CN102967520A - 一种集料压碎值的测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种集料压碎值的测定方法，具体方法如下：取一定质量的风干或烘干的粒径大小在预定范围内的集料作为试样，测定装入第一试模预定高度所需的捣实状态集料质量，然后将质量相等的集料装入旋转压实仪试模中，将所述旋转压实仪试模加热至所需温度后放入旋转压实仪底座，施加荷载后将其从旋转压实仪底座取出后进行冷却，最后将所述旋转压实仪试模中的集料取出，过第一标准筛，测量得到通过所述第一标准筛的集料质量，最终根据公式计算当前试样中集料的压碎值。本发明提供的集料压碎值的测定方法，真实的模拟了集料用于道路碾压中的受力方式和温度状况，有利于更好地评价集料用于道路工程的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程领域，尤其涉及一种旋转荷载下的集料压碎值的测定方法。
背景技术
集料压碎值用于衡量集料在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力，是衡量集料力学性能的指标，以评价其在公路工程中的适用性。大量试验及工程实践表明，传统的集料压碎值测定方法有如下缺点：
1)不能真实模拟集料的受力方式：集料在施工过程及使用过程中更多的是承受碾压荷载，传统的试验方法则是垂直挤压方式评价其力学性能。
2)不能反映各种温度下的集料力学性能：拌合和施工都要求集料达到相应的高温环境，最高达到200摄氏度的高温，不同岩性的集料在0-200摄氏度的环境下并不呈现一直增加或一致减小的抗压碎能力，传统常温集料的试验方法不能评价集料在不同温度环境下的力学性能，也就不能评价集料在施工和使用过程中的力学性能。
3)试验过程不易控制：压力机在10min达到500KN的压力，容易产生人为误差。
现行规范《公路工程集料试验规程》JTG E42-2005中的试验方法用标准筛筛选9.5mm～13.2mm粒径的粗集料3000g，烘干冷却至室温填入到标准试桶中，在压力机上以10min达到400KN的荷载后稳压5s，将压过后的集料过2.36mm标准筛，把2.36mm筛以下细料质量与试验前的粗料质量的比值作为压碎值。要求压碎值不大于某一个指标评价其是否可以用于道路工程中，但是通过压碎值检验的集料由于各种原因在道路施工和使用过程中出现了压碎的情况。由于集料受压方式、温度与实际有偏差，传统的集料压碎值测定方法只能评价出烘干后冷却至常温的集料在挤压荷载方式下抵抗压碎的力学性能。开发能合适评价集料用于道路工程的力学性能的压碎值测定方法是亟须的。
现有技术中，钱树波等人在《高温压碎值实验探索》一文中提出了将装好集料的试模放入190±5℃烘箱中加热6h以上，再按照规程中的方法进行。并建议压碎值表面层不大于24%，其它层不大于28%。葛折圣、苏兴国等人公开了《一种细集料压碎值的测定方法》，将筛选的细集料均匀放至30cm×30cm钢板上，在烘箱中180±5℃加热6h以上，碾压轮也预热180℃，然后将钢板放在碾压平台上碾压，也是通过碾压后集料通过下限筛孔的集料与原有集料的质量比来评价细集料的高温碾压压碎值。
虽然现有技术中已经弥补了一些传统方法的缺点，但仍然存在着以下的问题：
（1）只考虑了集料用于热拌沥青混合料时的力学性能，忽略了集料用于其他类型沥青混合料时的力学性能。
（2）《高温压碎值试验探索》中仍然采用传统的挤压施加荷载的方式，与实际道路集料承受的加压方式不一致。
（3）《一种细集料压碎值的测定方法》考虑了轮碾的施载方式，但其主要是评价细集料的力学性能，而实际道路荷载的承受主要是靠骨架的粗集料来完成，即细集料的压碎值不能反映道路工程中集料的力学性能。
（4）《一种细集料压碎值的测定方法》中轮碾的方式不能保证集料受力的均匀。
因此，针对以上问题，本发明提供一种在旋转荷载下的集料压碎值的测定方法。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种集料压碎值的测定方法，解决现有技术中集料压碎值的测定方法不能反映集料在各种温度下的力学性能以及集料的受力方式采用轮碾的方式不能保证集料受力均匀的问题。
（二）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种集料压碎值的测定方法，该方法包括以下步骤：
S1：将集料风干或烘干，筛取粒径大小在预定范围内的集料作为试样；
S2：将当前试样分多次均匀装入第一试模中至预定高度，每次均将试样表面整平，用金属棒的半球面端从集料表面上均匀捣实；最后用金属棒作为直刮刀将表面仔细整平，称取得到第一试模中试样质量m0，然后将相同质量的集料按照同样的方式装入旋转压实仪试模中；
