公路橋梁中的集料試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)研究

彭 瑞

(甘肅智通科技工程檢測(cè)咨詢有限公司，甘肅 蘭州 730050)

0 引言

在目前的道路橋梁工程建設(shè)期間，所使用的集料主要分為粗、細(xì)集料兩種，其中粗集料是指顆粒直徑在2.36 mm以上的材料，如礦渣、碎石等；細(xì)集料是指直徑在2.36 mm以下的材料，如人工砂石或者石屑粉末等，其對(duì)于整個(gè)公路橋梁工程建設(shè)分別起著骨架和填充作用。所以在實(shí)際工程開展期間，必須對(duì)整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)中的集料使用加以重視，而集料的試驗(yàn)檢測(cè)工作就成為重中之重。在檢測(cè)期間，集料的質(zhì)量必須滿足相關(guān)的規(guī)范要求，且級(jí)配良好、粒徑適合，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足工程需求，在實(shí)際工程實(shí)踐中，還需要結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)減少水灰比，提升混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，保障整體工程施工的安全性。

1 集料試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)類型分析

1.1 機(jī)械檢測(cè)

機(jī)械檢測(cè)是目前在公路橋梁工程安全性檢測(cè)的重要技術(shù)，需要采取精密儀器來實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的結(jié)果。機(jī)械檢測(cè)一方面可以對(duì)集料的質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，且可對(duì)其檢測(cè)的過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，以此來保障檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性[1]。并且機(jī)械檢測(cè)集料其本身的過程十分詳細(xì)，且數(shù)據(jù)變化相對(duì)較為敏感，數(shù)據(jù)可以以最快的速度進(jìn)行傳輸，以此找到數(shù)據(jù)在變更期間可能存在的問題，給出適合的處理方法。另一方面，機(jī)械檢測(cè)具有較高的技術(shù)靈活性和適應(yīng)性，可以結(jié)合不同集料來調(diào)整其檢驗(yàn)的方法，進(jìn)而保障檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和規(guī)范性。

1.2 性能檢測(cè)

在對(duì)集料進(jìn)行性能檢測(cè)期間，其主要測(cè)試的是集料本身的物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能，在保障這些測(cè)試結(jié)果復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)的背景下，提升工程建設(shè)的可靠性與安全性[2]。如目前的砂石或者碎石都是集料的常用材料，因此可結(jié)合具體的施工標(biāo)準(zhǔn)和工程質(zhì)量要求科學(xué)選擇施工集料，保障集料的吸水率和含泥量等各項(xiàng)指標(biāo)均滿足施工要求與標(biāo)準(zhǔn)。

2 案例背景

我國(guó)某公路橋梁工程建設(shè)，其路面采取瀝青材料，且上面層使用玄武巖集料施工，下面層使用石灰?guī)r集料進(jìn)行施工，其各項(xiàng)集料的檢測(cè)技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 工程瀝青面層技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

3 集料試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)流程與方法

3.1 粗集料試驗(yàn)檢測(cè)

3.1.1 檢驗(yàn)方法與流程

首先將試樣結(jié)合篩網(wǎng)進(jìn)行過篩處理，隨后采取四分法選擇標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量，保障其實(shí)際的使用量可以達(dá)到工程要求，留出2份備用。如果檢測(cè)的粗集料是應(yīng)用在瀝青混合料中，則需要測(cè)量其不同的規(guī)格，還需要將全部的試樣保持原有的級(jí)配。隨后在水中將試樣進(jìn)行漂洗(此過程避免顆粒流失)，漂洗干凈后將其放入盛皿中，加入適量清水，深度超出試樣頂面20 mm，此過程需要攪動(dòng)石料，將其中的氣泡排除，標(biāo)準(zhǔn)條件下需要保證浸泡1 d的時(shí)間。

