粗骨料压碎值试验检测

粗骨料压碎值试验检测技术规程

1 检测项目

粗骨料压碎值试验旨在测定粗骨料抵抗压碎的能力，是评价石料力学性质的重要指标。其核心原理是将一定质量的风干骨料装入一个特定的圆柱形压碎值测定筒内，通过压力机在规定的加载时间内施加一定的荷载，然后测定被压碎细料（通过特定孔径筛）的质量占试样总质量的百分比，即压碎值指标。该值越小，表明骨料抵抗压碎的能力越强。

根据应用领域和具体需求，粗骨料压碎值的检测方法主要分为以下几种：

1.1 标准压碎值试验
这是最通用的检测方法，适用于各类工程中对粗骨料基本力学性能的评定。它将规定粒径（通常为10 mm～20 mm）的试样分三层装入压碎值测定筒，每层用夯击棒捣实25次，装料总深度为100 mm。将装有试样的测定筒置于压力机上，在3～5分钟内均匀加载至400 kN，稳定5秒后卸载。取出试样过2.36 mm（或1.7 mm，根据标准不同）标准筛，称量通过筛孔的细料质量，计算其与试样总质量的百分比，即为压碎值。

1.2 不同粒径范围的压碎值试验
部分标准或特殊工程需要评估特定粒径范围骨料的抗压碎能力。试样粒径可能采用9.5 mm～13.2 mm，或13.2 mm～16 mm等不同规格。其试验原理与标准试验一致，但需根据粒径大小，调整测定筒的规格、试样质量及加载荷载。例如，当采用较小粒径的试样时，可能会使用尺寸较小的测定筒，并相应降低加载荷载，以确保试验的区分度和准确性。其核心原理依然是测定特定条件下骨料被压碎后通过规定筛孔的细料比例。

1.3 高温压碎值试验
用于评价骨料在高温环境下的力学性能稳定性，对于道路工程，特别是沥青路面高温抗车辙能力的评估具有重要意义。试验原理与标准压碎值试验基本相同，但需将试样在设定的高温（如60℃、150℃等）条件下恒温一定时间（通常为4-6小时），然后在规定时间内完成加热状态下的压碎试验，计算其压碎值。该试验能更真实地模拟路面在夏季高温时所处的服役状态。

1.4 饱水压碎值试验
用于评价骨料在水软化作用后的抗压碎能力，对于水工建筑、桥墩、港口码头等长期处于潮湿环境或水位变化区域的混凝土工程尤为重要。试验原理是将试样在水中浸泡规定时间（如24小时或48小时），使其充分吸水饱和，取出后拭去表面明水，再进行压碎值测定。通过与干燥状态下的压碎值对比，可以评估骨料的水稳定性。

1.5 压碎后软弱颗粒含量测定
该试验并非直接测定压碎值，而是将压碎值试验作为一种预处理手段。先将粗骨料进行压碎，然后从压碎后的混合料中，人工挑出或通过特定方法识别出被压碎或破坏的软弱颗粒、风化颗粒，计算其占原始试样总质量的百分比。这种方法可以更直观地评估骨料中劣质成分的比例。

2 检测范围

粗骨料压碎值试验广泛应用于以下领域：

2.1 建筑工程
用于配制各类混凝土，包括基础、梁、柱、楼板等承重结构。检测结果用于控制混凝土强度，确保建筑结构的安全性和耐久性。

2.2 道路与桥梁工程
用于沥青混合料和水泥混凝土路面、桥涵及其他附属设施。粗骨料的压碎值直接影响路面的抗车辙能力、耐磨性和整体使用寿命。在沥青路面规范中，对于表面层、中下面层及不同交通等级的道路，对粗骨料压碎值有严格的限值要求。

2.3 铁路工程
用作铁路道砟，以及铁路桥梁、隧道、路基等混凝土结构的骨料。道砟需要承受列车荷载的反复冲击和挤压，对其压碎值有极高的要求。

2.4 水利水电工程
用于大坝、水电站、泄洪设施、渠道等水工建筑物。这些结构长期承受水压、冲刷和冻融循环，要求骨料不仅压碎值低，还需有良好的水稳定性和耐久性。

2.5 港口与海洋工程
用于码头、防波堤、海上平台等。这些结构长期受海水侵蚀和波浪冲击，对骨料的抗压碎、抗腐蚀性能要求严格。

2.6 机场工程
用于机场跑道、停机坪的道面混凝土。跑道需承受飞机起降的巨大冲击荷载，对道面材料的力学性能要求极高，粗骨料的压碎值是关键控制指标之一。

2.7 预制构件生产
用于生产各种混凝土预制构件，如管桩、桥梁构件、预制板、轨枕等。压碎值指标直接影响预制构件的出厂质量和服役性能。

2.8 原材料质量控制与地质勘探
在采石场、骨料生产厂家进行原料质量控制，指导生产；在地质勘探中，通过压碎值试验初步评估岩石的强度和风化程度。

3 检测标准

粗骨料压碎值试验遵循国内外相关标准规范，不同国家和行业标准在试样粒径、筛孔尺寸、加载荷载等方面存在细微差异。

3.1 中国国家标准 (GB)

