 2.5 科学研究与新材料开发
  在研究骨料特性（如不同岩性、级配、粒形）对混凝土性能的影响，以及开发人工砂、再生骨料等新型细骨料时，饱和面干表观密度和吸水率是必须测定的基础物理参数。

3 检测标准

细骨料饱和面干表观密度及吸水率的检测应严格遵循相关国家、行业或国际标准。

3.1 中国国家标准 (GB) 及行业标准 (JGJ, SL, JTG)

• GB/T 14684-2022《建设用砂》：这是中国建设用砂的核心产品标准，其中附录部分详细规定了细骨料的试验方法，包含了饱和面干表观密度及吸水率的测定方法（坍落度筒法）。

• JGJ 52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》：这是建筑工程领域应用最广泛的标准，其中明确规定了砂的饱和面干表观密度和吸水率试验方法（主要采用坍落度筒法）。

• SL/T 352-2020《水工混凝土试验规程》：水利行业标准，规定了用于水工混凝土的细骨料饱和面干表观密度及吸水率的试验方法（包含坍落度筒法和比重瓶法）。

• JTG 3420-2020《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》：交通行业标准，其中包含了细集料表观密度及吸水率试验方法（通常采用坍落度筒法或比重瓶法）。

3.2 美国材料与试验协会标准 (ASTM)

• ASTM C128-22 Standard Test Method for Relative Density (Specific Gravity) and Absorption of Fine Aggregate：这是国际上广泛采用的细骨料相对密度（比重）及吸水率的标准试验方法，详细描述了使用坍落度筒确定饱和面干状态并计算相关指标的步骤。

3.3 其他国际/区域标准

• BS EN 1097-6:2022 Tests for mechanical and physical properties of aggregates - Part 6: Determination of particle density and water absorption：这是欧洲标准，规定了测定骨料（包括细骨料）颗粒密度和吸水率的方法。

• ISO 6783:1982 Concrete aggregates — Determination of particle density and water absorption — Hydrostatic balance method：国际标准化组织标准，规定了使用静水力学天平测定粗、细骨料颗粒密度和吸水率的方法。

4 检测仪器

进行细骨料饱和面干表观密度及吸水率试验，需要以下主要设备和工具：

• 4.1 饱和面干试模（坍落度筒）
  用于判定细骨料的饱和面干状态。通常为金属材质（如钢、铜），呈截头圆锥形。对于细骨料，常用规格为：顶部内径约40mm，底部内径约90mm，高度约75mm。需配备金属捣棒，捣棒质量约340g，捣固端为半球形。

• 4.2 天平

  • 电子天平：称量范围不小于1kg，感量（分度值）应达到0.1g或0.5g，用于称量细骨料的质量。部分方法（如静水力学天平法）需使用浸在水中的称量装置。

  • 静水力学天平（可选）：一种配备有浸在水中的称量篮或吊篮的专用天平，用于直接测定试样在水中的质量。

• 4.3 烘箱
  能够控制温度在105℃±5℃的恒温干燥箱，用于烘干细骨料试样至恒重。

• 4.4 容器与工具

  • 浅盘、搪瓷盘：用于盛放、拌和、晾干细骨料试样。

  • 温度计：测量水温，精度应达到±0.5℃或±1℃。

  • 吹风机（电吹风）：用于在制备饱和面干试样时，辅助吹干试样表面水分，使其达到饱和面干状态。

  • 吸湿毛巾：用于擦干饱和面干试模及工具上的水分。

  • 喷雾器：用于向试样中均匀喷洒水，使其逐步达到饱和面干状态。

  • 搪瓷杯、容量瓶、比重瓶或李氏比重瓶：用于容量法测定体积时使用，其容积需根据骨料最大粒径和试验方法选择。

  • 标准筛：孔径为4.75mm或5.00mm的方孔筛，用于筛除粒径大于5mm的颗粒。