S3：若所述旋转压实仪试模中的集料是用于冷拌沥青混合料的集料，直接执行下一步；若所述旋转压实仪试模中的集料是用于温拌沥青混合料的集料，则将所述旋转压实仪试模加热至第一预定温度，执行下一步；若所述旋转压实仪试模中的集料是用于热拌沥青混合料的集料，则将所述旋转压实仪试模加热至第二预定温度，执行下一步；
S4：将所述旋转压实仪试模放入旋转压实仪底座，施加荷载后将其从旋转压实仪底座取出进行冷却；
S5：将所述旋转压实仪试模中的集料取出，过第一标准筛，测量得到通过所述第一标准筛的集料质量m1，按下式计算当前试样中集料的压碎值
Q=m1/m0
式中，Q为集料压碎值，单位：%，m0为压前试样质量，单位：g，m1为通过第一标准筛的集料质量，单位：g。
其中，将所述步骤S1中的试样分成质量相等的多组，用于集料压碎值测定试验的平行试验。
其中，所述第一试模是与旋转压实仪试模形状和底面积、高度均相同的容器或者是旋转压实仪的试模。
进一步，所述预定高度为100mm，捣实次数为25次。
其中，所述步骤S1中，当集料需要烘干时，烘箱温度不得超过100℃，烘干时间不超过4h。
其中，所述试样粒径大小的预定范围为9.5mm～13.2mm，每组质量为3000g，第一标准筛为2.36mm标准筛。
其中，所述旋转压实仪试模尺寸如下：内径、总高度、有效高度和最小试样高度分别为150mm、279mm、250mm和50mm。
进一步，所述步骤S3中第一预定温度为150℃，第二预定温度为180℃，加热时间均为4～6h。
进一步，所述步骤S4中设定旋转压实仪的荷载为0.7MPa，总旋转次数为300次。
（三）有益效果
本发明提供的集料压碎值的测定方法，通过对集料施加旋转荷载，真实的模拟了集料用于道路工程中的受力方式，保证了集料在试验过程中的受力与路面施工过程中相似，且规定了集料在不同温度水平的试验方法，有利于更好地评价集料用于道路工程的力学性能。
附图说明
图1为本发明提供的集料压碎值的测定方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的集料压碎值的测定方法的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
如图1所示为本发明提供的集料压碎值的测定方法的流程图，具体包括以下步骤：
S1：将集料风干或烘干，筛取粒径大小在预定范围内的集料作为试样；
所述步骤S1中，所取试样根据集料粒径大小和预定高度，相应增减试样质量。在本实施方式中，将风干或烘干的集料过13.2mm标准筛和9.5mm标准筛，取试样粒径大小在9.5mm～13.2mm的预定范围内的集料。
当集料需要烘干时，烘箱温度不得超过100℃，烘干时间不超过4h。
S2：将当前试样分多次均匀装入第一试模中至预定高度，每次均将试样表面整平，用金属棒的半球面端从集料表面上均匀捣实；最后用金属棒作为直刮刀将表面仔细整平，称取得到第一试模中试样质量m0，然后将相同质量的集料按照同样的方式装入旋转压实仪试模中；
集料的状态分为自然堆积状态、振实状态和捣实状态，自然堆积状态与集料在路面状态不一致，振实状态和捣实状态基本与集料在路面的状态一致，但振实设备要求高，一般及现行规程用捣实状态，这是一种比较简单实用的方法。集料在捣实状态下的排列与实际路面中集料的排列近似，为了更真实的模拟集料在公路工程中的力学性能，所以采用以上方法测定装入第一试模预定高度的集料质量。
所述第一试模是与旋转压实仪试模形状和底面积、高度均相同的容器或者是旋转压实仪的试模。
所述预定高度为100mm，捣实次数为25次；特此说明，捣实一次是指金属棒从一定高度自由落下，再提起到原来的高度。25次是使集料达到捣实状态所需的次数，预定高度是靠多次装入集料捣实形成的。最后一次稍高出试模，捣实25次后，多余的会溢出，然后用溢出的小集料填平凹处，最后用金属棒作为直刮刀将表面仔细整平。
根据集料粒径大小，选择旋转压实仪试模尺寸。在本实施方式中，集料粒径大小为9.5mm～13.2mm，选择试模尺寸如下：内径、总高度、有效高度和最小试样高度分别为150mm、279mm、250mm和50mm。
S3：若所述旋转压实仪试模中的集料是用于冷拌沥青混合料的集料，直接执行下一步；若所述旋转压实仪试模中的集料是用于温拌沥青混合料的集料，则将所述旋转压实仪试模加热至第一预定温度，执行下一步；若所述旋转压实仪试模中的集料是用于热拌沥青混合料的集料，则将所述旋转压实仪试模加热至第二预定温度，执行下一步；
其中，用于热拌沥青混合料的集料需要加热至180℃，用于温拌沥青混合料的集料需要加热至150℃，加热时间均为4～6h，即步骤S3中第一预定温度为150℃，第二预定温度为180℃。
