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一、核心原理：鹽結(jié)晶膨脹破壞機制
溶液滲透將集料試樣浸入硫酸鈉（Na?SO?）或硫酸鎂（MgSO?）溶液中，溶液通過集料表面孔隙和微裂紋滲透至內(nèi)部，填充其孔隙結(jié)構(gòu)。此過程依賴毛細(xì)作用，溶液逐漸滲入集料內(nèi)部的微小空隙。
結(jié)晶膨脹浸泡后的集料經(jīng)烘干處理時，水分蒸發(fā)導(dǎo)致溶液濃度升高，達到飽和后鹽類結(jié)晶析出。以硫酸鈉為例：
結(jié)晶過程中，十水硫酸鈉（Na?SO??10H?O）失去結(jié)晶水變?yōu)闊o水硫酸鈉（Na?SO?），體積縮??；
但再次浸泡時，無水硫酸鈉吸水重新生成十水合物，體積膨脹約 2 倍，產(chǎn)生強大的結(jié)晶應(yīng)力（可達數(shù)十兆帕）。這種周期性膨脹應(yīng)力作用于集料內(nèi)部薄弱部位（如孔隙邊緣、微裂紋），導(dǎo)致集料破裂、剝落。
循環(huán)損傷累積通過 ** 浸泡 - 烘干循環(huán)（通常 5 次）** 模擬自然環(huán)境中干濕交替的侵蝕過程，累積損傷效應(yīng)，最終通過篩分計算集料的質(zhì)量損失率，判斷其堅固性。
二、儀器組成與功能
浸泡容器
材質(zhì)：耐腐蝕（如不銹鋼），用于盛放集料和鹽溶液，確保溶液不與集料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
控溫功能：部分儀器配備恒溫裝置（如 20℃~25℃），保證溶液溫度穩(wěn)定，控制滲透速率。
烘干設(shè)備
加熱裝置：提供恒定溫度（如 105℃~110℃），加速水分蒸發(fā)，促進鹽類結(jié)晶。
鼓風(fēng)系統(tǒng)：確保烘干過程均勻，避免局部溫度不均影響結(jié)晶效果。
篩分與稱量系統(tǒng)
標(biāo)準(zhǔn)篩：按粒徑分級（如 9.5mm、4.75mm 等），試驗前后篩分集料，對比粒徑分布變化。
天平：精確稱量試樣質(zhì)量，計算質(zhì)量損失率（公式見下文）。
控制系統(tǒng)
時間控制器：設(shè)定浸泡（如 20h）和烘干（如 4h）時長，嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)流程（如 GB/T 14685、ASTM C88 等）。
溫度傳感器：實時監(jiān)控溶液和烘干溫度，保證試驗條件一致性。
三、試驗流程與關(guān)鍵參數(shù)
試樣制備
選取代表性集料，經(jīng)篩分去除不符合粒徑要求的顆粒，洗凈烘干后稱量初始質(zhì)量（\(m_0\)）。
浸泡 - 烘干循環(huán)
第 1 步：浸泡將試樣浸入鹽溶液（濃度通常為 10%~15%），在規(guī)定溫度下保持一定時間（如 20h），使溶液充分滲透。
第 2 步：烘干取出試樣，放入烘箱烘干至恒重（如 4h），促使鹽類結(jié)晶。
循環(huán)次數(shù)：一般進行 5 次循環(huán)，模擬長期環(huán)境侵蝕。
篩分與結(jié)果計算
循環(huán)結(jié)束后，將試樣過篩，稱量留存于標(biāo)準(zhǔn)篩上的集料質(zhì)量（\(m_1\)）。
堅固性質(zhì)量損失率計算公式：
四、不同方法的適用場景
方法 | 適用集料 | 原理特點 |
硫酸鈉法 | 大多數(shù)巖石集料（如花崗巖、玄武巖） | 結(jié)晶膨脹應(yīng)力主要由物理作用引起，適用于一般環(huán)境評估。 |
硫酸鎂法 | 碳酸鹽類集料（如石灰?guī)r） | 除物理膨脹外，硫酸鎂與碳酸鹽可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，加劇破壞，適用于嚴(yán)苛環(huán)境（如凍融循環(huán)頻繁地區(qū)）。 |
五、應(yīng)用意義
工程選材：用于混凝土、瀝青混合料等集料的質(zhì)量控制，確保結(jié)構(gòu)耐久性（如抗凍、抗鹽蝕）。
標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)：符合國內(nèi)外規(guī)范（如中國 GB/T 14685、美國 ASTM C88），為設(shè)計和施工提供量化指標(biāo)。
