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        寧夏橋涵水泥混凝土用集料壓碎值取值研究

        2022-04-15 01:17:08李國(guó)智
        黑龍江交通科技 2022年2期
        關(guān)鍵詞:國(guó)標(biāo)規(guī)程集料

        李國(guó)智

        (山西呂梁環(huán)城高速公路管理有限公司,山西 呂梁 033000)

        公路建設(shè)中,一般采用石灰?guī)r集料拌和水泥混凝土,但在寧夏寧北地區(qū),由于沿線大量石灰?guī)r石料場(chǎng)集料壓碎值不能滿足《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T 3650—2020)(以下簡(jiǎn)稱“橋規(guī)”)[1]中II類(壓碎值小于20%)的要求,導(dǎo)致公路橋涵用集料不得不從寧夏南部或省外運(yùn)輸石灰?guī)r碎石,造成建設(shè)成本明顯上升,工期壓力顯著增加。

        集料壓碎值不足對(duì)橋涵用混凝土的強(qiáng)度等級(jí)等略有影響,合理的壓碎值要求可更好的順應(yīng)原材料就地取材的原則。彭秋樂、王永海等[2-3]人認(rèn)為,針片狀的含量對(duì)集料的壓碎值有顯著的影響,集料中針片狀含量越高,集料壓碎值越大;不同粗集料中針片狀含量相同,壓力相同,粒徑越粗,壓碎值越??;集料粒徑也會(huì)影響集料的壓碎值,中等粗細(xì)的級(jí)配可以大幅度提升集料的壓碎值。合成集料的CBR越大,壓碎值越小。

        本文通過研究各標(biāo)準(zhǔn)的壓碎值要求,提出合理的寧夏橋涵水泥混凝土用集料壓碎值標(biāo)準(zhǔn)。

        1 壓碎值檢測(cè)方法與指標(biāo)

        1.1 壓碎值檢測(cè)方法

        公路行業(yè)壓碎值檢測(cè)采用《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E42—2005)(下稱“集料規(guī)程”)[4]中T 0316—2005及《建設(shè)用卵石、碎石》(GB/T 14685—2011)(下稱“國(guó)標(biāo)”)[5]中方法7.11。

        兩種方法最大的區(qū)別在于加載力的大小和方式不同?!凹弦?guī)程”要求10 min內(nèi)加載到400 kN,穩(wěn)壓5 s,再卸載;“國(guó)標(biāo)”要求以1 kN/s的速率加載到200 kN,穩(wěn)壓5 s,再卸載?!凹弦?guī)程”方法明顯較“國(guó)標(biāo)”方法的條件更加苛刻。

        《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ 058—2000)(下稱“舊集料規(guī)程”)[6]包括T0315和T0316兩種壓碎值試驗(yàn)方法,“國(guó)標(biāo)”中壓碎值試驗(yàn)方法與舊集料規(guī)程T0315方法基本一致,該方法用于橋涵水泥混凝土粗集料壓碎值試驗(yàn)。但2005版“集料規(guī)程”廢除了T0315方法,只保留了用于瀝青路面及基層粗集料壓碎值試驗(yàn)T0316方法,同時(shí)給出了兩方法的換算關(guān)系,即“國(guó)標(biāo)”與T0316方法的換算關(guān)系,Y=0.816X-4.999 86,R=0.991 2,n=15。Y代表“國(guó)標(biāo)”壓碎值,X代表T0316壓碎值,見表1。

        表1 兩種方法壓碎值換算結(jié)果對(duì)比

        1.2 壓碎值指標(biāo)

        (1)現(xiàn)行“國(guó)標(biāo)”壓碎值指標(biāo)

        “國(guó)標(biāo)”第6.6.2條規(guī)定,壓碎指標(biāo)應(yīng)符合表2的規(guī)定。

        表2 “國(guó)標(biāo)”(GB/T 14685—2011)碎石壓碎值技術(shù)指標(biāo)