其次，在溢流水槽中放入吊籃，將水溫控制在15℃～25℃，適當(dāng)對(duì)水面的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，利用溢流水口調(diào)節(jié)，在檢測(cè)期間需要保證水面的高度不變。隨后在吊籃上放置試樣，稱量此時(shí)集料重量，記為m1。徐徐提升吊籃，取出試樣后放到瓷盤中，擦干集料上的水分，保障集料的飽和面處于干燥的狀態(tài)。如果所選擇的粗集料粒徑較大，則需要逐個(gè)擦拭，切記不可損傷顆粒。然后將集料放在天平上稱量表干重量，記為m2。

在試樣被稱量完畢之后再次取出放到瓷盤上，隨后將其放在烘箱(溫度為100℃～110℃)內(nèi)烘干，最終保障試樣的重量恒定，且需要保持相鄰兩側(cè)稱重的間隔時(shí)間在3 h以上，這時(shí)測(cè)量出來的兩側(cè)重量差要比試驗(yàn)要求的精度0.1%小，然后將試樣取出使其自然冷卻到室溫，對(duì)此時(shí)集料的烘干質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量，記為m3。所有的試樣都需要進(jìn)行兩次的平行試驗(yàn)，求取平均值，將該平均值作為試驗(yàn)檢測(cè)的最終結(jié)果。

3.1.2 計(jì)算結(jié)果

結(jié)合公式來計(jì)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%

上述結(jié)果都需要精確到10-4，在測(cè)量工作以各種水溫條件下開展的結(jié)果為主，以此來實(shí)現(xiàn)水溫的修正和調(diào)節(jié)，結(jié)合兩處所測(cè)量的結(jié)果，其密度差應(yīng)當(dāng)保持小于等于0.02，吸水率的差值應(yīng)當(dāng)小于等于0.2%。

3.1.3 注意事項(xiàng)

1)在對(duì)集料試樣的表干密度和毛體積密度進(jìn)行檢測(cè)期間，其實(shí)很難精準(zhǔn)地控制集料的表干，因此在實(shí)際操作中需要將其表面的水分擦拭干凈，避免顆粒流失。

2)如果實(shí)驗(yàn)室缺少靜水天平，也可使用普通的電子天平，但是在測(cè)量期間一定要達(dá)到其重量和感量稱量的實(shí)際需求。

3)在試驗(yàn)進(jìn)行期間需要嚴(yán)格對(duì)溫度進(jìn)行控制，保障其處于15℃～25℃的理想范圍內(nèi)，并且需要對(duì)溫度的波動(dòng)進(jìn)行合理控制，一般不能超出2℃的范圍。

3.2 細(xì)集料的試驗(yàn)與檢測(cè)

3.2.1 篩分試驗(yàn)流程

1)目的：對(duì)細(xì)集料的級(jí)配和粗細(xì)程度進(jìn)行詳細(xì)測(cè)定。

2)流程與方法。選擇厚度為9.5 mm的篩網(wǎng)過篩細(xì)集料，記錄篩余百分比，在攪拌達(dá)到均勻度標(biāo)準(zhǔn)后縮分，每一份在550 g左右，將其放入烘箱內(nèi)烘到恒定重量，取出后自然冷卻到室溫。隨后結(jié)合孔徑由大到小的順序在底盤中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)套篩進(jìn)行排列，隨后在首層的篩網(wǎng)上倒入試樣，蓋上篩蓋，加固后搖篩機(jī)主體，啟動(dòng)電源，過篩，10 min后停止[3]。隨后結(jié)合大小順序來逐層過篩，并手動(dòng)搖晃，首先對(duì)最大篩網(wǎng)進(jìn)行搖晃，利用底盤收集剛過篩的顆粒，在過篩量所有篩網(wǎng)均小于1%后停止搖晃。在下一個(gè)篩網(wǎng)中放入過篩顆粒，隨后在同一時(shí)間搖晃兩個(gè)篩網(wǎng)的試樣，在如此循環(huán)后最終完成所有的篩網(wǎng)操作。然后稱量每一個(gè)篩網(wǎng)中剩余的顆粒，將所稱量的結(jié)果精確到0.5 g，剩余在不同篩網(wǎng)中的顆粒和底盤中的顆粒重量相加后減去試驗(yàn)實(shí)際的用量，這樣所計(jì)算的結(jié)果應(yīng)當(dāng)小于1%。而根據(jù)不同篩網(wǎng)剩余的顆粒數(shù)量可以計(jì)算出試驗(yàn)篩余和細(xì)度模數(shù)等數(shù)據(jù)。

