今年是交通行業標準大規模更新的一年，包括集料，無機結合料穩定類材料，巖石，瀝青及瀝青混合料，以及公路瀝青路面施工技術規范等重要的行業標準都將在使用多年后迎來重要更新。作為國內道路工程材料和結構試驗設備最主要的試驗設備供應商之一，我們將推出一系列新規范的解讀文章，來幫助大家了解需要配備哪些新的試驗設備來滿足新規范的要求。
注：本系列新規范的解讀以相關新增試驗設備的介紹為主，關于試驗方法的細節調整因篇幅限制無法涉及，有興趣的請關注相關規范的釋義手冊和規范宣貫。
本篇為該系列文章的第一篇：JTG 3432公路工程集料試驗規程（以下均簡稱“新規范”）新增試驗設備。
圖1：新版集料試驗規程
新版集料試驗規程在2005年版本規范的基礎上將集料調整為：粗，細，填料（原來命名為礦粉），工業礦渣集料和再生集料5類。增補試驗方法23項，修訂20項，刪除2項。其中，幾項試驗方法需要新增試驗設備來完成，這些方法包括了以下內容。
T0362粗集料棱角性試驗（流動時間法）
集料棱角性的試驗方法在2005年版舊規范中只收錄了細集料的測試方法，即T0344的間隙率法和T0345的流動時間法，但沒有粗集料棱角性的試驗方法。此次新規范修訂，增加了適用于公稱最大粒徑為9.5~19.0mm的粗集料棱角性的試驗方法，參考EN 933-6試驗方法編寫，即T0362粗集料棱角性試驗（流動時間法）。
這種試驗方法主要在歐盟以德國為代表的地區使用，通過記錄粗集料在振動臺的作用下通過專用流動裝置流出的時間來評價棱角性。我們已經在德國進口原型機的基礎上完成了該設備的國產化工作，并通過大量試驗選定了易于國內獲取的粗集料標準樣品，并由交通運輸部公路科學研究院進行定值。同時，目前正在修訂的新版公路瀝青路面施工技術規范中也增加了棱角性指標的要求。
表1：新版瀝青路面施工技術規范對于瀝青混合料用粗集料技術要求中對于棱角性的要求
注：表格信息來自于公開征集意見階段的新規范版本，僅供參考；準確信息以正式發布的新規范為準。
我們在對粗集料棱角性試驗儀進行國產化時，增加了自動計時功能，將電子天平連接計時器，當集料進入接收容器的質量達到1000g時自動啟動計時器，當天平讀數達到1000+7000×集料表觀相對密度/2.70時自動停止計時器，計算流動時間，從而消除進口設備操作時，需要人工秒表計時方法而引入的操作誤差。因此，操作人員在試驗時只需提前輸入待測集料的表觀相對密度，再裝樣和啟動設備，即可自動完成試驗。
T0363集料磨耗試驗（微型狄法爾法）
在新規范發布前，JTG E42-2005版本規范中推薦的粗集料試驗磨耗方法有：洛杉磯法，PSV方法和道瑞法。但近年來國際上上對磨耗試驗方法的機理有了新的認識，例如歐標EN 1097-2將洛杉磯LA劃分為抗破碎性能指標，并稱為洛杉磯試驗，而不再稱為洛杉磯磨耗試驗。美國的NCHRP 4-19等報告也指出洛杉磯試驗的鋼球為420g，在試驗筒中滾動被拋起、墜落從而對集料產生巨大的沖擊作用，從而導致軟弱顆粒破碎，因此該方法實際上是評價粗集料的抗破碎性能。由于落砂機磨耗試驗中的沖擊作用，導致LA磨耗試驗存在不足。
因此，在此次修訂新規范時，我們與國際標準體系接軌，增加了微狄法爾磨耗試驗方法作為主要推薦的磨耗試驗方法。微型狄法爾與集料的耐久性、韌性和抗磨損性能相關，與瀝青混合料的抗松散性能、抗坑槽性能相關，采用該方法可以很好評定集料質量；該方法比洛杉磯磨耗、硫酸鎂堅固性具有更高的試驗精度，試驗材料用量少、快捷、時間短；同時該方法考慮了機械磨耗作用和水的風化作用，其模擬了集料在施工攤鋪、壓實以及交通荷載和不利環境的共同作用；與洛杉磯磨耗試驗相比，微型狄法爾試驗用鋼球很小，而且試驗筒非常小，因此微型狄法爾試驗是真正的磨耗試驗。
注：下劃線斜體字部分摘自新規范條文說明。
同時，目前正在修訂的新版公路瀝青路面施工技術規范中也增加了微型狄法爾磨耗值的要求。
表2：新版瀝青路面施工技術規范對于瀝青混合料用粗集料技術要求中對于磨耗值的要求
注：表格信息來自于公開征集意見階段的新規范版本，僅供參考；準確信息以正式發布的新規范為準。
意大利CONTROLS的48-D5242/A微型狄法爾磨耗試驗機是新規范編寫組選用的規范原型機，主機性能滿足EN 1097-1，EN 13450，ASTM D6928，ASTM D7428，AASHTO T327以及我國新規范的要求。用戶可以根據具體試驗標準的差異選擇相應的試驗筒，對于按照新規范使用的單位來說，應選購2個或4個48-D2542/EN滿足EN 1097-1標準的試驗筒（新規范主要參考歐盟EN 1097-1編寫）。
用戶可以根據實驗室的空間條件決定是否選購48-D5242/A1的鋼制底座，用于落地式安裝和滾筒存放；或是直接將其安裝在實驗臺上。
除了T0363試驗評估粗集料的耐磨耗性能外。另一個新增的試驗方法T0366粗集料熱老化試驗（水煮法）中也包括檢驗集料微型狄法爾磨耗值變化的試驗程序。
填料新增試驗設備
新規范將原“礦粉試驗”更名為“填料試驗”，并增加了6個試驗方法，其中涉及到新增試驗設備的方法有：
T0356填料篩分試驗(負壓篩法)
