关于细集料砂当量试验与指标的探讨

中国公路学会２００１年学术交流论丈集公路工租篇关于细集料砂当量试验与指标的探讨黄颂昌　　　　徐剑秦永春０００８８（交通部公路科学研究所北京１摘要：论述了砂当Ａ试验的重要意义，通过一系列砂当量试脸，验证．１－砂当量指标用于细集料洁净程度评价的有效性。指出了砂当ｔ试验中应注意的问题，提出了砂当量技术要求的建议。美铃词：砂当Ａ细集料１．概述矿料是沥青混合料的重要组成部分，其重量占沥青混合料总重盘的９０％以上，其中细　　　　集料占了相当比例，细集料的洁净程度将直接关系到沥青与集料的裹附情况和粘聚力，显著影响沥青混合料的路用性能。为此。我国现行的《公路沥青路面施工技术规范》０７３０３２－９４）中对细集料提出了砂当量的要求，规定沥青面层用细集料砂当量ＳＥ，高速公路和一级公路不小于６０％，其它公路不小于５０％ｅ《公路工程集料试验规程》（！Ｔ７０５８－２０００）中也有详尽的砂当ｔ试脸方法。尽管施工规范中对细集料提出了砂当量的技术要求。但是，　　　　由于在注中说明了砂当量试验有困难时可以用水洗法代替（仅适用于天然砂），使得砂当量方法无法在公路部门得到推广，绝大多数工程单位，甚至部分科研、设计部门均对该试验方法不够了解，对砂当量指标的愈义认识不够。我国历来是以水洗法中小于０．　　　　０７５ｍｍ的部分作为细集料的含泥量，实际上这个定义是不正确的。因为用水冲掉的０．０７５ｍｍ以下部分，不仅有土，还有相当一部分的是细砂或石粉。特别是对于０．０７５ｍｍ以下含量较高的石屑，水洗法是行不通的，在砂当里试验得不到应用和推广的情况下，我们便无法对石屑的洁净程度进行有效的检铡和评价，而我国公路工程用集料中，石屑的质量又恰恰是最差、最不稳定和最需要严格控制的。砂当量试脸是将１　　２０ｇ细集料倒入如图１所示的试筒中，经冲洗液冲洗、机械展荡并静置２０分钟后，侧得试筒中的砂柱．Ｉ砂当盈侧试示宜圈冲洗液是按一定浓度配高ｈ２和砂、土柱的总高ｈ，，以ｌ００　ｘ　ｈ２／　ｈ．作为细集料的砂当量值。成的甘油和抓化钙的水溶液，它起到了“放大”和“稳定”的作用，一方面它可以将土粒溶涨，另一方面又可以使溶涨的土颗粒悬浮在比重较大的冲洗液中，产生明显的砂一土界面，因此可以有效地描述细集料中的含土量。笔者通过一系列砂当量试验。验证了该指标用于细集料洁净程度评价的有效性．同时　　　　也提出了试验操作和技术要求的提出中应该注意的问题。２．试验方案　　　　试验选用的三种玄武岩石料分别取自山东、河北等地，在此分别以料Ａ、料Ｂ、料Ｃ表示，其中料Ａ、料Ｂ的级配如表１所示。符合稀浆封层ＩＩＩ型级配的要求。在不改变集料级配的前提下，将。．　　０７５ｍｍ以下部分以不同的比例用土代替。从而实现集料砂当量的变化。试验用土取自宁夏。砂当量试验严格按照《公路工程集料试验规程》中国公路学会２００１年学术交流论文集公路工程篇（ＪＴＪ０５８－２０００）中的有关规定进行。衰１筛孔（ｍｍ）｝９．５４．７５２．３６一０．６级配范围（％）｝｝１００，（卜，。一０．３｝０．１５｝０．０料Ａ级配（％）一｝１００”｝１一４｝Ｌ１８｝｝１２－２５｝１７－１８７５５５４－７。一｝｝一２８３１－５０｝｝一１９－３４｝｝５－１５料Ｂ级配（％夕１００７５．８｛１５９．２｝２８１｝１６｝１３｝ｔｏＪ９．９３５．６１君」１０夕６３，试验结果试验结果如图２、３所示。　　　　８９０月士１号土Ｏ２号土Ｊｎ〕Ｓ卜日１竺６０｝、．－川卜－料Ｂ工了八Ｕ一料Ａ６八姻Ｕ‘Ｊｎ曰细＼、＼月冰赴气ｎ）５０＼　　　　阅ｑｏ－们丈曰翻、门乙ｎ伯３０２０，．上ｎ１００‘．一一六％）０了‘气　口、、．夕　Ｏ０　　　　１　　２　　３　　４　　５　　６　　７　　８２　　　　　４　　　　　６　〕．王　２号土占细集料的重ｔ百分比　　外加土占细集料的重ｔ百分比　　圈２不同的土对同一集料砂当盆的月晌圈３同一种土对不同鑫料砂当吸的形确衰２圈２、３中曲幼幼性回归的相关系．　Ｒ＇及今盆ｋ，．位ｋａ｝相关系数Ｒ＇料Ａ－１号土５．２７８４８２．２１４众９８３７料Ａ－２号土｝料Ｂ－２号土｝｝６．１１２．３４３５８１｝｝８８０．