S4：将所述旋转压实仪试模放入旋转压实仪底座，施加荷载后将其从旋转压实仪底座取出进行冷却；
在本实施方式中，设定旋转压实仪的载荷为0.7MPa，总旋转次数为300次。之所以优选荷载为0.7Mpa、总旋转次数为300次，是因为0.7MPa是我国设计路面标准车对路面的荷载，300次是路面压实到密度不能再大的压实次数，即路面最大密度对应的次数。
本发明根据我国标准设计荷载，规定了荷载数值，考虑超载或轻荷载情况，也可以设定其他荷载，总旋转次数不变。
S5：将所述旋转压实仪试模中的集料取出，过第一标准筛，测量得到通过所述第一标准筛的集料质量m1，按下式计算当前试样中集料的压碎值
Q=m1/m0
式中，Q为集料压碎值，单位：%，m0为压前试样质量，单位：g，m1为通过第一标准筛的集料质量，单位：g。
所述步骤S5中，第一标准筛的选择与试样粒径大小的预定范围有关，在本实施方式中，当试样粒径大小的预定范围为9.5mm～13.2mm时，第一标准筛为2.36mm标准筛。
将所述步骤S1中的试样分成质量相等的三组，用于集料压碎值测定试验的平行试验。在本实施方式中，每组集料取3000g供试验用。
所述步骤S2到S6为本实施方式的平行试验中每一组集料压碎值的测定方法的具体步骤。
本实施方式中利用三组粒径大小的预定范围和质量均相同的试样完成本试验，目的是做平行试验，提高试验结果的代表性，所以三组试样仅是本发明的优选方式并不限制本发明的保护范围。
本发明提供的集料压碎值的测定方法，反应了不同温度下的集料力学性能，基于本发明原理的其他温度范围也在本发明的保护范围之内；
本发明通过旋转压实仪对集料施加荷载，模拟路面施工过程碾压受力状态和温度环境，检测集料压碎值指标能够更为真实的评价集料用于公路工程中的力学性，有益于筛选优良的集料，保证良好的道路质量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种集料压碎值的测定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1：将集料风干或烘干，筛取粒径大小在预定范围内的集料作为试样；
S2：将当前试样分多次均匀装入第一试模中，每次均将试样表面整平，用金属棒的半球面端从集料表面上均匀捣实；最后用金属棒作为直刮刀将表面仔细整平直至达到第一试模预定高度，称取得到第一试模中试样质量m0，然后将相同质量的集料按照同样的方式装入旋转压实仪试模中；
S3：若所述旋转压实仪试模中的集料是用于冷拌沥青混合料的集料，直接执行下一步；若所述旋转压实仪试模中的集料是用于温拌沥青混合料的集料，则将所述旋转压实仪试模加热至第一预定温度，执行下一步；若所述旋转压实仪试模中的集料是用于热拌沥青混合料的集料，则将所述旋转压实仪试模加热至第二预定温度，执行下一步；
S4：将所述旋转压实仪试模放入旋转压实仪底座，施加荷载后将其从旋转压实仪底座取出进行冷却；
S5：将所述旋转压实仪试模中的集料取出，过第一标准筛，测量得到通过所述第一标准筛的集料质量m1，按下式计算当前试样中集料的压碎值
Q=m1/m0
式中，Q为集料压碎值，单位：%，m0为压前试样质量，单位：g，m1为通过第一标准筛的集料质量，单位：g。
2.根据权利要求1所述的集料压碎值的测定方法，其特征在于，将所述步骤S1中的试样分成质量相等的多组，用于集料压碎值测定试验的平行试验。
3.根据权利要求1所述的集料压碎值的测定方法，其特征在于，所述第一试模是与旋转压实仪试模形状、底面积和高度均相同的容器或者是旋转压实仪的试模。
4.根据权利要求1所述的集料压碎值的测定方法，其特征在于，所述预定高度为100mm，捣实次数为25次。
5.根据权利要求1所述的集料压碎值的测定方法，其特征在于，所述步骤S1中，当集料需要烘干时，烘箱温度不得超过100℃，烘干时间不超过4h。
6.根据权利要求2所述的集料压碎值的测定方法，其特征在于，所述试样粒径大小的预定范围为9.5mm～13.2mm，每组质量为3000g，第一标准筛为2.36mm标准筛。
7.根据权利要求1所述的集料压碎值的测定方法，其特征在于，所述旋转压实仪试模尺寸如下：内径、总高度、有效高度和最小试样高度分别为150mm、279mm、250mm和50mm。
8.根据权利要求1所述的集料压碎值的测定方法，其特征在于，所述步骤S3中第一预定温度为150℃，第二预定温度为180℃，加热时间均为4～6h。
9.根据权利要求1所述的集料压碎值的测定方法，其特征在于，所述步骤S4中设定旋转压实仪的荷载为0.7MPa，总旋转次数为300次。
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