水利水电工程混凝土天然骨料中美试验规程比较

许仙娥，陈二军，赵凌云

(1.北京中水科工程总公司，100048，北京；2.内蒙古水利厅信息中心，010020，呼和浩特)

伴随着中国改革开放和经济快速发展的步伐，越来越多的国内企业走向了国际市场，参与海外水利水电工程及其他岩土工程的建设。工程技术人员必须面对不同国家规程规范的差异及其给实际工作带来的问题。本文就中国水利水电行业规范与美国EM和ASTM系列规范在混凝土骨料勘察方面的差异进行比较，希望为中国从事国际工程勘察的技术人员提供参考。

一、混凝土骨料质量要求

水利水电工程混凝土骨料勘察试验在国内执行《水利水电工程天然建筑材料勘察规范》（SL 251—2015）和 《水工混凝土试验规程》（SL 352—2006），美国一般执行ASTM系列规程和 《土建工程建筑用混凝土实施标准》（EM 1110-2-2000）， 两者的质量技术指标对比见表1。

国内混凝土粗骨料级配选择标准为：限制最大粒径，达到最大混合密度或最小表面积，一般采用二级配、三级配或四级配，但各级粒径组没有具体的含量范围。美国规范以列表形式给出粗骨料各粒径组的含量要求。在细骨料级配方面，由于中美规范中的试验筛孔径存在差异，各粒径组的粒径相应不同，因此对各粒径组的含量要求也略有差别。由于粒级划分较细，内容较多，对于每一粒径组级配的具体要求不再详述。

美国规范对粗细骨料的堆积密度、粗骨料的软弱颗粒含量和压碎指标、砂的云母含量、硫酸盐及硫化物含量没有限制，但对粗骨料级配的要求更细致明确，粒径组的分级更细，特别是5～20 mm之间的粒级划分。EM 1110-2-2000指出，软弱颗粒、黏土团块和轻物质含量的试验结果大多只作为分析混凝土快速风化和强度试验等结果的资料使用。国内规范SL251—2015对磨耗损失率没有要求。

表1 混凝土粗、细骨料质量技术指标对比

同一个指标，由于试验细节方面的差异或要求的不同，质量技术指标限制也不完全一样。

二、试验标准差异

我国水利水电工程骨料试验执行SL 352—2006《水工混凝土试验规程》，美国执行ASTM系列规程，现将同一类型试验项目存在的不同之处论述如下。

1.颗粒分析

两国规范中，都使用方孔筛进行骨料颗粒分析，但标准筛的孔径有区别，对比如下。

国内粗骨料标准筛孔径共6种，分别为 150（或 120）mm、80 mm、40 mm、20 mm、10 mm和5 mm；砂料标准筛孔径共 7种，分别为 10mm、5mm、2.5mm、1.25mm、0.63mm、0.315mm和0.16mm。

美国标准筛孔径共43种，分别为125mm、106mm、90mm、75mm、63mm、53 mm、45 mm、37.5 mm、31.5 mm、26.5 mm、22.4 mm、19.0 mm、16.0 mm、13.2 mm、11.2 mm、9.5 mm、8.0 mm、6.7 mm、5.6 mm、4.75 mm、4.00 mm、3.35 mm、2.80 mm、2.36 mm、2.00 mm、1.70 mm、1.40 mm、1.18 mm、1.00 mm、710 μm、600μm、500μm、425μm、335μm、300μm、250 μm、212 μm、180 μm、150 μm、125 μm、106μm、90μm及 75μm。另外常用但非标准筛径有5种，分别为100mm、50 mm、25 mm、12.5 mm 和 6.3 mm。

可以看出，美国标准对颗粒尺寸的划分更细致。在许多试验中，虽然试验程序和计算方法相同，但由于试验所采用的筛孔尺寸不同，导致试样颗粒尺寸组成不同，使得试验成果也存在差异。

