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粗集料磨光值试验方法及注意事项
关键字: 粗集料磨光值试验方法及注意事项 日期: 2020-10-7 22:38:57 点击 53471 次
粗集料磨光值试验方法及注意事项


JTG E42—2005《公路工程集料试验规程》----T0321-2005 粗集料磨光值试验

电脑摆式仪 
指针摆式仪 

粗集料磨光值试验方法及注意事项
 
  沥青路面粗集料磨光值试验作为高速公路的必检项目之一,综合反映了石料抵抗轮胎磨光作用的能力,是决定某种集料能否用于抗滑磨耗层的关键指标之一。因此,对沥青路面粗集料磨光值的检测应引起足够的重视。
 
  磨光值的检测具有一定的难度,试验过程繁复且周期较长,现行规程对该项试验的介绍尽管比较详细,但在实际操作过程中,仍然有些环节难以很好地控制,容易出现试验偏差。该文从规范出发,结合大量的磨光值试验,对现行规程某些条款进行详细解读、对中国加速磨光机的改进提出建议并对试验的某些关键因素进行总结,以期为磨光值的准确测量提供一定的指导。
 
一、试验原理、材料及过程
 
  磨光值试验的原理是利用
加速磨光机磨光集料,通过摆式摩擦系数测定仪测定集料的抗滑系数,评价集料的抗滑性能。
 
  根据现行《公路工程集料试验规程》(以下简称《规程》),主要的试验材料如下。
(1) 砂:采用中国
ISO标准砂,取0.3mm以下部分作为试验材料。
(2) 环氧树脂和固化剂:建议采用同一厂家生产的产品配套进行使用,放置在阴凉通风处,且打开之后不宜放置过久。
(3) 
标准试件:一次性使用,建议购买磨光机厂商生产的标准试件。
(4) 集料:选取9.5~13.2mm大小饱满的颗粒,用洁净的水反复冲洗并不断揉搓,以避免集料表面粘着的尘土以及杂质影响集料颗粒与砂浆的粘结性。
 
二、根据现行《规程》,磨光值试验的具体流程可归结为以下几个主要步骤:

  制作试件、加速磨光处理以及磨光值测定等。
1、国内外规程对比:
   为提高试验结果的准确性与可靠性,结合国内现行集料规程与美国规程中对于磨光值试验的规定。
 差别:中国规程与国外规程在试验仪器、试验方法以及试验结果测定3个方面均存在不一致,具体表现在:
 (1)水流量不同:中国水流量的大小为60mL/min,国外水流量的大小为50~75mL/min。中国控制水流量为一恒定值,国外的则为一个范围,在进行试验时,水流量无法始终保持一个恒定的值,国外给出一个范围使试验条件更容易满足,国内亦可给出一个范围值降低试验的难度。
 (2)每种集料试件数不同:中国规程要求每次试验每种集料只装2块试件,国外每次试验则装5块试件。中国的试验方法虽然可保证一次试验测试的集料种类较多,但是不好保证两次试验试件的合格率,容易造成试验的失败,建议每次测试至多两种集料的磨光值,保证在相同的试验条件下获得更加精确的结果。
 (3)校准方法不同:中国对于摆式摩擦系数测定仪的校准方法是当摆从水平位置自由落下并拨动指针后,指针指零,而国外则是在试验之前测试两组校准试件的磨光值是否满足29±1及38±1的要求。国外的方法通过两个控制条件使仪器校准的结果更加准确,中国亦可采用相同或者类似的方法以提高试验的精度。
 
