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粗集料压碎值试验
日期:12/18/2012 10:32:35 PM 点击: 次
T 0316—2005粗集料压碎值试验
1目的与适用范围
集料压碎值用于衡量石料在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力，是衡量石料力学性质的指标，以评定其在公路工程中的适用性。
2仪具与材料
(1)石料压碎值试验仪：由内径150㎜、两端开口的钢制圆形试筒、压柱和底板组成，其形状和尺寸见图T 0316-1和表T 0316-1。试筒内壁、压柱的底面及底板的上表面等与石料接触的表面都应进行热处理，使表面硬化，达到维氏硬度65。并保持光滑状态。
图T0316-1 压碎指标值测定仪 (尺寸单位：㎜)
表T 0316-1试筒、压柱和底板尺寸
|
部 位 |
符 号 |
名 称 |
尺寸(㎜) |
|
试筒
|
A
B
C |
内径
高度
壁厚 |
150±0.3
125～128
≥12 |
|
压柱
|
D
E
F
G |
压头直径
压杆直径
压柱总长
压头厚度 |
149±0.2
100～149
100～110
≥25 |
|
底板
|
H
I
J |
直径
厚度(中间部分)
边缘厚度 |
200～220
6.4±0.2
10±0.2 |
(2)金属棒：直径10㎜，长450㎜～600㎜，一端加工成半球形。
(3)天平：称量2㎏～3㎏，感量不大于1g。
(4)标准筛：筛孔尺寸13.2㎜、9.5㎜、2.36㎜方孔筛各一个。
(5)压力机：500kN，应能在1Omin内达到400kN。
(6)金属筒：圆柱形，内径112.0㎜，高179.4㎜，容积1767㎝3。
3试验准备
3.1采用风干石料用13.2㎜和9.5㎜标准筛过筛，取9.5㎜～13.2㎜的试样3组各3000g，供试验用。如过于潮湿需加热烘干时，烘箱温度不得超过100℃，烘干时间不超过4h。试验前，石料应冷却至室温。
3.2每次试验的石料数量应满足按下述方法夯击后石料在试筒内的深度为100㎜。
在金属筒中确定石料数量的方法如下：
将试样分3次(每次数量大体相同)均匀装入试模中，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。最后用金属棒作为直刮刀将表面仔细整平。称取量筒中试样质量(m0)。以相同质量的试样进行压碎值的平行试验。
4试验步骤
4.1将试筒安放在底板上。
4.2将要求质量的试样分3次(每次数量大体相同)均匀装入试模中，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。最后用金属棒作为直刮刀将表面仔细整平。
4.3将装有试样的试模放到压力机上，同时加压头放入试筒内石料面上，注意使压头摆平，勿楔挤试模侧壁。
4.4开动压力机，均匀地施加荷载，在10min左右的时间内达到总荷载400kN，稳压5s，然后卸荷。
4.5将试模从压力机上取下，取出试样。
4.6用2.36㎜标准筛筛分经压碎的全部试样，可分几次筛分，均需筛到在1min内无明显的筛出物为止。
4.7称取通过2.36㎜筛孔的全部细料质量(m1)，准确至1g。
5计算
石料压碎值按式(T0316-1)计算，精确至O.1％。
(T0316-1)
式中： ——石料压碎值(％)；
m1——试验前试样质量(g)；
m0——试验后通过2.36㎜筛孔的细料质量(g)。
6报告
以3个试样平行试验结果的算术平均值作为压碎值的测定值。
条文说明
粗集料的抗破碎能力是石料力学性质的一项指标，由于习惯的原因，尤其在我国特别重视。但是据查几乎所有的国家都采用洛杉矶磨耗值表示粗集料的抗破碎能力。压碎值指标源自1967年英国BS-812的材料试验规程，原英联邦国家多采用压碎值和道瑞磨耗值评价粗集料性质，美国、日本及欧洲其它国家大部分不用压碎值。在最近查到的欧洲共同体及英国标准BS EN 1097-2：1998石料的抗破碎指标(Resistance to Fragmentation)中，已经没有了压碎值指标，但增加了洛杉矶磨耗试验及冲击值试验，冲击值试验方法与以前的方法也有了不少改变。这是一个重要的变化。
