CN111596029A - 一种适用于机制骨料卵石母岩性能快速评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于机制骨料卵石母岩性能快速评价方法，该方法包括以下步骤：1）取样：随机选取有代表性的卵石；2）筛分：对原生卵石进行筛分，获得卵石的粒度分布；3）选取特定粒度卵石样品进行测试，超声波测试粒度大于100mm的卵石样品，筒压法测试粒度介于9.5mm‑19mm的卵石样品；4）结果分析与评价：根据测试结果，对卵石性能进行分析，进而评价卵石的母岩性能。与现有技术相比，本发明具有方法简单准确、先进快速、适用现场等优点。

Description

一种适用于机制骨料卵石母岩性能快速评价方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是涉及一种适用于机制骨料卵石母岩性能快速评价方法。
背景技术
随着我国建筑领域工程发展战略的稳步推进，公路、铁路等重大工程发展迅速，而受河砂资源限采政策以及季节性影响，满足要求的混凝土用河砂原材料资源严重短缺，以云、贵、川地区为主的山区尤为显著。这不仅造成原材料质量不稳定和价格上涨，还影响工程建设工期，严重时导致工程耐久性不足和质量下降，影响工程的服役性能和使用寿命。应用机制砂是解决混凝土用砂困难的主要措施，也是绿色建材发展的重要方向。《铁路混凝土施工质量验收标准》（TB 10424-2018）提出了粗骨料应选用粒形良好、质地坚固、线胀系数小的洁净碎石，无抗拉和抗疲劳要求的C40以下混凝土也可采用卵石；此外，《人工碎卵石复合砂应用技术规程》（JGJ 361-2014）提出卵石资源丰富的地区可使用人工碎卵石复合砂配制混凝土和砂浆。但是为了保证机制砂品质的可靠性，有必要对山卵石母岩性能进行评价。
《建设用碎石卵石》（GB/T 14685-2011）提出了母岩岩石强度的评价方法，主要有抗压强度和压碎指标。抗压强度主要是通过简单钻芯取样，然后将试件放入水中浸泡48h，之后取出擦干表面，放在压力机上进行强度试验，进而得出岩石的抗压强度，抗压强度越大，说明母岩岩石本身强度越高，越容易满足要求。压碎指标主要是通过取风干筛除大于19.0mm及小于9.5mm的颗粒，并去除针片状颗粒，将试样分两层装入圆模内，使用压力试验机进行试验，将压碎的试样过2.36mm的筛，筛除的质量与初始质量之比即为压碎指标，压碎指标越小，说明母岩强度越高，质量越好。
但上述两种方法均存在一定的问题，母岩抗压强度虽然能很好表征岩石矿山母岩的抗压强度，但是整个测试流程繁琐，周期长；压碎指标虽然测试时较快，但只适合9.5mm~19mm粒径之间山卵石，并且必须要在实验室中测试；此外，当山卵石粒径较大时，此方法不适用。因此需要一种快速评价卵石母岩强度的方法，而快速评价卵石母岩强度的方法鲜有报道。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种方法简单准确、先进快速、适用现场的卵石母岩性能的评价方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种适用于机制骨料卵石母岩性能快速评价方法，该方法包括以下步骤：1）取样：随机选取有代表性的卵石；2）筛分：对原生卵石进行筛分，获得卵石的粒度分布；3）选取特定粒度卵石样品进行测试，超声波测试粒度大于100mm的卵石样品，筒压法测试粒度介于9.5mm-19mm的卵石样品；4）结果分析与评价：根据测试结果，对卵石性能进行分析，进而评价卵石的母岩性能。所述的步骤1）中有代表性的卵石不应含有微裂缝，微裂缝宽度一般小于50μm。所述的步骤2）中的筛分主要针对粒度小于31.5mm的卵石，对于粒度大于31.5mm的卵石需要使用尺子测量其粒度。所述的步骤3）中筒压法和超声波测试分别具体包括以下步骤：筒压法：风干后去除针片状颗粒，分为大致相等的三份备用，每份样品3kg，将试样分两层装入圆模内，每装完一层试样后，在底盘下面垫放一直径为10mm的圆钢，将筒按住，左右交替颠击地面各25下，两层垫实后，平整模内试样表面，盖上压头，使用智能压力机进行测试，按1kN/s速度均匀加荷至200kN并稳荷5s，然后卸荷。取下加压头，倒出试样，用孔径2.36mm的筛筛除被压碎的颗粒，称出留在筛上的试样质量。超声波测试：首先切割卵石时，所切割的两面应互相平行，然后使用凡士林进行涂抹，将发射换能器还有接收换能器紧紧的帖在切割后的山卵石表面上，成一种对穿状，接着使用尺子精确量出两换能器接触面之间的直线距离，最后对山卵石进行超声波测试，测试次数不少于3次。
所述的步骤4）中，筒压法测试使用压碎指标表征，计算式为：
Q=（G1-G2）×100%/G1
其中，Q为压碎指标，G1为试样的质量，G2为压碎试验后筛余的试样质量。
超声波测试使用纵波速度表征，纵波速度计算式为：
V=L/T
其中，V为纵波速度，L为两换能器接触面之间的直线距离，T为纵波初至时间。
纵波速度平均值计算式为：
Va=（V1+V2+V3+···+Vn）/n
其中，Va为纵波速度的平均值，V1、V2、V3···为第1、2、3···n次测试时的纵波速度。
优选的，所述的步骤4）中，根据计算得到的卵石母岩测试结果，当卵石母岩压碎指标小于12或超声波大于4000m/s时适用于机制骨料。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：一、简单准确：本发明提出了一种针对不同粒径卵石母岩性能快速评价方法，方法均容易操作，测试参数少，方法十分简单；使用压碎指标或超声波测试对卵石母岩性能进行表征，并且与给定指标进行比对，方法准确性高。二、先进快速：方法中引入了现场筒压法测试，避免了压碎指标测试必须在实验室中进行的繁琐，同时引入超声波测试法，解决了针对大粒径卵石无法快速表征的难题，避免了卵石因抗压强度大但忽略内部可能存在分层的缺点，理念很先进；压碎指标和纵波速度两个指标都很容易获取，方法及其快速。三、适用现场：针对现场大量的原生卵石，本方法可以在现场进行快速、准确的评价，对保障工程质量、节约工程时间具有重大的意义。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例：
试验操作采用选取的卵石母岩作为研究对象，卵石分为大于100mm和介于9.5mm-19mm两个粒度。分别使用超声波测试和筒压法来共同表征，本发明将不同岩性卵石的测试进行对比，包括以下步骤：1）取样：随机选取无微裂缝的卵石。2）筛分：使用筛子和直尺分别测量卵石粒度或粒度范围，选取出介于9.5mm-19mm和120mm粒度的卵石用于测试。3）样品测试：使用筒压法对介于9.5mm-19mm粒度卵石进行测试，用压碎指标表征；使用超声波对粒度为120mm的卵石进行测试，测试次数为6次，用纵波速度进行表征。4）结果分析与评价：根据计算得到的卵石母岩测试结果，当卵石母岩压碎指标小于14或超声波大于4000m/s时适用于机制骨料。通过计算卵石压碎指标和纵波速度指标平均值来评价其母岩性能。具体测试结果如表1所示。
表1 不同类型卵石母岩的性能
项目及编号 压碎指标/% 超声波速度平均值/m/s
火成岩 10 5300
变质岩 12 4600
沉积岩 15 3600
由表1可以看出，卵石压碎指标满足《建设用卵石、碎石》GB/T14685-2011标准的要求，但是铁路工程用混凝土要求严格，本发明提出卵石压碎指标应不大于14，故沉积岩测试结果不满足要求；此外，超声波测试结果与压碎指标结果一致。由此表明对于较大粒度试样，使用超声波测试同样可以快速评价卵石母岩的性能。

