粗集料壓碎值的方法優化

魏 敏，宋蘭平，莊孝敏

（山東省交通科學研究院，山東 濟南 250031）

1 研究背景

為了更好地控制集料壓碎值，《公路工程集料試驗規程》（JTG E42—2005）專門針對瀝青路面壓碎值的試驗方法進行了修改，足見壓碎值在瀝青路面質量控制中的重要性[1]。巖石在承受動靜荷載時，本構關系和力學特性差異很大，常溫和高溫狀態下巖石的力學性能也存在很大差異。集料壓碎值是衡量力學性質的指標[2]。在瀝青路面的實際施工過程中，集料要經過高溫加熱、高溫初始壓實、振動碾壓及降雨的干濕循環等條件。若集料吸水率過高、泥化程度偏高，會對集料壓碎值造成很大影響。現行標準中的壓碎值試驗均是在集料自然狀態下進行，只對用于試驗的集料規格、試驗作用力提出要求，并未對集料的溫度、浸水等其他條件進行規定。

2 粗集料壓碎值方法的優化

按現行《公路工程集料試驗規程》（JTG E42—2005）[3]規定：將石料用9.5 mm和13.2 mm標準篩過篩，取9.5～13.2 mm中間試樣備用。取試樣3份，每份3 kg，分三層均勻裝入試模中，每層試樣數量大體相同。每次均將試樣表面整平，用金屬棒的半球面端從石料表面上均勻搗實25次。用金屬棒作為直刮刀將表面仔細整平，稱取試模中試樣質量，以相同質量試樣進行壓碎值的平行試驗。將裝有試樣的試模放到壓力機上，同時將壓頭放入試筒中，開動壓力機，均勻施加荷載，10 min左右內達到總荷載400 kN，穩壓5 s后卸載，通過2.36 mm篩孔的試樣占壓碎前試樣總量的比值即為壓碎值。試驗狀態有5種：（1）自然狀態；（2）經48 h飽水然后晾干后的狀態；（3）經24 h、195 ℃高溫冷涼后，再進行48 h飽水，晾干后再在105 ℃烘24 h后狀態； （4）經24 h、195 ℃高溫后立即進行試驗；（5）經48 h飽水晾干后進行24 h、195 ℃高溫狀態。

3 基于優化方法的壓碎值測試結果分析

三種試驗石料來源為即墨大信料場、萊西姜山鎮料場、萊西其他地區碎石。對集料在各種狀態下的承壓能力進行試驗，對比結果見表1～表3。

表1 即墨大信石料不同狀況下的壓碎值比較

表3 萊西石料不同狀況下的壓碎值比較

表2 萊西姜山石料不同狀況下的壓碎值比較

（1）由圖1可知，即墨大信料的壓碎值變化規律與萊西姜山料類似，自然狀態下壓碎值最大；高溫飽水烘干等系列環境作用模擬對集料的壓碎值影響較大，壓碎值最小。壓碎值從自然狀態到飽水晾干到高溫飽水烘干依次降低，說明高溫、飽水、烘干等措施對萊西姜山料產生了較強的正向影響。（2）由圖2可知，三種條件下壓碎值差別不大，都在21.5%～22%范圍內，證明環境因素對萊西料的抗壓碎性能影響不大。自然狀態下的壓碎值最大，說明環境因素對萊西料產生了正向影響。（3）由圖3可知，三種條件下壓碎值有一定差別，壓碎值在13%～15%范圍內，其中自然狀態下的壓碎值最大；高溫飽水烘干一系列環境作用模擬對集料的壓碎值影響較大，壓碎值最小。壓碎值從自然狀態到飽水晾干到高溫保水烘干依次降低，說明高溫飽水烘干一系列作用萊西姜山料產生了較強的正向影響。不同工況、不同地區集料壓碎值變化規律見圖4 。

圖1 即墨典型石料

圖2 萊西典型石料（大理巖）

圖3 萊西典型石料（姜山鎮）

圖4 不同工況、不同地區集料壓碎值變化規律

4 結語

（1）由試驗數據可以看出，環境條件的變化對集料的壓碎值有較大影響，數值變化約18%左右。 （2）采用的玄武巖和石灰巖集料性能較好，高溫、飽水后對壓碎值指標影響較正面。（3）經24 h、 195 ℃高溫冷涼后，再進行48 h飽水，晾干后再在105 ℃烘24 h后的高溫飽水試驗可指導識別風化 集料。