公路橋梁工程建設中的集料試驗檢測技術

張如艷

（中交二公局東萌工程有限公司，西安 710000）

1 引言

公路橋梁建設對交通運輸業的發展具有重要作用，是國家重要的基礎工程。集料是公路橋梁建設過程中最基本的工程材料，使用量占總質量的70%以上，由小粒徑的砂到大粒徑的碎石，其形狀和物理、化學性能影響著結構的安全性和耐久性。

2 集料試驗檢測技術和概述

集料質量對路橋工程的整體質量起著至關重要的作用，粗集料和細集料分別起骨架作用和填充作用[1]。因此，必須重視混凝土中的集料使用，施工過程中對集料試驗檢驗工作必須符合有關規范要求，選擇粒徑合適、級配好、試驗檢測技術指標滿足工程建設要求的集料，減小水灰比提高混凝土強度，保證整體施工安全。

3 集料試驗檢測技術類型

3.1 機械檢測

機械檢測技術是一種提高公路橋梁工程安全性的檢測技術，采用精密儀器檢測集料結構，其特點如下：（1）實時監控集料質量，動態分析檢測過程，保證測試結果的準確性。集料機械檢驗過程詳細，集料數據變化敏感，檢驗數據傳輸快，可及時發現數據變更出現的質量問題，并給出處理方法。（2）機械檢測技術靈活性、適應性高，可對不同集料的檢驗方法進行調整，以滿足檢驗目標，保證檢驗結果符合規范要求。

3.2 性能檢測

性能檢測技術是對建筑材料的物理、化學、力學等性能指標進行測試，確保測試結果符合標準，提高工程可靠性。砂石、碎石（卵石）、水泥等集料是常用的施工集料，根據公路橋梁實際工程的需要，科學選擇施工集料，保證集料的顆粒級配、吸水率、含泥量等性能指標滿足工程建設要求[2]。

4 集料試驗檢測指標

4.1 粗集料主要檢測指標

1）含泥量。篩洗法是測定粗集料含泥量的常用方法。將稱好的粗集料試樣倒入盛有清水的容器中，粗集料原始質量為m0，靜置24h 后淘洗，將清洗后的液體倒入1.18mm和0.075mm 篩網，對粗集料進行多次清洗，去除直徑小于0.075mm 的顆粒，直至沖洗后的水清澈。將2 個篩網上的顆粒和清潔后的粗集料烘干，烘干后質量為m1，粗集料的含泥量為(m0-m1)/m0。

2）密度和吸水率。2 次平行試驗的結果偏差控制在0.02范圍內。密度=烘干后稱重/（擦拭后稱重-漂洗后稱重）；吸水率=（擦拭后稱重-烘干后稱重）/烘干后稱重。

3）針片狀含量。常采用歸準儀法檢測粗集料針片狀含量，主要用于檢測直徑大于4.75mm 顆粒的針片狀含量。

4）力學性質試驗。粗集料力學性能檢測主要包括壓碎值、磨光值、沖擊值等的檢測。壓力機經過均勻加壓，直至荷載在10min 內達400kN，然后保持恒載按壓5s，采用2.36mm篩網篩分出粗集料壓碎后形成的細集料，壓碎值=壓碎后形成的直徑小于2.36mm 的細集料質量/原粗集料的質量。磨光值是指磨光集料后，通過擺式摩擦系數測定儀來計算磨光值。沖擊值是在一定高度自由下落標準錘，連續進行15 次的骨料錘擊，沖擊值=粗集料錘擊后形成的直徑小于2.36mm的細集料質量/原集料質量。

4.2 細集料主要檢測指標

1）密度。容量瓶法常被用于檢測含有直徑大于2.36mm細集料的密度，將質量為m2的細集料倒入裝有清水的容器中，靜置24h 后稱量，m3為（容器+水）的質量，m4為（容器+水+集料）的質量，細集料的密度= m2/(m2+m3-m4)。

2）含泥量。細集料的含泥量與粗集料含泥量計算方式一樣，此處不贅述。

3）云母含量。稱取50g 試樣，烘干至恒重后篩去超過5mm 及小于0.315mm 的顆粒，使用鋼針挑出砂中的云母，云母含量=挑出云母質量/烘干試樣質量×100%。

