道路與橋梁工程用石料的技術(shù)性質(zhì)

道路與橋梁工程用石料的技術(shù)性質(zhì)一、水泥混凝土路面用粗集料壓碎值水泥混凝土路面用粗集料的壓碎值指標(biāo)試驗方法（JTJ058T0315—1994）與前述普通混凝土相同。二、瀝青路面用粗集料壓碎值瀝青路面用粗集料壓碎值指標(biāo)的測定，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)程（JTJ058T0316—2000）的規(guī)定，是將13.2～16mm的試樣m0克，裝入專用試樣筒中，逐級施加400KN的荷載，卸荷后用孔徑2.36mm的篩子過篩，稱取通過2.36mm篩孔的全部細料重量計作m1，則壓碎值指標(biāo)按下式計算：

（4-3）式中：——集料壓碎值（%）；m0——試驗前試樣重量（g）；m1——試驗后通過2.36mm篩孔的細料重量（g）。三、道路用粗集料磨光值高等級公路對路面的抗滑性能有一定的要求，作為路面用的集料，在車輛輪胎的作用下，不僅要求具有高的抗磨耗性能，而且要求具有高的抗磨光性。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)程（JTJ058T0321—94）的規(guī)定，集料的抗磨光性采用磨光值表示（簡稱PSV）。磨光值的測試方法是選取10～15mm的試樣，密排于試模中，用環(huán)氧樹脂砂漿固結(jié)成一整體，每組4個試件。加速磨光機的道路輪在試樣表面以640±10r/min的速度旋轉(zhuǎn)，先用30號金剛砂水磨3h，再用280號金剛砂水磨3h，用擺式摩擦系數(shù)儀測定摩擦系數(shù)值，經(jīng)換算后得磨光值（詳見試驗部分）。集料的磨光值越高，表示抗滑性能越好。高速公路和一級公路的集料磨光值要求不小于42，普通公路不小于35。玄武巖、安山巖、砂巖和花崗巖的磨光值一般較高。幾種常用集料的磨光值列于表4-9。表4-9常用巖石的磨光值巖石名稱石灰?guī)r角頁巖斑巖石英巖花崗巖玄武巖砂巖磨光值平均值43455658596272范圍30～7040～5043～7145～6745～7045～8160～82四、道路用粗集料沖擊值集料抵抗多次連續(xù)重復(fù)沖擊荷載作用的性能，稱為抗沖擊韌性，常用集料沖擊值（LSV）表示。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)程（JTJ058T0322—2000）的規(guī)定，集料沖擊值的測試是采用方孔篩篩取9.5～13.2mm的試樣m克，裝入金屬盛樣器中，在沖擊值試驗儀中用沖擊錘自380±5mm的高度自由落錘沖擊15次，再用2.36mm的篩篩去被沖碎的細粒，稱量篩余，計作m1，則沖擊值指標(biāo)LSV按下式計算：

（4-4）式中：LSV——集料的沖擊值（%）；m——原試樣重量（g）；m1——試驗后通過2.36mm的試樣重量（g）。集料的沖擊值越大，表明集料的抗沖擊性能越差。高速公路和一級公路的值要求不大于28%，普通公路不大于30%。五、道路用粗集料磨耗值集料磨耗值用于評定抗滑表層的集料抵抗車輪撞擊及磨耗的能力。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)程（JTJ058T0323—2000）的規(guī)定，集料磨耗值采用道瑞磨耗機測定。將10～15mm的石子單層緊排于兩個試模內(nèi)（每個試模內(nèi)不少于24粒），用環(huán)氧樹脂砂漿固結(jié)成一整體，用石英砂磨料在磨盤上磨500轉(zhuǎn)，稱取磨耗前后的試樣重量，按下式計算集料的磨耗值。

（4-5）式中：AAV——集料道瑞磨耗值；m0——磨耗前試件的重量（g）；m1——磨耗后試件的重量（g）；——集料飽和面干密度（g/cm3）。集料磨耗值越高，表示集料的耐磨性越差。高速公路和一級公路抗滑面層用集料的磨耗值不大于14，普通公路不大于16。六、道路用集料磨耗性磨耗性是石料抵抗撞擊、剪切和摩擦等綜合作用的性能。常用洛杉機法磨耗試驗（JTJ058T0317—2000）和狄法爾法磨耗試驗（礫石JTJ058T0318—1994，碎石JTJ058T0319—1994）兩種方法（詳見試驗部分），用磨耗損失大小評價石料的抗磨耗性。磨耗損失按下式計算：