2、排料:
 《规程》中对于排料的要求是“尽量紧密”,但“尽量紧密”是一个很笼统的概念,集料颗粒的紧密程度为多少属于符合标准,现行规程并没有明确的规定。通过试验总结要注意以下几个方面:
(1) 建议放入试模中的集料颗粒数控制在15~18颗之间,避免颗粒间的空隙过大而漏浆,同时将集料颗粒沿车辙的方向紧密摆放,逐行排料,最终形成行、列清晰分明的结构。
(2) 集料颗粒间不得有架空的现象,集料颗粒的高度应高于试模内的台阶,但不可高出试模。使砂浆更好地包裹住集料颗粒,增强砂浆与集料之间的粘结作用,同时试件表面不宜出现凸凹不平的现象。可以看出,通过改良,试件的合格率以及试验的成功率均有大幅的提高。
3、吹砂:
 (1) 吹砂量应适宜,砂的高度应与试模台阶大致平齐。砂过少时,易发生漏浆现象。现行规程中对于漏浆没有作具体的阐述,笔者认为凡严重漏浆的试件均应舍弃。试验结果表明:严重漏浆对试件测定结果影响很大;当砂过多时,环氧树脂砂浆与集料颗粒的接触面变小,使集料颗粒与环氧树脂砂浆粘附得不够紧密,导致试件在加速磨光过程中发生颗粒剥落的现象。
 (2) 不得扰动集料颗粒。集料颗粒受到扰动后会导致砂渗到集料颗粒之下,从而使集料颗粒不再是大面、平面朝下。若有集料颗粒受到扰动,应重新进行排料,并再次进行吹砂。
 (3) 集料颗粒表面不得有砂。因为颗粒表面的砂会减少砂浆与集料颗粒表面的接触面积,使得粘结力降低。另外,在试模台阶上的砂也一定要吹掉,若台阶上残留有砂会增加脱模过程中的阻力,同时导致成型后的试件与道路轮的吻合程度不高。
4、配制、填充环氧树脂砂浆:
 在进行搅拌时要保证环氧树脂与固化剂充分拌和,拌制好的粘结剂呈乳白色。
 粘结剂调配好之后向其中加入干砂,通过试验证明:温度对试件的成型影响较大,尤其是冬天,可以将干砂在烘箱中加热一段时间,然后再加入粘结剂配制砂浆。加热后可以使环氧树脂砂浆流动性更好,且与集料颗粒的粘附性也更好,同时在进行填充环氧树脂砂浆时,不易使砂浆带着集料颗粒运动,出现集料颗粒侧偏的问题。 
 值得注意的是,调配好的砂浆不宜放置过久,应在30min之内填充入试模中,放置过久会导致砂浆出现硬化,致使制备的试件不够均匀平滑。 
 填充环氧树脂砂浆,需要注意:确保试件底面成圆弧状,使试件能够与道路轮贴合,防止在加速磨光过程中由于试件的架空而发生断裂。一般采用热的油灰刀刮去表面多余的集料;在填充环氧树脂砂浆时分两次碾压。先将砂浆比较均匀地填充到试模中,然后用油灰刀从中间向两边碾压,压实之前不要刮去多余的填料,防止环氧树脂砂浆带动集料颗粒使试件底面出现凹凸不平的现象。压实之后,再将油灰刀一侧翘起,压住另一侧慢慢刮动将多余的砂浆刮去。
5、脱模、安装试件:
   尽管在排料之前试模内壁已经涂抹了脱模剂,但是在进行试件脱模时仍然有一定的难度。最好的方法是使试件沿试模的内壁滑出,可以找与试件近似等宽的铁块作为辅助工具,通过敲击铁块使试件滑出。脱模方法改良前后脱模成功率提高25%,达到100%。
   试件脱模后安装时同样需要注意:安装前,一定要把活动盖板卸下来,而不仅是松开。只有卸下活动盖板,才能通过观察试件的位置判断其是否完全嵌入道路轮;如果只是松开活动盖板,试件的具体位置无法确定,很可能试件并未完全卡入道路轮,使试件在加速磨光过程中相互碰撞造成断件;试件与活动盖板之间也应垫上纱布或者抹布,用于缓冲在加速磨光过程中道路轮对试件的冲击作用,同时其还可促使试件更好地固定在道路轮上,防止试件发生相对滑动。
6、测定磨光值:
① 在加速磨光完成后,某些试件会出现集料颗粒剥落现象,关于这种试件是否可用于磨光值的测定,《规程》并未作出明确的规定。
② 这主要取决于集料剥落的位置是否处于摆式摩擦系数测定仪橡胶片摩擦的标距以内。现行规程要求滑溜块在试件上的滑动长度为76mm,当集料剥落的位置不在摩擦标距内时,对粗集料磨光值的测定基本没有影响,其可继续用于磨光值的测定;反之则不可继续使用。
③ 与标距内破损试件的磨光值测试结果相比,标距外破损的试件测试结果更接近于未破损试件的试验结果,验证了该文提出以标距作为判定界限的可靠性。
④ 另外,将试件从道路轮上卸下后,需要将试件表面向下放在18~20的水中浸泡2h,该步骤最好是在加速磨光过程完成后接着进行,目的是使试件完全浸透,若不能立即进行,试件在水中养生的时间需延长。
⑤ 与摆式摩擦系数测定仪配套的橡胶片有两种尺寸:一种橡胶片尺寸为76.2mm×25.4mm×6.35mm,滑动长度为126mm;另一种尺寸为31.75mm×25.4mm×6.35mm,滑动长度为76mm。在测定磨光值时,需选择尺寸相对较小的橡胶片,在读数的时候应读取小度盘的读数,若使用的摆式摩擦系数测定仪没有小度盘,则使用大度盘的读数除以0.6得到试件的磨光值。经过多次试验,记录了不同岩性的集料在分别使用大、小橡胶片测量石料的磨光值。
⑥ 采用大的橡胶片进行测量比采用小橡胶片测量时读数大,且满足上述的规律。
⑦ 在利用摆式摩擦系数测定仪进行测试时,需要注意:为了保证每次试验的条件基本一致,必须保证滑溜块在试件上的滑动长度为76mm;为了模拟路面有水时的状态,必须保证试件表面在试验过程中始终保持湿润;由于每个试件的高度都不太一致,所以每次更换试件进行测量时必须重新调节摆式摩擦系数测定仪摆的高度以校核橡胶片的滑动长度。
 
条文说明
 
① 通过多次试验发现,粗集料磨光值试验结果受很多因素的影响,其中,防止制作的试件出现断裂与剥落是磨光值试验的重点和难点。
② 试验中排料环节应注意佩戴手套,将集料按照次序排列成为行、列清晰分明的结构;
③ 在吹砂环节应保证吹砂量适宜并无多余的砂覆盖在集料上;
④ 在配制砂浆时应注意控制温度,分次碾压砂浆于试模中;
⑤ 在脱模、安装试件时,采用敲击的方式进行脱模,并将活动盖板完全卸下确保试件完全贴合道路轮;
⑥ 在磨光值测试环节,需通过试件破损的位置提前判断其是否可继续用于测试,并在测试时根据试件的高度调节摆锤的高度确保试验条件一致。

 

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