4）砂當量。砂當量試驗用于檢測集料中的雜質含量。向試筒內加入10mm 沖洗液，倒入相當于120g 干重的細集料，除去試筒中的氣泡，靜置10min，采用自動砂當量振蕩器90 次，試筒中插入沖洗管，清洗試筒，使雜質浮起，直至試筒液面到達380mm，靜置20min，測量試筒底至絮狀物的高度 h1，將活塞插入試筒至沉淀物頂，擰緊套筒螺釘，套筒頂面與活塞底高度為h2，砂當量= h2/h1× 100%。

5 集料質量控制措施

某公路橋梁采用瀝青路面，上、下面層分別為玄武巖和石灰巖集料，采用性能檢測技術檢測集料的各項主要技術指標，檢測結果如表1 所示。

表1 某工程瀝青面層主要技術指標

5.1 集料級配

因試驗條件或誤差等原因，多次試驗檢測數據可能存在不同，集料的級配指標檢測誤差將影響瀝青混合料級配，從而影響路面質量。本工程集料級配指標檢測值的主要影響因素如下：（1）破碎機篩孔及篩網。本工程集料加工過程中，破碎機篩孔間距設置較大，可將振動篩規格設置為3mm、6mm、12mm、16mm，避免集料篩選出現誤差。集料加工過程將造成篩網的篩孔變大或破損，因此，必須選擇耐磨性能高的篩網進行集料的篩選加工，減小篩孔對集料級配指標的影響。（2）料源位置。本工程的集料主要來源于開采的塊石，經壓碎加工后作為工程使用的集料，因此，集料的來源地對集料級配和質量產生影響，固定集料來源可穩定集料指標檢測值。（3）集料產量。本工程出現破碎機超負荷工作，產量過高，導致加工后的集料形狀尺寸出現偏差，很難分辨集料檔次，篩選效率低，集料級配不穩定。因此，施工現場應控制破碎機的使用程度，注重產量的同時必須保證集料的篩選質量，保證級配穩定。

5.2 含泥量

集料表面的泥漿及粉塵等雜質將影響瀝青與粗集料間的直接接觸，在兩者表面形成隔離層，導致黏附性降低，當出現動水壓力時極易出現瀝青剝離現象，導致瀝青路面的損壞。本工程采用玄武巖和石灰巖集料，表面較易附著亞黏土、粉質土等，附著土的種類不同對瀝青與集料黏附性影響程度不同。泥土的塑性指數越大，對兩者的黏附性影響程度越高，亞黏土與粉質土的塑性指數分別為18.5 和5.5，因此，必須將集料表面的泥土清除干凈，避免對兩者黏附性產生影響。本工程還可采取以下措施降低含泥量對黏附性的影響：（1）開采塊石前應清除覆蓋層，開采中及時清除表面泥土，禁止雨天作業；（2）保持集料堆放處清潔，對料場內的集料進行覆蓋，避免雨淋及粉塵污染；（3）道路硬化，禁止泥土或泥塊與集料同時裝車；（4）加工集料的破碎機必須保持清潔，配置去塵設置，污染的集料采用水沖洗，清除表面泥土雜質。

5.3 針片狀顆粒含量

優質的集料針片狀含量較小，表面有棱角，形狀類似立方體。本工程直接開采的集料針片狀含量較高，經后期加工生產后，集料針片狀顆粒含量有所降低，主要影響因素如下：（1）料源延性。本工程采用部分形狀為片狀的塊石或裂隙發育較好的巖石作為原料，經過加工產生的針片狀顆粒含量較高，因此，可以采用巖石膠結強度高，壓碎值較小的原料，形成的針狀顆粒含量較小。（2）加工方式。本工程先采用粗碎機對塊石進行初步破碎，之后通過顎式破碎機再次破碎，通過篩網篩分出集料，不符合要求的返回重新破碎。顎式破碎機再次破碎加工的集料，針片狀顆粒含量很難滿足要求，可將其更換為反擊式破碎機，有利于針片狀顆粒含量的降低。

6 結語

集料是保證路橋工程質量的重要影響因素。集料試驗檢測技術在公路橋梁工程建設中的應用，有利于保證施工現場建筑材料符合標準要求，為公路橋梁設計和施工程序的制定提供了重要的數據支持，減少后期使用過程的反復修護，降低造價，保證公路橋梁的安全性和耐久性。