实验一 细集料的表观密度试验（容量瓶法）【试验目的】用容量瓶法测定细集料（天然砂、石屑、机制砂）在一定温度下的表观密度。

本方法适用于含有少量大于2.36mm 部分的细集料。

【试验原理】表观密度是指在规定条件（105℃~110℃的烘箱内烘至恒量）下，烘干集料矿质实体包括闭口孔隙在内的表观单位体积质量。

测定集料表观体积时，需将已知质量的干燥集料浸水，使其开口孔隙吸饱水，然后称出饱水后集料在水中的质量，两者之差即为集料的包括闭口孔隙在内的集料表观体积(V s +V n )，如图1所示。

ρa =m sV s +V n式中：ρa 集料的表观密度，g cm 3⁄；m s 集料矿质实体的质量，g ； V s 集料矿质实体的体积，cm 3；V n集料矿质实体中闭口孔隙的体积，cm 3。

【主要试验仪具】称量1kg 、感量1g 的天平，500mL 的容量瓶，能使温度控制在105℃±5℃范围的烘箱，另有干燥器、浅盘、料勺、温度计和500mL 烧杯。

【试验方法】(1) 试样准备将缩分至650g 左右的试样在105℃~110℃的烘箱内烘至恒量，并在干燥器内冷却至室温，分成两份备用。

(2) 试验步骤① 称取烘干的试样300g (m 0)，装入盛有半瓶蒸馏水的容量瓶中。

② 摆转容量瓶，使试样在水中充分搅动以排除气泡，塞紧瓶塞，静置24h 左右，然后用滴管向瓶内添水，使水面与瓶颈刻度线平齐，再塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称其总质量(m 2)。

③ 倒出瓶中的水和试样，将瓶的内外洗净，再向瓶中注入温差不超过2℃的蒸馏水至瓶颈刻度线，塞紧瓶塞，擦干瓶外的水分，称其总质量(m 1)。

图1 集料组成的质量与体积关系示意图注：在砂的表观密度试验过程中应测量并控制水的温度，试验中的各项称量可以在15~25℃的温度范围内进行。

从试样加水静置的最后2h起至试验结束，其温差不应超过2℃。

【实验数据记录】m0(g)m1(g)m2(g)第一次试验300.0663.8838.4第二次试验644.0843.7表1细集料的表观密度试验数据记录表【结果计算】细集料的表观密度计算公式为：ρa=(m0m0+m1−m2−αT)×ρw式中：ρa细集料的表观密度，g cm3⁄；m0试样的烘干质量，g；m1水和容量瓶总质量，g；m2试样、水和容量瓶总质量，g；ρw水在4℃时的密度值，1g cm3⁄；αT试验时水温对水相对密度影响的修正系数，按照表2取0.002。

水温(℃)1516~1718~1920~2122~2324~25αT0.0020.0030.0040.0050.0060.007表2不同水温下的温度修正系数αT两次试验的结果分别为：ρa1=(300300+663.8−838.4−0.002)×1=2.390g cm3⁄ρa2=(300300+644.0−843.7−0.002)×1=2.989g cm3⁄取两次实验结果的算术平均值为测定值，即细集料的表观密度为：ρ̅a=ρa1+ρa22=2.69g cm3⁄实验二细集料堆积密度和空隙率试验【试验目的】测定砂自然状态下堆积密度、振实密度及空隙率。

【试验原理】集料的堆积密度是指烘干集料颗粒矿质实体的单位堆积体积（包括集料颗粒间空隙体积、集料矿质实体及其闭口、开口孔隙体积）的质量，计算公式为：ρ=m ss n i V式中：ρ 集料的堆积密度，g cm3⁄；m s集料矿质实体的质量，g；V s集料矿质实体的体积，cm3；V n集料矿质实体中闭口孔隙的体积，cm3；V i集料矿质实体中开口孔隙的体积，cm3。

