CN111596030B - 一种适用于制备机制骨料隧道洞渣性能快速评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于制备机制骨料隧道洞渣性能快速评价方法，该方法包括以下步骤：1）取样：随机选取同一段落不同掌子面的隧道洞渣，并保证选取的隧道洞渣形状基本一致，称量隧道洞渣初始质量；2）运输：使用运载工具将隧道洞渣运送至测试场地；3）测试：将隧道洞渣从一定高度自由落下，落至用实心铺设的坚硬平台上，经过摔落的洞渣通过一定孔径的筛，筛除粒径小于筛孔尺寸的颗粒，称量筛上洞渣的质量；4）数据处理与评价：通过计算摔碎指标来快速评价同一势能范围内隧道洞渣的母岩性能，符合性能要求的洞渣即可快速分选出来作为机制骨料的原料。与现有技术相比，本发明具有操作简单、测试准确、先进快速、适用于现场等优点。

Description

一种适用于制备机制骨料隧道洞渣性能快速评价方法
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制备机制骨料隧道洞渣性能快速评价方法。
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。同时在隧道施工中不可避免的要产生大量的洞渣，处理这些洞渣，需要大量征用永久用地，弃渣过程中将产生大量的运输费用。但是为了保证机制砂品质的可靠性，有必要对隧道洞渣母岩性能进行评价。
《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，但是却不适合对隧道洞渣母岩的抗压强度进行测试，这主要由于隧道洞渣形状不规则，钻芯取样难，同时整个测试流程繁琐，周期长；压碎指标虽然测试时较快，但是需要母岩破碎后才能进行测试，一般都是开始生产粗骨料时测试，因此不能在加工骨料前即对母岩强度提出评价。此外，隧道洞渣具有量大强度低的特点，需要对隧道洞渣制备机制骨料进行快速评价，减少不必要的工作量，而关于隧道洞渣快速评价方法鲜有报道。
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操作简单、测试准确、先进快速、适用于现场等优点的隧道洞渣性能快速评价方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种适用于制备机制骨料隧道洞渣性能快速评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1）取样：随机选取同一段落不同掌子面的隧道洞渣，并保证选取的隧道洞渣形状基本一致；2）运输：使用运载工具将隧道洞渣运送至测试场地；3）测试：称量隧道洞渣初始质量，将隧道洞渣从一定高度自由落下，落至用实心铺设的坚硬平台上，经过摔落的洞渣通过一定孔径的筛，筛除粒径小于筛孔尺寸的颗粒，称量筛上洞渣的质量；4）数据处理与评价：通过计算摔碎指标来快速评价同一势能范围内隧道洞渣的母岩性能，符合性能要求的洞渣即可快速分选出来作为机制骨料的原料。
所述的步骤1）中具体包括以下步骤：取样之前需先观察隧道洞渣是否有微裂缝，微裂缝宽度不超过50μm，选取没有微裂缝的隧道洞渣。
所述的步骤1）中保证选取的隧道洞渣形状基本一致，其中隧道洞渣形状主要为球体，椭圆体，立方体和长方体。
所述的步骤3）中的坚硬平台为铁质平台或合金平台。
所述的步骤3）中筛孔尺寸为4.75mm，9.5mm 和19mm 中的一种。
所述的步骤4）中，摔碎指标为摔碎的隧道洞渣质量与隧道洞渣初始质量的百分比，摔碎指标计算式为：
P=（M1-M2）×100%/M1
其中，P 为摔碎指标，M1 为隧道洞渣的初始质量，M2为隧道洞渣摔碎后筛余的质量。
摔碎指标平均值计算式为：
Pa=（P1+P2+P3+P4+P5+P6）/6
其中，Pa 为摔碎指标的平均值，P1、P2、P3…为第1、2、3…次测试时不同试样的摔碎指标。
所述的步骤4）中，摔碎指标平均值其有效性需满足如下要求：如6个测定值中有一个超出6个平均值的±10%，就应剔除这个结果，而以剩下五个的平均数为结果。如果五个测定值中再有超过它们平均数±10%的，则此结果作废，需要重新开始测试。
所述的步骤4）中，同一势能范围需要考虑隧道洞渣质量和下落的高度，势能的表达式如下：
E=mgh
其中E为样品的重力势能，m 为样品质量，g 为重力加速度，h 为样品下落高度。
所述的步骤4）中，势能范围为500J-1000J时，摔碎指标不大于10为合格隧道洞渣；势能范围介于1500J-2500J时，摔碎指标不大于20为合格隧道洞渣；势能范围为3000J-5000J时，摔碎指标不大于30 为合格隧道洞渣。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：一、操作简单、测试准确：本发明提出了一种摔碎指标表征隧道洞渣母岩性能，方法容易操作，测试参数少，因此十分简单；同时与已有的指标进行对比，因此方法准确性高。二、先进快速：方法将只适合测试尺寸较小骨料的压碎指标这一概念进一步的提升，理念先进；同时摔碎指标值很容易获取，方法及其快速。三、适用现场：针对现场大量的隧道洞渣，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1：试验操作采用六个随机选取的隧道洞渣母岩作为研究对象。使用摔碎指标来表征，包括以下步骤：1）取样：随机选取同一段落不同掌子面的隧道洞渣，隧道洞渣形状均为椭圆体。2）运输：使用货车将隧道洞渣送至测试场地。3）测试：称量隧道洞渣初始质量为5kg-10kg，将隧道洞渣从10m自由落下，落至用实心铺设的铁质坚硬平台上，然后过4.75mm孔径的筛，筛除粒径小于筛孔尺寸的颗粒，并称量剩余隧道洞渣的质量。4）数据处理与分析：通过计算摔碎指标来快速评价势能为500J-1000J 范围内隧道洞渣的母岩性能，符合性能要求的洞渣即可快速分选出来作为机制骨料的原料。具体测试结果如表1所示。
