公路桥梁中的集料试验检测技术研究

彭 瑞

(甘肃智通科技工程检测咨询有限公司，甘肃 兰州 730050)

0 引言

在目前的道路桥梁工程建设期间，所使用的集料主要分为粗、细集料两种，其中粗集料是指颗粒直径在2.36 mm以上的材料，如矿渣、碎石等；细集料是指直径在2.36 mm以下的材料，如人工砂石或者石屑粉末等，其对于整个公路桥梁工程建设分别起着骨架和填充作用。所以在实际工程开展期间，必须对整个混凝土结构中的集料使用加以重视，而集料的试验检测工作就成为重中之重。在检测期间，集料的质量必须满足相关的规范要求，且级配良好、粒径适合，各项技术指标均满足工程需求，在实际工程实践中，还需要结合实际情况适当减少水灰比，提升混凝土结构强度，保障整体工程施工的安全性。

1 集料试验检测技术类型分析

1.1 机械检测

机械检测是目前在公路桥梁工程安全性检测的重要技术，需要采取精密仪器来实现检测的结果。机械检测一方面可以对集料的质量进行实时监控，且可对其检测的过程进行动态分析，以此来保障检测结果的准确性[1]。并且机械检测集料其本身的过程十分详细，且数据变化相对较为敏感，数据可以以最快的速度进行传输，以此找到数据在变更期间可能存在的问题，给出适合的处理方法。另一方面，机械检测具有较高的技术灵活性和适应性，可以结合不同集料来调整其检验的方法，进而保障检验结果的准确性和规范性。

1.2 性能检测

在对集料进行性能检测期间，其主要测试的是集料本身的物理性能、化学性能和力学性能，在保障这些测试结果复合标准的背景下，提升工程建设的可靠性与安全性[2]。如目前的砂石或者碎石都是集料的常用材料，因此可结合具体的施工标准和工程质量要求科学选择施工集料，保障集料的吸水率和含泥量等各项指标均满足施工要求与标准。

2 案例背景

我国某公路桥梁工程建设，其路面采取沥青材料，且上面层使用玄武岩集料施工，下面层使用石灰岩集料进行施工，其各项集料的检测技术指标如表1所示。

表1 工程沥青面层技术指标统计

3 集料试验检测技术流程与方法

3.1 粗集料试验检测

3.1.1 检验方法与流程

首先将试样结合筛网进行过筛处理，随后采取四分法选择标准质量，保障其实际的使用量可以达到工程要求，留出2份备用。如果检测的粗集料是应用在沥青混合料中，则需要测量其不同的规格，还需要将全部的试样保持原有的级配。随后在水中将试样进行漂洗(此过程避免颗粒流失)，漂洗干净后将其放入盛皿中，加入适量清水，深度超出试样顶面20 mm，此过程需要搅动石料，将其中的气泡排除，标准条件下需要保证浸泡1 d的时间。

其次，在溢流水槽中放入吊篮，将水温控制在15℃～25℃，适当对水面的高度进行调节，利用溢流水口调节，在检测期间需要保证水面的高度不变。随后在吊篮上放置试样，称量此时集料重量，记为m1。徐徐提升吊篮，取出试样后放到瓷盘中，擦干集料上的水分，保障集料的饱和面处于干燥的状态。如果所选择的粗集料粒径较大，则需要逐个擦拭，切记不可损伤颗粒。然后将集料放在天平上称量表干重量，记为m2。

在试样被称量完毕之后再次取出放到瓷盘上，随后将其放在烘箱(温度为100℃～110℃)内烘干，最终保障试样的重量恒定，且需要保持相邻两侧称重的间隔时间在3 h以上，这时测量出来的两侧重量差要比试验要求的精度0.1%小，然后将试样取出使其自然冷却到室温，对此时集料的烘干质量进行测量，记为m3。所有的试样都需要进行两次的平行试验，求取平均值，将该平均值作为试验检测的最终结果。

3.1.2 计算结果

结合公式来计算集料的密度Y和吸水率Wx

Y1=m3/(m2-m1)
Y2=m2/(m2-m1)
Y3=m3/(m3-m1)
Wx=(m2-m3)/m3×100%

上述结果都需要精确到10-4，在测量工作以各种水温条件下开展的结果为主，以此来实现水温的修正和调节，结合两处所测量的结果，其密度差应当保持小于等于0.02，吸水率的差值应当小于等于0.2%。

