CN111665147B - 一种基于振动击实法测定粗集料冲击值的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于振动击实法测定粗集料冲击值的方法，具体方法如下：取一定质量经烘干的，粒径大小在预定范围内的集料为试样，分3次装入试模中，振捣密实。经重力势能等效转换,调整振动击实仪的击实时间，实施击实后将集料过第一标准筛，测量得到通过标准筛的集料质量，最终根据公式计算试样中集料的冲击值。本发明提供的粗集料冲击值的测定方法与工程实际相关性更高，且操作简便。

Description

一种基于振动击实法测定粗集料冲击值的方法

技术领域

本发明属于交通土建工程应用技术领域，涉及一种粗集料冲击值的测定方法，操作、计算简便，与施工实际相关性更高。

背景技术

目前，对于粗集料力学性能的反映，《公路工程集料试验规程》中包括粗集料压碎值、洛杉矶磨耗损失和冲击值，三者从不同方面反映了粗集料抵抗外力的能力。粗集料是公路工程中主要材料之一，用量占沥青混合料、水泥稳定类材料、水泥混凝土总量的90％左右。为了保证粗集料的路用性能，常用压碎值和磨耗值表征。冲击值试验是我国自行研制的的方法，在粗集料技术指标中并未对其作出要求，根据已有研究：

(1)冲击值与压碎值选用乘幂函数，回归公式为

y＝1.0504x0.9779，R2＝0.9164；

其中y为冲击值，x为压碎值

(2)冲击值与洛杉矶磨耗损失选用多项式函数，回归公式为

y＝-0.0347x2+2.0608x-5.3236，R2＝0.8848。

其中y为磨耗值，x为冲击值

上述成果的相关系数检验结果均为显性相关，利用回归公式，测出冲击值即可推算出其他指标，再基于振动击实法测试冲击值即可最大限度地节省试验人员的工作量。

振动击实法是通过高频振动作用使被压材料压密，相比于传统冲击试验，这种压实方式有利于减少矿料压碎，较好地模拟现场振碾与被压材料相互作用机理。任何振动压路机都装有振动器。振动器由振动轴和安装在振动轴上的一组偏心块组成。当振动压路机作业时，振动轴带动偏心块高速旋转，偏心块产生的离心力形成了“压路机—被压材料”的振动系统的干扰力。在干扰力的作用下，振动压路机的工作部件将产生具有一定振幅和频率的强迫振动，强迫振动的频率等于干扰力的频率。此时，振动轮将其振动作用传递到被压材料上，被压材料逐渐密实。相比于规范中的落锤击实具有更高的相关性。

规范中冲击值测定方法存在的问题：

(1)对于粗集料的受力特性，集料在施工和路用过程中更多地是承受碾压荷载，仅依靠重锤自由击实与现场的相关性不高；

(2)需要添置额外的冲击试验仪；

(3)作为我国单独研制的指标，实际使用较少，未与压碎值、磨耗值指标建立联系。

因此，根据上述内容，提出一种粗集料冲击值的测定方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于振动击实法测定粗集料冲击值的方法，解决现规范中冲击值的测定方法与现场的相关性问题，基于振动法的冲击值测定、混合料的配合比设计(如水泥稳定碎石设计、沥青混合料设计)，更贴近于工程实际，且不需要添置额外的试验设备，即可推算出压碎值和磨耗值，减少了试验工作量。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于振动击实法测定粗集料冲击值的方法，包括采用振动击实仪进行冲击值的测定，依据规范中冲击锤的质量、锤击高度与锤击次数得到的重力势能与振动击实仪施加的势能相等。

振动击实仪的工作参数根据工程振动理论，将现有的名义振幅、工作频率代入换算得到振动时间。将冲击杯置于振动击实仪，击实完毕即可按规范公式计算冲击值。

作为本发明进一步的方案：测定的冲击值可进行洛杉矶磨耗与压碎值的换算。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1为本发明实施例提供的振动击实仪结构示意图，具有与定向振动压路机相同的工作原理。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

用铲将集料的1/3从量筒上方不超过50mm处装入量筒，用捣棒半球形端将集料振捣25次，每次捣实应从量筒上方不超过50mm处自由落下，落点应在集料表面均匀分布。用同样方法，再装入1/3集料并捣实，然后再装入另1/3集料并捣实。3次盛料完成后，用捣棒在容器顶滚动，除去多余的集料，对阻碍棒滚动的集料用手除去，并外加集料填满空隙。