表1 隧道洞渣母岩的摔碎指标
Figure 233395DEST_PATH_IMAGE001
通过表1 可以看出，此隧道洞渣的摔碎指标不满足要求，不适合作为机制骨料的原料。
实施例2：试验操作采用六个随机选取的隧道洞渣母岩作为研究对象。使用摔碎指标来表征，包括以下步骤：1）取样：随机选取同一段落不同掌子面的隧道洞渣，隧道洞渣形状均为长方体。2）运输：使用货车将隧道洞渣送至测试场地。3）测试：称量隧道洞渣初始质量为15kg-25kg，将隧道洞渣从10m自由落下，落至用实心铺设的铁质坚硬平台上，然后过9.5mm孔径的筛，筛除粒径小于筛孔尺寸的颗粒，并称量剩余隧道洞渣的质量。4）数据处理与分析：通过计算摔碎指标来快速评价势能为1500J-2500J范围内隧道洞渣的母岩性能，符合性能要求的洞渣即可快速分选出来作为机制骨料的原料。具体测试结果如表2所示。
表2 隧道洞渣母岩的摔碎指标
Figure 985450DEST_PATH_IMAGE002
通过表2 可以看出，此隧道洞渣的摔碎指标满足要求，适合作为机制骨料的原料。
实施例3：试验操作采用六个随机选取的隧道洞渣母岩作为研究对象。使用摔碎指标来表征，包括以下步骤：1）取样：随机选取同一段落不同掌子面的隧道洞渣，隧道洞渣形状均为长方体。2）运输：使用货车将隧道洞渣送至测试场地。3）测试：称量隧道洞渣初始质量为30kg-50kg，将隧道洞渣从10m 自由落下，落至用实心铺设的铁质坚硬平台上，然后过19mm 孔径的筛，筛除粒径小于筛孔尺寸的颗粒，并称量剩余隧道洞渣的质量。4）数据处理与分析：通过计算摔碎指标来快速评价势能为3000J-5000J 范围内隧道洞渣的母岩性能，符合性能要求的洞渣即可快速分选出来作为机制骨料的原料。具体测试结果如表3所示。
表3 隧道洞渣母岩的摔碎指标
Figure 244131DEST_PATH_IMAGE003
通过表3 可以看出，此隧道洞渣的摔碎指标满足要求，适合作为机制骨料的原料。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种适用于制备机制骨料隧道洞渣性能快速评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)取样：随机选取同一段落不同掌子面的隧道洞渣，并保证选取的隧道洞渣形状基本一致；2)运输：使用运载工具将隧道洞渣运送至测试场地；3)测试：称量隧道洞渣初始质量，将隧道洞渣从一定高度自由落下，落至用实心铺设的坚硬平台上，经过摔落的洞渣通过一定孔径的筛，筛除粒径小于筛孔尺寸的颗粒，称量筛上洞渣的质量；4)数据处理与评价：摔碎指标为摔碎的隧道洞渣质量与隧道洞渣初始质量的百分比，摔碎指标计算式为：
P＝(M1-M2)×100％/M1
其中，P为摔碎指标，M1为隧道洞渣的初始质量，M2为隧道洞渣摔碎后筛余的质量；
摔碎指标平均值计算式为：
Pa＝(P1+P2+P3+P4+P5+P6)/6
其中，Pa为摔碎指标的平均值，P1、P2、P3···为第1、2、3···次测试时不同试样的摔碎指标；
所述的步骤4)中，势能范围为500J-1000J时，摔碎指标不大于10为合格隧道洞渣，此时选用筛孔尺寸为4.75mm的筛网；势能范围介于1500J-2500J时，摔碎指标不大于20为合格隧道洞渣，此时选用筛孔尺寸为9.5mm的筛网；势能范围为3000J-5000J时，摔碎指标不大于30为合格隧道洞渣，此时选用筛孔尺寸为19mm的筛网。
2.根据权利要求1所述的一种适用于制备机制骨料隧道洞渣性能快速评价方法，其特征在于，所述的步骤1)中具体包括以下步骤：取样之前需先观察隧道洞渣是否有微裂缝，微裂缝宽度不超过50μm，选取没有微裂缝的隧道洞渣。
3.根据权利要求1所述的一种适用于制备机制骨料隧道洞渣性能快速评价方法，其特征在于，所述的步骤1)中保证选取的隧道洞渣形状基本一致，其中隧道洞渣形状主要为椭圆体和长方体。
4.根据权利要求1所述的一种适用于制备机制骨料隧道洞渣性能快速评价方法，其特征在于，所述的步骤3)中的坚硬平台为合金平台。
5.根据权利要求1所述的一种适用于制备机制骨料隧道洞渣性能快速评价方法，其特征在于，所述的步骤4)中，摔碎指标平均值其有效性需满足如下要求：如6个测定值中有一个超出6个平均值的±10％，就应剔除这个结果，而以剩下五个的平均数为结果；如果五个测定值中再有超过它们平均数±10％的，则此结果作废，需要重新开始测试。
6.根据权利要求1所述的一种适用于制备机制骨料隧道洞渣性能快速评价方法，其特征在于，所述的步骤4)中，同一势能范围需要考虑隧道洞渣质量和下落的高度，势能的表达式如下：
E＝mgh
其中E为样品的重力势能，m为样品质量，g为重力加速度，h为样品下落高度。
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