粗集料压碎值的方法优化

魏 敏，宋兰平，庄孝敏

（山东省交通科学研究院，山东 济南 250031）

1 研究背景

为了更好地控制集料压碎值，《公路工程集料试验规程》（JTG E42—2005）专门针对沥青路面压碎值的试验方法进行了修改，足见压碎值在沥青路面质量控制中的重要性[1]。岩石在承受动静荷载时，本构关系和力学特性差异很大，常温和高温状态下岩石的力学性能也存在很大差异。集料压碎值是衡量力学性质的指标[2]。在沥青路面的实际施工过程中，集料要经过高温加热、高温初始压实、振动碾压及降雨的干湿循环等条件。若集料吸水率过高、泥化程度偏高，会对集料压碎值造成很大影响。现行标准中的压碎值试验均是在集料自然状态下进行，只对用于试验的集料规格、试验作用力提出要求，并未对集料的温度、浸水等其他条件进行规定。

2 粗集料压碎值方法的优化

按现行《公路工程集料试验规程》（JTG E42—2005）[3]规定：将石料用9.5 mm和13.2 mm标准筛过筛，取9.5～13.2 mm中间试样备用。取试样3份，每份3 kg，分三层均匀装入试模中，每层试样数量大体相同。每次均将试样表面整平，用金属棒的半球面端从石料表面上均匀捣实25次。用金属棒作为直刮刀将表面仔细整平，称取试模中试样质量，以相同质量试样进行压碎值的平行试验。将装有试样的试模放到压力机上，同时将压头放入试筒中，开动压力机，均匀施加荷载，10 min左右内达到总荷载400 kN，稳压5 s后卸载，通过2.36 mm筛孔的试样占压碎前试样总量的比值即为压碎值。试验状态有5种：（1）自然状态；（2）经48 h饱水然后晾干后的状态；（3）经24 h、195 ℃高温冷凉后，再进行48 h饱水，晾干后再在105 ℃烘24 h后状态； （4）经24 h、195 ℃高温后立即进行试验；（5）经48 h饱水晾干后进行24 h、195 ℃高温状态。

3 基于优化方法的压碎值测试结果分析

三种试验石料来源为即墨大信料场、莱西姜山镇料场、莱西其他地区碎石。对集料在各种状态下的承压能力进行试验，对比结果见表1～表3。

表1 即墨大信石料不同状况下的压碎值比较

表3 莱西石料不同状况下的压碎值比较

表2 莱西姜山石料不同状况下的压碎值比较

（1）由图1可知，即墨大信料的压碎值变化规律与莱西姜山料类似，自然状态下压碎值最大；高温饱水烘干等系列环境作用模拟对集料的压碎值影响较大，压碎值最小。压碎值从自然状态到饱水晾干到高温饱水烘干依次降低，说明高温、饱水、烘干等措施对莱西姜山料产生了较强的正向影响。（2）由图2可知，三种条件下压碎值差别不大，都在21.5%～22%范围内，证明环境因素对莱西料的抗压碎性能影响不大。自然状态下的压碎值最大，说明环境因素对莱西料产生了正向影响。（3）由图3可知，三种条件下压碎值有一定差别，压碎值在13%～15%范围内，其中自然状态下的压碎值最大；高温饱水烘干一系列环境作用模拟对集料的压碎值影响较大，压碎值最小。压碎值从自然状态到饱水晾干到高温保水烘干依次降低，说明高温饱水烘干一系列作用莱西姜山料产生了较强的正向影响。不同工况、不同地区集料压碎值变化规律见图4 。

图1 即墨典型石料

图2 莱西典型石料（大理岩）

图3 莱西典型石料（姜山镇）

图4 不同工况、不同地区集料压碎值变化规律

4 结语

（1）由试验数据可以看出，环境条件的变化对集料的压碎值有较大影响，数值变化约18%左右。 （2）采用的玄武岩和石灰岩集料性能较好，高温、饱水后对压碎值指标影响较正面。（3）经24 h、 195 ℃高温冷凉后，再进行48 h饱水，晾干后再在105 ℃烘24 h后的高温饱水试验可指导识别风化 集料。