        現(xiàn)行2011版“國(guó)標(biāo)”取消了I類、II類、III類集料對(duì)應(yīng)的混凝土強(qiáng)度要求。原因是集料壓碎值與混凝土強(qiáng)度之間沒有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,如進(jìn)一步對(duì)應(yīng),反而影響混凝土技術(shù)的發(fā)展,是一種技術(shù)限制,所以刪除了對(duì)應(yīng)關(guān)系?,F(xiàn)行“國(guó)標(biāo)”不再對(duì)壓碎值不同的碎石用途做明確規(guī)定,而以保證混凝土綜合性能作為選擇碎石的依據(jù)。只要混凝土綜合性能滿足要求,不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土所用碎石壓碎值可以放寬至III級(jí)。

        (2)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T3650—2020)壓碎值指標(biāo)

        《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T3650—2020)(下稱“橋規(guī)”)第6.4.1條條文說明表明,按照“國(guó)標(biāo)”,本規(guī)范刪除了I類、II類、III類集料用于不同強(qiáng)度等級(jí)的具體要求,見表3。

        表3 “橋規(guī)”(JTG/T 3650—2020)碎石壓碎值技術(shù)指標(biāo)

        (3)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40—2004)[7]壓碎值要求

        《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40—2004)(下稱“瀝青路面施工規(guī)范”)粗集料壓碎值要求見表4。

        表4 瀝青混合料用粗集料壓碎值技術(shù)指標(biāo)要求

        (4)《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細(xì)則》(JT G/T F30—2014)壓碎值要求

        《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細(xì)則》(JT GT F30-2014)(下稱“水泥路面細(xì)則”)[8]中碎石的壓碎值對(duì)不同交通等級(jí)的進(jìn)行了區(qū)分,極重、特重、重交通等級(jí)的水泥路面用集料壓碎值不低于II級(jí)要求,中輕交通等級(jí)的水泥路面用集料壓碎值不低于III級(jí)要求,見表5。

        表5 水泥混凝土路面碎石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

        2 寧夏橋涵用碎石壓碎值檢測(cè)與分析

        2.1 碎石壓碎值檢測(cè)

        本次調(diào)查對(duì)拉僧廟東興礦業(yè)、鄂克托旗部分料源地碎石進(jìn)行取樣,每組碎石均分別按照“集料規(guī)程”中的方法JTG E40 T0316—2005和“國(guó)標(biāo)”中的方法7.11進(jìn)行備樣和壓碎值試驗(yàn),檢測(cè)結(jié)果見表6。

        表6 碎石壓碎值試驗(yàn)結(jié)果

        2.2 兩種方法檢測(cè)結(jié)果對(duì)比與分析

        由表6數(shù)據(jù)分析可得。

        (1)采用“集料規(guī)程”試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn),本次取樣碎石壓碎值范圍為22.5%~24.8%,僅滿足“橋規(guī)”中規(guī)定的III類碎石標(biāo)準(zhǔn)(<30%)。

        (2)采用“國(guó)標(biāo)”試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn),本次取樣碎石壓碎值范圍為9.8%~13.6%,均滿足“國(guó)標(biāo)”中II類碎石標(biāo)準(zhǔn)(<20%)。

        (3)對(duì)兩種試驗(yàn)方法所得試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行線性回歸分析,其相關(guān)系數(shù)R2僅為0.3226,可見本次兩組數(shù)據(jù)間相關(guān)性較差,可能與試驗(yàn)誤差和樣本數(shù)量有關(guān),兩者不能進(jìn)行直接換算。但仍然反映出同一料源碎石不同方法所測(cè)的壓碎值的大小關(guān)系,即“集料規(guī)程”的方法檢測(cè)值大于“國(guó)標(biāo)”試驗(yàn)方法檢測(cè)值,差值范圍為11.0~13.9,與按照“集料規(guī)程”提供的換算關(guān)系所得的數(shù)值較為接近。