奇怪的是，在1967年BS 812压碎值试验方法中，压力机加荷是要求10min加到40.64t，然后不稳压立即卸栽，再用2.5㎜筛求取压碎值指标，即原规程的T 0316方法，它基本上是照搬英国BS-812的方法，仅仅对筛孔按我国的标准筛筛孔作了修改。英国采用13㎜及10㎜标准筛(方孔筛)，取13㎜～10㎜的集料，压碎后用2.5㎜筛过筛；原规程T 0316考虑我国集料较粗，采用了13.2㎜～16㎜集料。但近年来使用公称最大粒径13.2㎜的沥青混合料越来越多，故本规程政用9.5㎜～13.2㎜的集料，以适应沥青路面的情况。
原规程还有一个压碎指标试验方法T0315，是专门为水泥混凝土集料使用的，这个试验方法与BS-812方法又有所不同，它的试样一律采用10㎜～20㎜(圆孔筛)颗粒，加压方式要求以1kN／s的速率均匀地施加荷栽，达到200kN后稳压5s，然后卸荷，用2.5㎜筛过筛作为被压碎的颗粒，计算压碎值。但这些加压方式是如何演变过来的，作者始终未查到出处。现在国家标准《建筑用卵石、碎石》(GB／T14685—2001)已经出版，作为水泥混凝土用的压碎值试验方法仍然保留，不过筛孔改为方孔筛，基本上与原规程T 0315相同。
对原规程T 0316及T 0315因为使用于沥青路面和水泥混凝土的不同，而采取两种试验设备及不同方法的问题，各地有很多反映，一直呼吁统一起来。为此本规程修订时作了专题研究，鉴于美国ASTM及AASHTO标准、日本JLS及道路协会标准、欧洲共同体EN标准、现在的英国BS-812标准，均无压碎值试验方法，所以很难借鉴国外方法。老的英国BS-812压碎值试验方法即T 0316方法，现在查到的正在执行中的唯有澳大利亚的规范中有压碎值指标，日本在介绍洛杉矶磨耗方法的说明中介绍过压碎值试验方法，方法都与我国T 0316相同。据说T 0315方法有可能是搬用前苏联的规程，但没有现在俄罗斯的试验规程所以未查到根据。
为此，在本规程修改过程中对两个压碎值试验方法进行了试验研究。
对比原规程T 0315(新的国标GB／T 14685)及T0316，其不同点可汇总于表T 0316-2。
我们对两种方法进行了详细的试验比较，15种不同品种的石料分别按原T 0315(不是新的国标GB/T 14685)及原T0316方法试验的结果如下。由表T 0316-3和图T 0316-2可见，两种方法的结果有明显差别，其主要原因可能是压碎值试验的吨位不同，由T0315方法的20t增加到T 0316方法的40t，压碎值有明显增加。表中除2#样品的结果明显不合理外，二者之间有非常好的相关性，相关系数达0.9912；这说明将两种方击合并为一种方法是可行的。从数值上看，T 0316的数据要大得多，石料的压碎值可以拉得更开，有明显的优点。
表T 0316-2原T 0315及T 0316试验方法的不同
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项 目 |
T0316(沥青路面及基层用) |
T0315(水泥混凝土用) |
对T0315 的分析 |
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试模尺寸 |
内径150㎜、压头149㎜ |
内径152㎜、压头150㎜ |
几乎相同 |
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试样数量 |
3000g，先在内径112㎜、高179.4㎜、容积1767mL的圆筒中装料，要求试样深度100㎜，以试样毛体积控制 |
3000g，距上口10㎜，无试模深度，以试验总量控制 |
方法不同 |
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试样处理 |
原样不处理 |
筛分后要去除针片状颗粒 |
去除针片状颗粒试验不合理且工作量很大 |
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试样尺寸 |
13.2㎜～16㎜(这次改为9.5㎜～13.2㎜) |
9.5㎜～19㎜。原规程要求对20㎜以上及以下的材料分别检验后合成计算 |