3.1.3 注意事项

1)在对集料试样的表干密度和毛体积密度进行检测期间，其实很难精准地控制集料的表干，因此在实际操作中需要将其表面的水分擦拭干净，避免颗粒流失。

2)如果实验室缺少静水天平，也可使用普通的电子天平，但是在测量期间一定要达到其重量和感量称量的实际需求。

3)在试验进行期间需要严格对温度进行控制，保障其处于15℃～25℃的理想范围内，并且需要对温度的波动进行合理控制，一般不能超出2℃的范围。

3.2 细集料的试验与检测

3.2.1 筛分试验流程

1)目的：对细集料的级配和粗细程度进行详细测定。

2)流程与方法。选择厚度为9.5 mm的筛网过筛细集料，记录筛余百分比，在搅拌达到均匀度标准后缩分，每一份在550 g左右，将其放入烘箱内烘到恒定重量，取出后自然冷却到室温。随后结合孔径由大到小的顺序在底盘中对标准套筛进行排列，随后在首层的筛网上倒入试样，盖上筛盖，加固后摇筛机主体，启动电源，过筛，10 min后停止[3]。随后结合大小顺序来逐层过筛，并手动摇晃，首先对最大筛网进行摇晃，利用底盘收集刚过筛的颗粒，在过筛量所有筛网均小于1%后停止摇晃。在下一个筛网中放入过筛颗粒，随后在同一时间摇晃两个筛网的试样，在如此循环后最终完成所有的筛网操作。然后称量每一个筛网中剩余的颗粒，将所称量的结果精确到0.5 g，剩余在不同筛网中的颗粒和底盘中的颗粒重量相加后减去试验实际的用量，这样所计算的结果应当小于1%。而根据不同筛网剩余的颗粒数量可以计算出试验筛余和细度模数等数据。

3)计算结果。所计算的细度模数为：

Mx=(A0.15+A0.3+A0.6+A1.18+A2.36)-5A4.75/100-A4.75

如果这2次的试验结果本身的细度模数差超出了0.2，则需要再次进行试验计算和验证。

3.2.2 密度试验

3.2.2.1 表观密度

1)目的：测量基于表观体积的细集料干重，为下面配比设计提供依据。

2)方法与流程:首先需要进行搅拌试验达到均匀度标准，随后缩分每一份中量约为650 g，将其放到烘箱中烘到恒定重量，取出自然降温到室温。其次，称量300 g试样记为m0，将其利用漏斗放入到容量瓶内部，并且容量瓶中含有50%的纯净水。试样装好之后开始转动，此时可以使气泡从瓶中排出，拧紧瓶塞，静止24 h后利用滴管添加适量水分，当其弯液面和刻度相切后停止加水。这时测量水温，判断时是否处于合理的温度范围，也就是23℃，上下误差不可超出1.7℃，记录之后塞紧瓶盖，擦干瓶外水分，测量总体重量，记录为m1。

最后将容量瓶内的混合液倒出清洗干净后添加一定量的水，当弯液面和刻度相切时停止加水，测量温度，使2次温度差值小于2%，拧紧瓶盖擦拭干净瓶外水分，测量总体重量，记录为m3。

3)计算结果。表观相对密度为：γ0=m0/(m0+m1-m2)，表观密度为：ρ0=γ0×ρr。

3.2.2.2 堆积与紧装密度

1)目的：在以细集料在正常条件下作为测量对象，测量其堆积和紧装密度，进而计算其空隙率。

2)方法与流程：取5 kg试样放入烘箱中烘干到恒定重量，取出自然冷却到室温。随后在容量瓶中注满水，水温达到20℃且上下误差不超出5℃时，利用玻璃板在筒口滑移盖上容量筒，排出内部气泡后擦干水分，测量重量计算得出筒容积记为V。随后在漏斗内装入试样灌进容量瓶，随后利用直尺刮平进行重量测量，记为m1。最后选择一分试样分层装入容量筒，一层装完之后设置一根钢筋振动25次，保证击实达标之后再装入下一层，直到没过容量筒筒口，直尺刮平，测量总质量，记为m2。

3)结果计算：堆积与紧装密度分别为：

ρ堆积=(m1-m0)/V

ρ紧装=(m2-m0)/V

空隙率为：

n=(1-ρ/ρ0)×100

4 结语

在公路桥梁工程施工期间，作为一种必备材料，集料在沥青路面的使用率最高，因此在集料使用前需要做好试验检测工作，保障其材料的各项性能处于最佳状态，为施工质量的提升奠定基础。