負壓篩法是對原規范水洗法的進一步補充，適用于消石灰、水泥等親水性材料，宜采用負壓篩法篩分，也可采用水洗法篩分。對于含有氯化鈉等水溶性物質的填料應采用負壓篩法篩分。這種方法適用于測定礦粉、水泥、石灰、粉煤灰和回收粉等填料的顆粒級配。
這種試驗方法主要參考歐盟標準EN 933-10編寫，試驗設備以工業吸塵器，振動篩分機和各種規格的方孔篩為主。真空系統的壓力調節范圍從1.0到9.9kPa，高于新規范中3kPa的要求；噴嘴旋轉速度范圍為5~70轉/鐘，高于新規范中20轉/分的基本要求。
通過選用不同尺寸的方孔篩，整套設備適用的分析范圍為5μm~4mm，按照新規范的要求，一般配備以下4個規格的方孔篩。有機透明玻璃篩蓋包含在主機的配置中。
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15-D0413/075，直徑200mm的方孔篩，高度25mm，孔徑0.075mm
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15-D0413/150，直徑200mm的方孔篩，高度25mm，孔徑0.15mm
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15-D0413/300，直徑200mm的方孔篩，高度25mm，孔徑0.3mm
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15-D0413/600，直徑200mm的方孔篩，高度25mm，孔徑0.6mm
T0357填料干壓空隙率試驗
干壓空隙率是歐盟用于評價填料細度的重要指標，主要依據歐盟標準EN 1097-4進行測試。我國從事海外道路建設工程的單位已在當地按照國際標準廣泛使用此試驗方法。因此，新規范也收錄了這種試驗方法。這種試驗設備通過對填料進行100次壓實，記錄試樣的質量和壓實后的高度來計算干壓空隙率。操作方便，計算簡單，便于推廣應用。
圖5：CONTROLS的48-D0447干壓空隙率試驗設備
T0358填料比表面積試驗（勃氏法）
新規范增加的填料比表面積試驗建議使用“勃氏比表面積試驗儀”，這種測試設備以往主要用于水泥的比表面積測試，在我國已經應用多年，屬于水泥實驗室的常用試驗器材，用戶可以直接使用該設備用于填料的試驗。
T0375鋼渣的游離氧化鈣含量試驗
新規范中新增加了一個章節“工業礦渣集料試驗”，這也是響應國家號召將建筑垃圾進行循環使用，保護環境的一個舉措。本章節收錄了6個新增的試驗方法，大部分試驗器具為實驗室的通用器具，但T0375鋼渣的游離氧化鈣含量試驗需要配備“熱重分析儀”來進行測試，這是目前很多實驗室中尚未普及的試驗設備。
圖6：德國耐馳TG209F3熱重分析儀
熱重分析儀的測試原理與公路行業用戶熟悉的“燃燒爐”類似，是在勻速加熱的過程中，通過高精度的電子天平實時監測樣品的重量變化。因為不同成分的燃點不同，因此可以區分出樣品中有幾種不同成分，以及各成分的含量大小。例如圖7展示了一個鋼渣熱重分析試驗的實例TG-DTG曲線。綠色曲線代表了鋼渣重量在加熱至1200℃過程中的質量變化規律以及質量減小的百分比，即TG曲線；紅色曲線是TG曲線的一階導數形式，即DTG曲線，縱坐標為質量變化率。
圖7：鋼渣熱重分析曲線示例
X射線衍射儀（XRD）
此次新規范修訂中，對于T0324集料堿活性檢驗（巖相法）的修改中，增加了關于使用X射線衍射分析儀（XRD）的建議。該設備不是完成該試驗的必備設備，但對于資金充裕、且具有集料研究需求的用戶來說，能夠顯著提高檢測能力和研究水平。
“對于偏光顯微鏡無法評定的巖石，應采用其他方法檢驗。如對于堿-硅酸活性巖石，如流紋巖，粉砂巖，石灰巖，角頁巖，燧石/火石，其細粒的活性硅是隱晶質甚至是無定形的，采用偏光顯微鏡無法識別，可采用X射線衍射儀檢驗?！?/u>
注：下劃線斜體字部分摘自新規范T0324第4.4條的要求。
經典的落地安裝式X射線衍射分析儀（圖8左）對于公路行業從事集料檢測的用戶來說，無疑屬于價格昂貴的設備，通常只有資金充裕，具有專用實驗室空間的研究機構使用。對于一般的檢測單位來說，采用緊湊的小型化設計，實驗臺式安裝，價格大幅降低的小型化X射線衍射分析儀（圖8右）無疑是更好的選擇。
圖8：X射線衍射分析儀（XRD）
結語
以上是我們對于新規范中關于主要新增試驗設備的解讀，希望對大家理解新規范有所幫助。如有錯漏，請諒解和指正。除了規范中的內容外，對于集料的物理、化學性能測試手段仍然有很多，因為受限于設備成本，試驗復雜程度，數據離散性和應用場景等因素的制約，未達到進入行業標準的門檻。但是，這些方法很多已經在行業內有可觀的應用，例如：吸附法測量填料比表面積的全自動比表面積及孔隙分析儀，測量集料元素組成和含量的X射線熒光分析儀（XRF），測量集料耐磨性、替代PSV方法的加速磨光機，測量集料幾何尺寸和紋理的圖像分析儀，掃描集料三維模型的光學掃描儀……如有對于“超規范”研究興趣的用戶也歡迎與我們聯系，共同探討開展相關應用，或訂制開發特殊的試驗方法和設備。
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