3)計(jì)算結(jié)果。所計(jì)算的細(xì)度模數(shù)為：

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

如果這2次的試驗(yàn)結(jié)果本身的細(xì)度模數(shù)差超出了0.2，則需要再次進(jìn)行試驗(yàn)計(jì)算和驗(yàn)證。

3.2.2 密度試驗(yàn)

3.2.2.1 表觀密度

1)目的：測(cè)量基于表觀體積的細(xì)集料干重，為下面配比設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

2)方法與流程:首先需要進(jìn)行攪拌試驗(yàn)達(dá)到均勻度標(biāo)準(zhǔn)，隨后縮分每一份中量約為650 g，將其放到烘箱中烘到恒定重量，取出自然降溫到室溫。其次，稱量300 g試樣記為m0，將其利用漏斗放入到容量瓶?jī)?nèi)部，并且容量瓶中含有50%的純凈水。試樣裝好之后開始轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)可以使氣泡從瓶中排出，擰緊瓶塞，靜止24 h后利用滴管添加適量水分，當(dāng)其彎液面和刻度相切后停止加水。這時(shí)測(cè)量水溫，判斷時(shí)是否處于合理的溫度范圍，也就是23℃，上下誤差不可超出1.7℃，記錄之后塞緊瓶蓋，擦干瓶外水分，測(cè)量總體重量，記錄為m1。

最后將容量瓶?jī)?nèi)的混合液倒出清洗干凈后添加一定量的水，當(dāng)彎液面和刻度相切時(shí)停止加水，測(cè)量溫度，使2次溫度差值小于2%，擰緊瓶蓋擦拭干凈瓶外水分，測(cè)量總體重量，記錄為m3。

3)計(jì)算結(jié)果。表觀相對(duì)密度為：γ0=m0/(m0+m1-m2)，表觀密度為：ρ0=γ0×ρr。

3.2.2.2 堆積與緊裝密度

1)目的：在以細(xì)集料在正常條件下作為測(cè)量對(duì)象，測(cè)量其堆積和緊裝密度，進(jìn)而計(jì)算其空隙率。

2)方法與流程：取5 kg試樣放入烘箱中烘干到恒定重量，取出自然冷卻到室溫。隨后在容量瓶中注滿水，水溫達(dá)到20℃且上下誤差不超出5℃時(shí)，利用玻璃板在筒口滑移蓋上容量筒，排出內(nèi)部氣泡后擦干水分，測(cè)量重量計(jì)算得出筒容積記為V。隨后在漏斗內(nèi)裝入試樣灌進(jìn)容量瓶，隨后利用直尺刮平進(jìn)行重量測(cè)量，記為m1。最后選擇一分試樣分層裝入容量筒，一層裝完之后設(shè)置一根鋼筋振動(dòng)25次，保證擊實(shí)達(dá)標(biāo)之后再裝入下一層，直到?jīng)]過容量筒筒口，直尺刮平，測(cè)量總質(zhì)量，記為m2。

3)結(jié)果計(jì)算：堆積與緊裝密度分別為：

ρ堆積=(m1-m0)/V

ρ緊裝=(m2-m0)/V

空隙率為：

n=(1-ρ/ρ0)×100

4 結(jié)語

在公路橋梁工程施工期間，作為一種必備材料，集料在瀝青路面的使用率最高，因此在集料使用前需要做好試驗(yàn)檢測(cè)工作，保障其材料的各項(xiàng)性能處于最佳狀態(tài)，為施工質(zhì)量的提升奠定基礎(chǔ)。