Claims (6)

1.一种适用于机制骨料卵石母岩性能快速评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)取样：随机选取有代表性的卵石；2)筛分：对原生卵石进行筛分，获得卵石的粒度分布；3)选取特定粒度卵石样品进行测试，超声波测试粒度大于100mm的卵石样品，筒压法测试粒度介于9.5mm-19mm的卵石样品；4)结果分析与评价：根据测试结果，对卵石性能进行分析，进而评价卵石的母岩性能。
2.根据权利要求1所述的一种适用于机制骨料卵石母岩性能快速评价方法，其特征在于，所述的步骤1)中有代表性的卵石不应含有微裂缝，微裂缝宽度一般小于50μm。
3.根据权利要求1所述的一种适用于机制骨料卵石母岩性能快速评价方法，其特征在于，所述的步骤2)中的筛分主要针对粒度小于31.5mm的卵石，对于粒度大于31.5mm的卵石需要使用尺子测量其粒度。
4.根据权利要求1所述的一种适用于机制骨料卵石母岩性能快速评价方法，其特征在于，所述的步骤3)中筒压法和超声波测试分别具体包括以下步骤：筒压法：风干后去除针片状颗粒，分为大致相等的三份备用，每份样品3kg，将试样分两层装入圆模内，每装完一层试样后，在底盘下面垫放一直径为10mm的圆钢，将筒按住，左右交替颠击地面各25下，两层垫实后，平整模内试样表面，盖上压头，使用智能压力机进行测试，按1kN/s速度均匀加荷至200kN并稳荷5s，然后卸荷。取下加压头，倒出试样，用孔径2.36mm的筛筛除被压碎的颗粒，称出留在筛上的试样质量。超声波测试：首先切割卵石时，所切割的两面应互相平行，然后使用凡士林进行涂抹，将发射换能器还有接收换能器紧紧的帖在切割后的山卵石表面上，成一种对穿状，接着使用尺子精确量出两换能器接触面之间的直线距离，最后对山卵石进行超声波测试，测试次数不少于3次。
5.根据权利要求1所述的一种适用于机制骨料卵石母岩性能快速评价方法，其特征在于，所述的步骤4)中，筒压法测试使用压碎指标表征，计算式为：
Q＝(G1-G2)×100％/G1
其中，Q为压碎指标，G1为试样的质量，G2为压碎试验后筛余的试样质量。
超声波测试使用纵波速度表征，纵波速度计算式为：
V＝L/T
其中，V为纵波速度，L为两换能器接触面之间的直线距离，T为纵波初至时间。
纵波速度平均值计算式为：
Va＝(V1+V2+V3+···+Vn)/n
其中，Va为纵波速度的平均值，V1、V2、V3···为第1、2、3···n次测试时的纵波速度。
6.根据权利要求5所述的一种适用于机制骨料卵石母岩性能快速评价方法，其特征在于，所述的步骤4)中，根据计算得到的卵石母岩测试结果，当卵石母岩压碎指标小于12或超声波大于4000m/s时适用于机制骨料。
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