V V集料颗粒之间的空隙体积，cm3。

集料是没有固定形状的混合物，其形状取决于装填容器，其堆积密度取决于堆积方式。

集料的堆积体积V f(V s+V n+V i+V V)是将干燥的散粒集料试样装入规定尺寸的容器来测定的，堆积密度的大小取决于装样方式。

自然堆积密度是指以自由落入方式装填集料，所测的密度又称松装密度；振实密度是指将集料分层装入容器筒中，在容器筒底部放置一根圆钢筋，每装一层集料后，将容器筒左右交替颠击地面25次。

【主要试验仪具】(1)密度测试仪由标准漏斗和容量筒组成，如图2所示。

容量筒的内径108mm，净高109mm，筒壁厚2mm，筒底厚5mm，容积约为1L。

(2)其他称量5kg、感量5g的台秤，能控温在105℃±5℃范围的烘箱，铝制料勺，直尺和浅盘。

【试验方法】(1)试样制备用浅盘取试样约5kg，在温度105℃±5℃的烘箱内烘干至恒温，取出冷却至室温，分成大致相等的两份备用。

图2标准漏斗(2)试验步骤①堆积密度将试样装入漏斗中，使试样流入容量筒中，漏斗出料口距容量筒口应为50mm左右，试样装满并超出容量筒筒口后，用直尺将多余的试样沿筒口中心线向两个相反方向刮平，称取质量(m1)。

②振实密度取试样一份，分两层装入容量筒，装完一层后，在筒底垫放一根直径10mm的钢筋，将筒按住，左右交替颠击地面各25下，然后再装入第二层。

第二层装满后用同样方法颠实，但筒底所垫钢筋的方向应与颠实第一层的放置方向垂直。

第二层装完并颠实后，加料直至试样超出容量筒筒口，然后用直尺将多余的试样沿筒口中心线像两个相反方向刮平，称其质量(m2)。

【实验数据记录】(1)容量筒体积V=π4×1082×109=998536.38mm3=998.54cm3(2)堆积密度实验数据m0(g)m1(g)第一次试验226.81816.0第二次试验226.91818.2表3细集料的堆积密度试验数据记录表(3)振实密度实验数据m0(g)m2(g)第一次试验229.11866.8第二次试验229.61869.0表4细集料的振实密度试验数据记录表【结果计算】集料的堆积密度ρ1、振实密度ρ2以及空隙率n计算公式为：ρ1=m1−m0Vρ2=m2−m0n=(1−ρρa)×100式中：m0容量筒的质量，g；m1容量筒和堆积体积集料的总质量，g；m2容量筒和振实体积集料的总质量，g；V 容量筒的容积，cm3；ρ 砂的堆积密度ρ1或振实密度ρ2，g cm3⁄；ρa砂的表观密度，g cm3⁄。

(1)堆积密度结果计算ρ1=1816.0−226.8998.54=1.59g cm3⁄ρ1′=1818.2−226.9998.54=1.59g cm3⁄由|ρ1−ρ1′|=0<0.01g cm3⁄故取两次实验结果的算术平均值为测定值，即细集料的堆积密度为ρ̅1=ρ1+ρ1′2=1.59g cm3⁄空隙率为n=(1−1.59)×100=40.89(2)振实密度结果计算ρ2=1866.8−229.1998.54=1.64g cm3⁄ρ2′=1869.0−229.6998.54=1.64g cm3⁄由|ρ2−ρ2′|=0<0.01g cm3⁄故取两次实验结果的算术平均值为测定值，即细集料的堆积密度为ρ̅2=ρ2+ρ2′2=1.64g cm3⁄空隙率为n=(1−1.64a)×100=39.03实验三细集料的筛分试验【试验目的】测定细集料（天然砂、人工砂、石屑）的颗粒级配及粗细程度。

对水泥混凝土用细集料可采用干筛法，如果需要也可采用水洗法筛分；对沥青混合料及基层用细集料必须采用水洗法筛分。

【主要试验仪具】(1)标准筛孔径为9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm和0.075mm的方孔筛，筛盖和筛底盘各一个。