（4-6）式中：Q——石料的磨耗率（%）；m0——試驗前石料的重量（g）；m1——試驗后石料在1.7mm（方孔篩）或2.0mm（圓孔篩）上的重量（g）。石料的磨耗率越大，表示石料的耐磨性能越差。七、道路用石料耐候性用于道路與橋梁工程的石料抵抗大氣自然因素作用的能力稱為耐候性。道路與橋梁工程由于都是暴露于大自然中無遮蓋的建筑物，長期受到各種自然因素的作用。如溫度升降引起的溫度應(yīng)力作用；干濕循環(huán)引起的風(fēng)化作用；冰凍引起的膨脹破壞作用等等。其力學(xué)性能將逐漸下降。通常用抗凍性和堅固性兩項指標(biāo)來衡量石料的耐候性優(yōu)劣。對于用于橋梁工程的石料，當(dāng)月平均氣溫低于－10℃時，抗凍性試驗必須合格，其中耐凍系數(shù)（凍融循環(huán)前后飽水抗壓強度比）必須大于0.75。八、道路用石料的技術(shù)要求道路工程用石料根據(jù)造巖礦物的成分、含量以及組織結(jié)構(gòu)分為四大巖類：Ⅰ.巖漿巖類：如花崗巖、正長巖、輝長巖、輝綠巖、閃長巖、橄欖巖、玄武巖、安山巖、流紋巖等。Ⅱ.石灰?guī)r類：石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r等。Ⅲ.砂巖和片麻巖類：石英巖、砂巖、片麻巖、石英片麻巖等。Ⅳ.礫石類。根據(jù)石料的飽水抗壓強度和磨耗率，各巖石類分為四個等級：1級：最堅硬的巖石；2級：堅硬的巖石；3級：中等強度的巖石；基礎(chǔ)或地面等的墊層、無配筋的大體積結(jié)構(gòu)（擋土墻、基礎(chǔ)等）或配筋稀疏的結(jié)構(gòu)10～30板、梁和大型及中型截面的柱子等30～50配筋密列的結(jié)構(gòu)（薄壁、斗倉、簡倉、細柱等）50～70配筋特密的結(jié)構(gòu)70～903．影響和易性的主要因素。（1）單位用水量單位用水量是混凝土流動性的決定因素。用水量增大，流動性隨之增大。但用水量大帶來的不利影響是保水性和粘聚性變差，易產(chǎn)生泌水分層離析，從而影響混凝土的勻質(zhì)性、強度和耐久性。大量的實驗研究證明在原材料品質(zhì)一定的條件下，單位用水量一旦選定，單位水泥用量增減50～100kg/m3，混凝土的流動性基本保持不變，這一規(guī)律稱為固定用水量定則。這一定則對普通混凝土的配合比設(shè)計帶來極大便利，即可通過固定用水量保證混凝土坍落度的同時，調(diào)整水泥用量，即調(diào)整水灰比，來滿足強度和耐久性要求。在進行混凝土配合比設(shè)計時，單位用水量可根據(jù)施工要求的坍落度和粗骨料的種類、規(guī)格，根據(jù)JGJ55-2000《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》按表4-12選用，再通過試配調(diào)整，最終確定單位用水量。表4-12混凝土單位用水量選用表項目指標(biāo)卵石最大粒徑（mm）碎石最大粒徑（mm）102031.540162031.540坍落度（mm）10～3019017016015020018517516535～5020018017016021019518517555～7021019018017022020519518575～90215195185175230215205195維勃稠度（s）16～20175160-145180170-15511～15180165-150185175-1605～10185170-155190180-165注：1.本表用水量系采用中砂時的平均取值，如采用細砂，每立方米混凝土用水量可增加5～10kg，采用粗砂時則可減少5～10kg。2.摻用各種外加劑或摻合料時，可相應(yīng)增減用水量。3.本表不適用于水灰比小于0.4時的混凝土以及采用特殊成型工藝的混凝土。（2）漿骨比漿骨比指水泥漿用量與砂石用量之比值。在混凝土凝結(jié)硬化之前，水泥漿主要賦予流動性；在混凝土凝結(jié)硬化以后，主要賦予粘結(jié)強度。在水灰比一定的前提下，漿骨比越大，即水泥漿量越大，混凝土流動性越大。通過調(diào)整漿骨比大小，既可以滿足流動性要求，又能保證良好的粘聚性和保水性。漿骨比不宜太大，否則易產(chǎn)生流漿現(xiàn)象，使粘聚性下降。漿骨比也不宜太小，否則因骨料間缺少粘結(jié)體，拌合物易發(fā)生崩塌現(xiàn)象。因此，合理的漿骨比是混凝土拌合物和易性的良好保證。（3）水灰比水灰比即水用量與水泥用量之比。在水泥用量和骨料用量不變的情況下，水灰比增大，相當(dāng)于單位用水量增大，水泥漿很稀，拌合物流動性也隨之增大，反之亦然。用水量增大帶來的負面影響是嚴(yán)重降低混凝土的保水性，增大泌水，同時使粘聚性也下降。但水灰比也不宜太小，否則因流動性過低影響混凝土振搗密實，易產(chǎn)生麻面和空洞。合理的水灰比是混凝土拌合物流動性、保水性和粘聚性的良好保證。（4）砂率砂率是指砂子占砂石總重量的百分率，表達式為：