将量筒中盛满的集料倒于天平中，称取集料质量(m)(准确至0.1g)，以此进行试验。将称好的集料倒入金属冲击杯中，并用捣杆单独捣实25次，以便压实，盖上带海绵圈的圆形铁块(以防击实过程中筛底部分被振动锤击出冲击杯)。将金属冲击杯置于振动仪下方，并操作振动仪夹紧冲击杯。

设定振动击实仪的振动时间，依据势能等效换算确定振动击实仪的工作时间，通过如下公式换算。根据工程振动理论，一个周期振动击实仪所提供的击实功

E₀＝2×A×[W+(π×F₀)/4]

E₀——个周期内表面振动器施加的能量，J；

A——名义振幅，mm；

F₀——激振力，N；

W——参振质量，Kg。

若振动仪的振动频率为f

t×f×2×A×(W+(π×F_0)/4)＝H_2×F_1×N

t——振动击实仪击实时间，s

f——振动仪工作频率，Hz

H2——规程中冲击锤的落锤高度，380mm±5mm

F1——规程中冲击锤的重力，137.5KN

N——规程中冲击锤的落锤次数，15次

击实后将石料过筛、称量，将杯中击碎的集料倒至清洁的浅盘上，并用橡胶锤锤击金属杯外面，用硬毛刷刷内表面，直至集料细颗粒全部落在浅盘上为止。

将冲击试验后的集料用2.36mm筛筛分，分别称取保留在2.36m筛上及筛下的石屑质量(m1、m2)准确至0.1g。如m1+m2与m之差超过1g，试验无效。

用相同质量(m)的试样，进行第二次平行试验，集料的冲击值AIV＝按式计算

AIV＝m2/m*100。

振动仪工作参数若为:

工作频率：30Hz

名义振幅：1.2mm

参振质量：270kg

激振力：7.0kN

则一个振动周期提供的击实能为0.66J，1秒提供的击实能为19.84J，传统冲击值的重力势能为783.75J，换算可知振动时间约为40秒。

Claims (1)

1.一种基于振动击实法测定粗集料冲击值的方法，其特征在于：采用振动击实仪进行冲击值的测定；用铲将集料的1/3从量筒上方不超过50mm处装入量筒，用捣棒半球形端将集料振捣25次，每次捣实应从量筒上方不超过50mm处自由落下，落点应在集料表面均匀分布；用同样方法，再装入1/3集料并捣实，然后再装入另1/3集料并捣实；3次盛料完成后，用捣棒在容器顶滚动，除去多余的集料，对阻碍棒滚动的集料用手除去，并外加集料填满空隙；

将量筒中盛满的集料倒于天平中，称取集料质量m ，准确至0.1g，以此进行试验；将称好的集料倒入金属冲击杯中，并用捣杆单独捣实25次，以便压实，盖上带海绵圈的圆形铁块，以防击实过程中筛底部分被振动锤击出冲击杯，将金属冲击杯置于振动击实仪下方，并操作振动击实仪夹紧冲击杯；

设定振动击实仪的振动时间，依据势能等效换算确定振动击实仪的工作时间，根据工程振动理论，一个周期内振动击实仪所提供的击实功E₀=2×A×[W+(π×F₀)/4]，其中，A为名义振幅，mm；F₀为激振力，N；W为参振质量，Kg；

t×f×2×A×(W+(π×F₀)/4)=H₂×F₁×N

其中，t为振动击实仪击实时间，s；f为振动击实仪工作频率，Hz；H₂为冲击锤的落锤高度，380mm±5mm；F₁为冲击锤的重力，137.5KN；N为冲击锤的落锤次数，15次；

击实后将石料过筛、称量，将杯中击碎的集料倒至清洁的浅盘上，并用橡胶锤锤击金属杯外面，用硬毛刷刷内表面，直至集料细颗粒全部落在浅盘上为止；

将冲击试验后的集料用2.36mm筛筛分，分别称取保留在2.36m筛上及筛下的石屑质量m1、m2，准确至0.1g；如m1+m2与m之差超过1g，试验无效；

用相同质量m的试样，进行第二次平行试验，集料的冲击值AIV=m2/m *100。

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