３．６３９８６３｝０．｝０．９９９９４３９８从图２，　　　　　３中可以看出，砂当量随着细集料含土率的增大而呈线性降低趋势，细集料砂当量与含土率的关系可以用以下公式表示：ＳＥ＝衣・Ｔ＋ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１．１）　　　　　　　　ＳＥ一砂当量（％）Ｋ，　ａ一与土、集料等有关的系数Ｔ－集料含土率（％）按照公式１．　１将图中曲线进行线性回归，回归公式的相关系数俨及参数ｋ，　ａ值如表２所示。从表２中可以看出，三个囱归公式的相关系数Ｒ＇均大于０．９８，即集料砂当ｉｔ与含土率有良好的线性关系。从图２中可以看出，外加土量从０９　　　　６增至３％，　１号土和２号土使料Ａ砂当Ａ从８０％分别降至６６％和６２％，得出的回归曲线斜率分别为５．２７８４和６．２４３８，即不同的土对集料砂当量的影响程度是不相同的。从图３中可以看出，２号土的掺加量从既增至３％．可以使料Ａ的砂当量从８０％降至６６９６，而使料Ｂ的砂当量从８３％降至４９９６（达不到规范的要求值），即同一种士对不同集料的砂当ｔ的影响程度也是不同的。从图２，　３中还可以看出，含土率的小幅变化便可以引起砂当量的显著变动，即砂当ｔ指标可以对含土童起“放大”作用，能有效反映细集料的含土量的多少。而反过来说，要想提高集料砂当量，并不会加大多少工作量，只要在石料开采时将“山皮”除掉，将料堆放在铺装过的地面上．便可取得满意的效果。４．砂当，试验应该注意的问皿从以上的试验中可以看出，集料砂当ｔ与含土率密切相关。集料中的土主要存在于　　　　０．　０７５ｍｍ以下部分（大一点的土块经浏洗液侧洗后也多能通过０．　０７５ｍｍ筛），那么集料级配中０．０７５二以下的含量便可能会影响砂当量试验结果，为此，笔者将料Ｃ配成如表３所示的粗、中、细三种级配（０．０７５．通过率均为１２％）。然后又将中级配的０．　０７５．通过率分一一‘．．．．．．．．，目．．．吕９　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中国公路学会２００１年学术交流论文集公路工程篇为１２％，　１０％，　６％，　６％四种情况。同一种级配的石料又分为较干净的情况〔无外加土）和较脏的情况（（０．０７５以下有３０％的外加土）分别进行砂当量的对比试验。衰３试触晰用集料Ｃ的扭配　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　筛孔（ｍｍ）级配范围（％）｝９．５１００１００１００１００４．５７７０－９０｝２．３６一｛０．６｝１．１８｝４５－７０３１０．３１２－２５ｌ７粗级配（％）中级配（％）细级配〔％）３５７１　　　　　　！Ｉ５１７６！５８一｝３８８５２８－５０｛｝１９－３４３２３４０．１５７－１８１４一｝０．０７５５－１５１２６５４０１８２０一｝１６１８｝｝一１２１２　　所得试验结果如表４和图４所示。从表４中可以看出，０．　　　　　０７５ｍｍ通过率相同（均为１２％）的粗、中、细三种级配，无论集料干净与否，砂当量均无明显差异，这是由于０．　０７５ｍｍ通过率相同，集料的含土量也基本衰４砂当扭位抽集料口配的变化（氏。７自．通过率不交）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　试样分类砂当Ｉ　ＳＥ（％）无外加土时０．　０７５ｍｍ以下有３０％的Ｉ号土时６５．０粗级配中级配细级配３４．３３６．１３７．６６６．７６７．１相同的原因。在０．０７５ｍｍ通过率不变的情况下，４．　７５ｍｍ通过率低一些，砂当量数值相对也要低一点，这是由于０．　０７５ｍ以下部分在细集料中占的比例会随着４．　７５ｍｍ通过率的降低而有所增大，从而使含土率也略微变大的原因。但是对于０．０７５ｍｍ通过率不断变化的中级配．情况就不同了。从图４中可以看出，在　　　　集料相对较干净的时候，砂当量数值随。０７５。通过率变化而变化的幅度很小，而对于集料较脏的情况（０．０７５以下有３０％的Ｉ号土），０．　