不如单一粒径的压碎严重，便于考验不利情况的抗压碎能力 |
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试样击实 |
分3次装料，每次用金属棒在50㎜高处自由下落25次 |
分2层装料，每次按住试样筒左右交替颠击地面各25次 |
颠击方法因人自异，不合理 |
|
加载方式 |
在10㎜内达到总荷栽400kN，立即卸荷
|
按lkN／s的速率均匀地施加荷载，达到200kN后稳压5s，然后卸荷 |
保持1kN／s加栽速率许多压力机有困难，荷载小使压碎值的差值小 |
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压碎颗粒 |
2.36㎜标准筛过筛 |
2.5㎜标准筛过筛 |
基本相同 |
表T0316-3不同试验方法压碎值的对比
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试样号 |
品种及产地 |
按原T0315方法(水泥混凝土) |
按原T0316方法(沥青路面及基层) | ||
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测定值 |
平均值 |
测定值 |
平均值 | ||
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1 |
石灰岩北京昌平 |
6.5、6.5 |
6.6 |
14.6、13.5 |
14.1 |
|
2 |
玄武岩北京密云 |
7.4、7.6 |
7.5 |
9.0、8.6 |
8.8 |
|
3 |
玄武岩河北兴隆 |
3.2、2.8 |
3.0 |
9.5、9.2 |
9.3 |
|
4 |
石灰岩内蒙赤峰 |
9.7、10.0 |
9.8 |
19.0、18.0 |
18.5 |
|
5 |
凝灰岩内蒙赤峰 |
7.3、7.2 |
7.2 |
15.0、15.7 |
15.4 |
|
6 |
细晶白云岩广西 |
9.1、9.7 |
9.4 |
17.1、19.3 |
18.2 |
|
7 |
辉绿岩北京怀柔 |
6.7、7.1 |
6.9 |
15.6、14.7 |
15.2 |
|
8 |
花岗岩内蒙乌海 |
8.1、8.4 |
8.3 |
16.3、16.6 |
16.5 |
|
9 |
玄武岩河北承德 |
4.6、4.5 |
4.6 |
9.7、10.1 |
9.9 |
|
10 |
砂砾岩陕西 |
17.1 |
17.1 |
27.2 |
27.2 |
|
11 |
花岗岩新疆 |
23.0 |
23.0 |
32.8 |
32.8 |
|
12 |
闪长岩新疆 |
11.3 |
11.3 |
20.8 |
20.8 |
|
13 |
砂岩新疆 |
14.0 |
14.0 |
22.7 |
22.7 |
|
14 |
闪长岩青海 |
11.9 |
11.9 |
22.0 |
22.0 |
|
15 |
片麻岩青海 |
5.2 |
5.2 |
12.6 |
12.6 |
图T 0316-2 原规程两种不同试验方法压碎值结果的比较
根据以上比较，专家审查会一致同意将两种试验方法统一起来，以原T 0316为基础废除原T 0315方法。T 0316的优点是压碎值拉得开，便于区分石料的抗压碎性能；试验操作比较简单。 另外压碎值指标对沥青路面及基层的重要性远大于水泥混凝土胶凝材料，所以应该更多的照顾沥青路面的习惯，且便于与国际上统一。
T0316关于集料颗粒问题，参照了澳大利亚的方法，照顾沥青路面表面层多用最大粒径13.2㎜的粗集料，所以改为取9.5㎜～13.2㎜单一粒径集料，压碎后用2.36㎜筛过筛。我国沥青路面表面层以前以公称最大粒径16㎜的居多，所以试验用的粗集料以取13.2㎜～16㎜的单一粒径集料；近年来，逐渐改为13.2㎜，所以采用9.5㎜～13.2㎜单一粒径集料是合理的。
但是，2003年颁布的《水泥混凝土路面施工技术规范》中粗集料的压碎指标是以原T 0315为基准的，在该规范下次修订以前，可采用本方法T 0316试验后，利用图T0316-2的相关关系式y=0.816x-5换算得到。