        3 壓碎值標(biāo)準(zhǔn)分析

        現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)壓碎值要求分布標(biāo)準(zhǔn)見表7。

        表7 現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)壓碎值要求分布標(biāo)準(zhǔn)

        通過寧夏石灰?guī)r集料試驗(yàn)及現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)分析,JTG E40 T0316試驗(yàn)方法得出的壓碎值與“國(guó)標(biāo)”7.11得出的壓碎值明顯降低1~2個(gè)級(jí)別,即同一種集料“國(guó)標(biāo)”評(píng)價(jià)為I類時(shí),“橋規(guī)”試驗(yàn)評(píng)價(jià)將為II類或III類,不能形成很好的對(duì)應(yīng)。

        瀝青路面直接承受車輛荷載和環(huán)境荷載的作用,其壓碎值要求應(yīng)高于水泥混凝土要求,“集料規(guī)程”條文說明中也明確表達(dá)了該要求。因此,現(xiàn)行“橋規(guī)”壓碎值指標(biāo)要求偏高,不符合實(shí)際情況,可以適當(dāng)降低“橋規(guī)”中混凝土用碎石的壓碎值指標(biāo)要求。

        “水泥路面細(xì)則”中集料壓碎值也比“橋規(guī)”要低。根據(jù)水泥路面的受力特性,同樣認(rèn)為可以適當(dāng)降低“橋規(guī)”中混凝土用碎石的壓碎值指標(biāo)要求。

        “國(guó)標(biāo)”修訂后不再明確不同壓碎值類別對(duì)應(yīng)的混凝土強(qiáng)度范圍,而是以混凝土強(qiáng)度、抗凍性等綜合性能作為混凝土選用碎石的依據(jù)。而“橋規(guī)”(JTG/T 3650—2020)為推薦性標(biāo)準(zhǔn),重新提出“橋規(guī)”壓碎值要求時(shí),以“國(guó)標(biāo)”、“橋規(guī)”、“瀝青路面施工規(guī)范”、“水泥路面細(xì)則”的壓碎值標(biāo)準(zhǔn)為總體方向,提出“橋規(guī)”I類≤18%,II類≤25%,III類≤30%的要求,采用Y=0.816X-4.999 86轉(zhuǎn)換為“國(guó)標(biāo)”技術(shù)要求時(shí),應(yīng)為I類≤9.7%,II類≤15.4%,III類≤19.5%,也遠(yuǎn)高于“國(guó)標(biāo)”技術(shù)要求。

        4 結(jié) 論

        (1)采用“國(guó)標(biāo)”7.11試驗(yàn)方法與“集料規(guī)程”T0316試驗(yàn)方法測(cè)試同一種集料,“國(guó)標(biāo)”評(píng)價(jià)為I類時(shí),“橋規(guī)”試驗(yàn)結(jié)評(píng)價(jià)將為II類或III類,不能形成很好的對(duì)應(yīng)。

        (2)瀝青路面及水泥路面直接承受車輛荷載和環(huán)境荷載的作用,其壓碎值要求應(yīng)高于水泥混凝土要求。因此,認(rèn)為現(xiàn)行“橋規(guī)”壓碎值指標(biāo)要求偏高,不符合實(shí)際情況。

        (3)以“國(guó)標(biāo)”、“橋規(guī)”、“瀝青路面施工規(guī)范”、“水泥路面細(xì)則”的壓碎值標(biāo)準(zhǔn)為總體方向,提出橋規(guī)I類≤18%,II類≤25%,III類≤30%的要求,采用Y=0.816X-4.999 86轉(zhuǎn)換為國(guó)標(biāo)技術(shù)要求時(shí),應(yīng)為I類≤9.7%,II類≤15.4%,III類≤19.5%,也遠(yuǎn)高于“國(guó)標(biāo)”技術(shù)要求。

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