(2)摇筛机(3)其他称量1000g、感量不大于0.5g的天平，能控温105℃±5℃的烘箱，浅盘和软、硬毛刷等。

【试验方法】(1)试样准备将取来样品筛大于9.5mm的颗粒，在潮湿状态下充分拌匀，用四分法缩分至每份不少于550g的试样两份，在105℃±5℃的烘箱内烘干至恒量，冷却至室温备用。

(2)试验步骤①准确称取烘干试样m1(500g)，精确至0.5g。

②将试样置于一个洁净容器中，加入足够的洁净水，使细粉悬浮在水中，但不得有集料颗粒从水中溅出。

用1.18mm筛和0.075筛组成套筛，仔细将容器中混有细分的悬浮液徐徐倒出，经过套筛流入另一容器中，但不得将集料倒出。

重复这个步骤，直至倒出的水洁净为止。

③将容器中的集料倒入搪瓷盘中，用少量水冲洗，使容器上粘附的集料颗粒全部进入搪瓷盘。

将筛子反过来，用少量水将筛内的集料冲洗进搪瓷盘中。

将搪瓷盘连同集料一起置于105℃±5℃的烘箱内烘干至恒量，称取干燥试样质量m2，准确至0.1%。

m2与m1之差即为通过0.075mm筛的粉料质量。

④将已经洗去0.075mm颗粒的干燥集料至于套筛的最上面一个筛中，一般为4.75mm 筛，按照筛孔大小顺序在清洁的搪瓷盘上逐个进行手筛，直至每分钟的筛出量不超过试样总质量的0.1%时为止，将筛出的颗粒并入下一号筛，并和下一号筛中的试样一起过筛。

按此顺序进行，直至各号筛全部筛完为止。

称量出各号筛的筛余试样的质量，准确至1g。

所有各筛的分计筛余量与底盘中剩余量的总量与筛分前的试样总量相比，相差不得超过1%，否则须重新试验。

【实验数据记录与结果整理】(1)各号筛的筛余试样的质量记录各号筛的筛余试样的质量数据如表5所示。

表5细集料筛分试验数据记录表(2)计算级配参数计算各号筛的分计筛余百分率a i、累计筛余百分率A i和通过百分率P i，准确至0.1%，得到结果如表6所示。

表6细集料级配参数计算表(3)绘制级配曲线根据各筛通过百分率的平均值绘制筛分曲线图，如图3所示。

图3细集料筛分曲线图级配曲线平顺圆滑不间断，因而可以判断，该集料由大到小且各级粒径的颗粒都有，各级颗粒按照一定的比例搭配，故该集料属于连续级配。

(4)计算集料的细度模数细度模数的计算公式为：M f=(A2.36+A1.18+A0.60+A0.30+A0.15)−5×A4.75100−A4.75第一次试验：M f1=(12.92+24.78+39.19+69.15+80.72)−5×3.58100−3.58=2.17第二次试验：M f2=(11.72+25.82+40.27+68.65+80.88)−5×2.00100−2.00=2.22由|M f1−M f2|=0.05<0.2故取两次实验结果的算术平均值为测定值，即该集料的细度模数为M f=M f1+M f2=2.20【附】x=[9.5,4.75,2.36,1.18,0.6,0.3,0.15,0.075,0]'; y=[100,97.2,87.7,74.7,60.3,31.1,19.2,2.1,0]'; set(gca,'xscale','log');hold onplot(x,y,'+');xh=0:0.001:9.5;pp=interp1(x,y,xh,'cubic');plot(xh,pp,'LineWidth',2);gtext('级配曲线');xlabel('筛孔尺寸lgd（mm）'); ylabel('通过百分率（%）');i=1;while i<length(x),yh=0:1:y(i);plot(x(i),yh,'--');i=i+1;end;set(gca,'xminortick','off');。