０７５ｍｍ通过率从１２％降至６％，砂当量从３１．６％增至５０．５％，增大了１８．９－，一石料较脏的情况－．卜－石料较干净的悄况匕ｄｎ‘Ｊ卜Ｕ５０比曰八日５０扣‘『了６１朽匕ＪＵＪ通』五Ｊ，口勺」个百分点，变化十分显著。这是由于集料较干净时，０．　０７５ｍｍ以下部分本身就没有多少土，因此该粒径部分多一点还是少一点都不会引起含土率的显著变化，砂当量自圳翻公叭＼｛、＼＿卜、、喻然也变化不明显；而集料较脏时。０．　０７５Ｆ＝以下部分含土较多。该部分用量的变化而０１５ｍｍ月过率的交化趁势导致的细集料含土率的变化相对较大，从．４砂当注妇口砚中０．而引起砂当量的显著变化。因此，保证级配集料的取样符合设计级配是十分重要的。因取样不均匀造成的试样级配　　　　的变化会显著影响试验结果，集料越不洁净，影响的程度也就越大。而由于一个砂当量试样只有１２０ｇ，这么小的用量是很难保证取样均匀的，因此建议将集料过筛，然后复配成符合设计级配的１２０ｇ样品用于试验，否则很难保证试验结果的可信性。不同级配细集料间的砂当量值是没有可比性的。５砂当量指标要求值的探讨　　　　混合料的路用性能与集料整体的含土率密切相关，因此，笔者认为砂当量指标应该分为两种，第一种是针对级配集料中的细集料部分提出的，第二种是针对细集料的某一档〔如石屑、天然砂）单独提出的。如果级配料中各档细集料的砂当且满足要求，便可以直接使用，否则应将其配成设计级配后对其中的细料部分进行砂当量检测，符合相应砂当量要求的仍然可以使用。不符合要求的则必须换料。由于砂当量反映的仪仅是土占级配料中４．　　　　　７５ｍ筛下韶分的比例．因此存确宁贫一种ＰＬ９０中国公路学会２００１年学术来述些选公路工租篇当量指标的要求值时还应考虑集料中细料比例的问题。例如，微表处集料的４．　７５ｍ通过率高达９０％＾－１００％　（ＩＩ型），因此细集料含土率的变化可以显著影响集料整体含土量的多少：而对于中粒式沥青混凝土。４．　７５ｍｍ通过率只有３８％－５８％　（ＡＣ－２０１）．　２６％－４５％　（ＡＣ－２０ＩＩ），细集料比例相对较小，即便是细集料砂当量略微低一点，集料整体的含土量不会增加太多。即集料中的细料比例较大时，砂当量指标应定高一些，而细料比例小的．砂当ｔ指标的要求值也可适当放宽。６．结论通过以上的砂当量试验，可以得出以下结论：　　　　（１）砂当量指标可以有效地反映细集料的含土率，是评价集料洁净程度的有效方法。　　　　（２）提高沫料的砂当量不会加大多少工作量，只要在石料开采时将“山皮”除掉，将　　　　料堆放在干净的水泥地面上，便会取得满意的效果。　　　　　　　　（３）砂当量指标应该分为两种，第一种是针对级配集料中的细集料部分提出的，第二　　　　　　　　　　　　　　种是针对细集料的各组成部分（如石屑、天然砂）单独提出的。（４）针对级配集料进行的砂当最试验，试样应是将集料过筛后复配成符合设计级配的　　　　１　　　　　　　　２０ｇ样品，直接取样会造成较大的试验误差，集料越脏，可能造成的误差越大・　　　　（５）第一类砂当量指标在根据集料不同的使用要求加以确定的同时，还应根据集料级配的不同而区别对待。细集料比例较大的（如微表处混合料），砂当量要求应适　　　　　　　　当提高，而细料比例较小的〔如粗粒式沥青混凝土），砂当量指标可适当放宽。　　　　　　　　我国目前已大量采用进口沥青、进口施工设备，而沥青路面质量和使用寿命却仍然落　　　　后于国外，特别是稀浆封层的质量更差，出现了当年修当年坏的情况。这除了我国工程管理水平相对落后和气候条件较为严酷的原因之外，集料的质量可能也是一个十分关键的因素。广大道路工作者也已经开始认识到砂当量指标的重要性，该指标也将作为集料的技术要求列入公路工程的强制性条款中，因此。正确理解和使用这一指标是十分重要的。参考文献１．交通部．公路沥青路面施工技术规范（ＪＴＪ０５２－２０００）．北京，人民交通出版社，２０００年２交通部．公路工程集料试验规程（ＪＴＪ０５２－２０００）北京：人民交通出版社．２０００年３．建设部路面稀浆封层施工规范（ＣＪＪ　６６－９５）．北京：中国建筑工业出版社，１９９６年一　　　　一一