2.针片状颗粒

美国EM 1110-2-2000和ASTM C 125规定：针状颗粒为长度大于其所属粒径组平均筛孔孔径的1.8倍，片状颗粒为厚度小于其所属粒径组平均筛孔孔径的0.6倍；中国SL 251—2015规定：针状颗粒为长度大于该颗粒所属粒级上、下限粒径平均值的2.4倍，片状颗粒为厚度小于该颗粒所属粒级上、下限粒径平均值的0.4倍。虽然两国试验操作过程和计算方法一样，但试验采用的规准仪不同，导致试验结果不同。此外，两国规范中对针片状颗粒含量的要求差别也很大，中国为不大于15%，美国为不大于25%。

3.表观密度

美国ASTM C 127和C 128中，与国内骨料表观密度物理性质指标相对应的指标为相对密度或比重，具体分为饱和面干相对密度、烘干相对密度和表观相对密度。经对比试验操作和计算公式，国内规范的表观密度相当于美国规范的表观相对密度，国内规范的饱和面干表观密度相当于美国规范的饱和面干相对密度。

中美规范中对砂料的试验方法基本相同，粗骨料的试验在称重容器、试样重量、试验步骤和饱和面干试样处理方式几个方面略有差异，详见表2。

4.泥块（团、膜）含量

美国ASTM规范将中国试验规范中的“泥块（团、膜）含量”称为“泥团块及易碎颗粒含量”，与中国试验规范SL 352—2006相比，除筛孔孔径不同外，主要不同之处为：①试样质量要求不同，中国规范试验质量约为ASTM规范的2倍；②ASTM规范试样经蒸馏水浸泡24±4 h之后，再用手捏碎，用湿分法捡出泥团块含量，中国SL 352规范无浸泡步骤，直接将试样铺开，检出其中能用手捏碎的颗粒；③中国SL 352规范假设直径1.18 mm以下的砂粒中无泥团块。因此使用美国ASTM规范捡出的泥块含量可能比使用中国SL 352规范检出的值偏高。

5.抗磨损试验

两国规范中的磨损试验均采用洛杉矶磨耗试验，国内试验所采用的仪器规格和试验程序均与美国的ASTM试验标准相同，但因标准筛的规格不同，试样级配组成有所差异，特别是国内5～10 mm粒径组的颗粒，美国规范将之划分为4.75～6.3 mm、6.3～9.5 mm 和 9.5～12.5 mm 三个粒径组。试样组成颗粒的尺寸大小对试验结果具有明显影响。详见表3。

6.坚固性试验

中美试验规范中，坚固性试验所需的试验设备与试验程序基本一致，但试验操作过程中的细节和要求不尽相同。ASTM C 88规范所采用的试剂为硫酸钠或硫酸镁，配制溶液的水温为25～30℃。国内规范采用试剂为硫酸钠，配制溶液的水温为30～50℃。两国规范中对配制的硫酸钠溶液的密度要求相同。

表2 粗骨料表观密度试验对比

表3 中美磨耗试验试样粒径组对应关系

表4 粗骨料坚固性试验各级骨料取样数量对比

两国规范对粗骨料的质量要求不一样，如表4所示。

ASTM C 88规范中，每次循环浸泡时间均为 17±0.5 h，放在 110±0.5℃的烘箱中烘干24±1 h。国内规范第1次循环浸泡20 h，放在105±0.5℃的烘箱中烘烤4 h，后4次循环浸泡和烘干时间均为4 h。

关于总损失百分率的计算方法，国内规范采用加权平均值法，ASTM C 88规范是累加每一粒径组的损失百分率与相应的含量乘积。

三、结 语

水利水电工程混凝土天然骨料一般就近取材，绝大部分的试验项目只能在当地委托进行。因此在国外工程项目投标阶段，需要明确骨料试验所要遵守的技术标准体系。由于国内的建筑材料试验规程没有英文版，即使标书中允许执行国内标准，也难以在国外试验室按国内试验规范进行试验。美国材料试验协会 (American Society for Testing and Materials,ASTM)前身是国际材料试验协会(International Association for Testing Materials,IATM)，ASTM 系 列 材 料 试验规范被许多国家广泛认可和采用，因此，从事海外工程的勘察技术人员，需要分清中美规范在混凝土骨料试验方面的差异，在工作量布置时避免试验项目重复或缺失，在对试验成果进行解读时，避免套用国内判断标准，对同一项目执行同一系列标准。 ■