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一、核心原理：盐结晶膨胀破坏机制
溶液渗透将集料试样浸入硫酸钠（Na₂SO₄）或硫酸镁（MgSO₄）溶液中，溶液通过集料表面孔隙和微裂纹渗透至内部，填充其孔隙结构。此过程依赖毛细作用，溶液逐渐渗入集料内部的微小空隙。
结晶膨胀浸泡后的集料经烘干处理时，水分蒸发导致溶液浓度升高，达到饱和后盐类结晶析出。以硫酸钠为例：
结晶过程中，十水硫酸钠（Na₂SO₄・10H₂O）失去结晶水变为无水硫酸钠（Na₂SO₄），体积缩小；
但再次浸泡时，无水硫酸钠吸水重新生成十水合物，体积膨胀约 2 倍，产生强大的结晶应力（可达数十兆帕）。这种周期性膨胀应力作用于集料内部薄弱部位（如孔隙边缘、微裂纹），导致集料破裂、剥落。
循环损伤累积通过 ** 浸泡 - 烘干循环（通常 5 次）** 模拟自然环境中干湿交替的侵蚀过程，累积损伤效应，最终通过筛分计算集料的质量损失率，判断其坚固性。
二、仪器组成与功能
浸泡容器
材质：耐腐蚀（如不锈钢），用于盛放集料和盐溶液，确保溶液不与集料发生化学反应。
控温功能：部分仪器配备恒温装置（如 20℃~25℃），保证溶液温度稳定，控制渗透速率。
烘干设备
加热装置：提供恒定温度（如 105℃~110℃），加速水分蒸发，促进盐类结晶。
鼓风系统：确保烘干过程均匀，避免局部温度不均影响结晶效果。
筛分与称量系统
标准筛：按粒径分级（如 9.5mm、4.75mm 等），试验前后筛分集料，对比粒径分布变化。
天平：精确称量试样质量，计算质量损失率（公式见下文）。
控制系统
时间控制器：设定浸泡（如 20h）和烘干（如 4h）时长，严格遵循标准流程（如 GB/T 14685、ASTM C88 等）。
温度传感器：实时监控溶液和烘干温度，保证试验条件一致性。
三、试验流程与关键参数
试样制备
选取代表性集料，经筛分去除不符合粒径要求的颗粒，洗净烘干后称量初始质量（\(m_0\)）。
浸泡 - 烘干循环
第 1 步：浸泡将试样浸入盐溶液（浓度通常为 10%~15%），在规定温度下保持一定时间（如 20h），使溶液充分渗透。
第 2 步：烘干取出试样，放入烘箱烘干至恒重（如 4h），促使盐类结晶。
循环次数：一般进行 5 次循环，模拟长期环境侵蚀。
筛分与结果计算
循环结束后，将试样过筛，称量留存于标准筛上的集料质量（\(m_1\)）。
坚固性质量损失率计算公式：
四、不同方法的适用场景
方法 | 适用集料 | 原理特点 |
硫酸钠法 | 大多数岩石集料（如花岗岩、玄武岩） | 结晶膨胀应力主要由物理作用引起，适用于一般环境评估。 |
硫酸镁法 | 碳酸盐类集料（如石灰岩） | 除物理膨胀外，硫酸镁与碳酸盐可能发生化学反应，加剧破坏，适用于严苛环境（如冻融循环频繁地区）。 |
五、应用意义
工程选材：用于混凝土、沥青混合料等集料的质量控制，确保结构耐久性（如抗冻、抗盐蚀）。
标准依据：符合国内外规范（如中国 GB/T 14685、美国 ASTM C88），为设计和施工提供量化指标。
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