（4-7）式中：——砂率；S——砂子用量（kg）；G——石子用量（kg）。砂率對和易性的影響非常顯著。①對流動性的影響。在水泥用量和水灰比一定的條件下，由于砂子與水泥漿組成的砂漿在粗骨料間起到潤滑和輥珠作用，可以減小粗骨料間的摩擦力，所以在一定范圍內(nèi)，隨砂率增大，混凝土流動性增大。另一方面，由于砂子的比表面積比粗骨料大，隨著砂率增加，粗細骨料的總表積增大，在水泥漿用量一定的條件下，骨料表面包裹的漿量減薄，潤滑作用下降，使混凝土流動性降低。所以砂率超過一定范圍，流動性隨砂率增加而下降，見圖4-7a。圖4-7砂率與混凝土流動性和水泥用量的關(guān)系②對粘聚性和保水性的影響。砂率減小，混凝土的粘聚性和保水性均下降，易產(chǎn)生泌水、離析和流漿現(xiàn)象。砂率增大，粘聚性和保水性增加。但砂率過大，當(dāng)水泥漿不足以包裹骨料表面時，則粘聚性反而下降。③合理砂率的確定。合理砂率是指砂子填滿石子空隙并有一定的富余量，能在石子間形成一定厚度的砂漿層，以減少粗骨料間的摩擦阻力，使混凝土流動性達最大值?；蛘咴诒３至鲃有圆蛔兊那闆r下，使水泥漿用量達最小值。如圖4-7b。合理砂率的確定可根據(jù)上述兩原則通過試驗確定。在大型混凝土工程中經(jīng)常采用。對普通混凝土工程可根據(jù)經(jīng)驗或根據(jù)JGJ55參照表4-13選用。表4-13混凝土砂率選用表水灰比（W/C）卵石最大粒徑（mm）碎石最大粒徑（mm）1020401620400.4026～3225～3124～3030～3529～3427～32注：①表中數(shù)值系中砂的選用砂率。對細砂或粗砂，可相應(yīng)地減少或增大砂率；②本砂率適用于坍落度為10～60mm的混凝土。坍落度如大于60mm或小于10mm時，應(yīng)相應(yīng)增大或減小砂率；按每增大20mm，砂率增大1%的幅度予以調(diào)整。③只用一個單粒級粗骨料配制混凝土?xí)r，砂率值應(yīng)適當(dāng)增大；④摻有各種外加劑或摻合料時，其合理砂率值應(yīng)經(jīng)試驗或參照其他有關(guān)規(guī)定選用；⑤對薄壁構(gòu)件砂率取偏大值。（5）水泥品種及細度水泥品種不同時，達到相同流動性的需水量往往不同，從而影響混凝土流動性。另一方面，不同水泥品種對水的吸附作用往往不等，從而影響混凝土的保水性和粘聚性。如火山灰水泥、礦渣水泥配制的混凝土流動性比普通水泥小。在流動性相同的情況下，礦渣水泥的保水性能較差，粘聚性也較差。同品種水泥越細，流動性越差，但粘聚性和保水性越好。（6）骨料的品種和粗細程度卵石表面光滑，碎石粗糙且多棱角，因此卵石配制的混凝土流動性較好，但粘聚性和保水性則相對較差。河砂與山砂的差異與上述相似。對級配符合要求的砂石料來說，粗骨料粒徑越大，砂子的細度模數(shù)越大，則流動性越大，但粘聚性和保水性有所下降，特別是砂的粗細，在砂率不變的情況下，影響更加顯著。（7）外加劑改善混凝土和易性的外加劑主要有減水劑和引氣劑。它們能使混凝土在不增加用水量的條件下增加流動性，并具有良好的粘聚性和保水性。詳見第五節(jié)。（8）時間、氣候條件隨著水泥水化和水分蒸發(fā)，混凝土的流動性將隨著時間的延長而下降。氣溫高、濕度小、風(fēng)速大將加速流動性的損失。4．混凝土和易性的調(diào)整和改善措施（1）當(dāng)混凝土流動性小于設(shè)計要求時，為了保證混凝土的強度和耐久性，不能單獨加水，必須保持水灰比不變，增加水泥漿用量。但水泥漿用量過多，則混凝土成本提高，且將增大混凝土的收縮和水化熱等?；炷恋恼尘坌院捅Ｋ砸部赡芟陆?。（2）當(dāng)坍落度大于設(shè)計要求時，可在保持砂率不變的前提下，增加砂石用量。實際上相當(dāng)于減少水泥漿數(shù)量。（3）改善骨料級配，既可增加混凝土流動性，也能改善粘聚性和保水性。但骨料占混凝土用量的75%左右，實際操作難度往往較大。（4）摻減水劑或引氣劑，是改善混凝土和易性的最有效措施。（5）盡可能選用最優(yōu)砂率。當(dāng)粘聚性不足時可適當(dāng)增大砂率。（二）混凝土的凝結(jié)時間