• GB/T 14685-2022《建设用卵石、碎石》：这是中国建筑用粗骨料的主要产品标准，其中规定了压碎值指标的试验方法（通常参照GB/T 14684的附录）和技术要求。

• GB/T 14684-2022《建设用砂》：其相关附录中可能涉及粗骨料压碎值的测定方法，或与GB/T 14685配套使用。

• GB/T 50123-2019《土工试验方法标准》：在涉及粗粒土的章节中，可能包含类似原理的破碎试验方法。

3.2 中国行业标准

• 公路工程 (JTG)

  • JTG E42-2005《公路工程集料试验规程》：其中的 T 0316-2005《粗集料压碎值试验》 是道路行业最常用的标准。该方法采用粒径10 mm～20 mm试样，加载400 kN，过2.36 mm筛。

• 铁路工程 (TB)

  • TB/T 2321-2019《铁路碎石道砟》：该标准规定了铁路道砟的压碎值试验方法，其试样粒径、加载方式与普通建筑用骨料有所不同，以模拟道砟的实际受力状态。

• 水运工程 (JTS)

  • JTS/T 236-2021《水运工程混凝土试验检测技术规范》：其中包含适用于水工混凝土粗骨料的压碎值试验方法。

3.3 国际标准

• 美国材料与试验协会标准 (ASTM)

  • ASTM C131/C131M - 20《Standard Test Method for Resistance to Degradation of Small-Size Coarse Aggregate by Abrasion and Impact in the Los Angeles Machine》：虽然主要针对洛杉矶磨耗试验，但部分应用中会结合压碎值概念进行评价。

  • ASTM C535 - 16《Standard Test Method for Resistance to Degradation of Large-Size Coarse Aggregate by Abrasion and Impact in the Los Angeles Machine》：同上。

  • 实际上，ASTM体系中与压碎值更直接对应的是用于评估细骨料和粗骨料中软弱颗粒的试验，或者通过特定装置进行单轴压缩的破碎力试验。对于粗骨料的“压碎值”，其概念与英标更为接近。

• 英国标准 (BS) 与欧洲标准 (EN)

  • BS 812-110:1990《Testing aggregates. Methods for determination of aggregate crushing value (ACV)》：这是国际上广泛采用的粗骨料压碎值试验方法标准。该方法要求试样通过14 mm筛，留在10 mm筛上，装入特定尺寸的压碎值测定筒，在10分钟内加载至400 kN，然后通过2.36 mm筛计算压碎值。

  • EN 1097-2:2020《Tests for mechanical and physical properties of aggregates - Part 2: Methods for the determination of resistance to fragmentation》：该欧洲标准整合了多种评价骨料抗破碎能力的方法，包括类似ACV的试验，以及洛杉矶磨耗试验等。

3.4 国际标准化组织标准 (ISO)

• ISO 20290-3:2019《Aggregates for concrete — Test methods for mechanical and physical properties — Part 3: Determination of aggregate crushing value (ACV)》：该标准提供了混凝土用骨料压碎值的测定方法，与BS 812-110有相似之处。

4 检测仪器

进行粗骨料压碎值试验所需的主要仪器设备及其功能如下：

4.1 压碎值测定仪 (或称压碎值试验筒)

• 功能：提供一个标准化的刚性容器，用于盛装并限制骨料试样，确保在施加压力时，试样在侧限条件下被均匀压缩和破碎。

• 组成：通常由一个圆形钢筒、一个底部的垫板和一个可滑入钢筒内部的加压头组成。钢筒和加压头需由经过热处理的优质钢材制成，具有足够的硬度和刚度，内壁需经过精加工，确保尺寸精度和光洁度。不同标准规定的测定筒尺寸略有差异（如内径、高度等）。

4.2 压力试验机 (或称压力机)

• 功能：提供稳定、可控的垂直压力，并能准确测量和显示施加的荷载值。

• 技术要求：

  • 量程与精度：最大荷载应不小于500 kN，示值相对误差应在±1%以内。

  • 加载控制：应能实现匀速加载，并能控制在规定时间内达到目标荷载（如400 kN）。部分高精度试验机具备伺服控制系统，可实现恒定速率加载。

  • 结构：具有足够大的刚性压板，其尺寸应能完全覆盖压碎值测定仪的加压头和底座。压板表面应平整。

4.3 金属夯击棒 (或称捣棒)

• 功能：用于在试样装入压碎值测定筒时，分层捣实试样，使试样颗粒之间达到规定的密实状态，保证试验结果的可比性。

• 规格：通常为一根圆钢棒，直径约为16 mm，长度约为600 mm，一端为半球形端头。

4.4 试验筛 (或称分析筛)

• 功能：用于制备规定粒径范围的试样，并在试验后分离被压碎的细料。

• 规格要求：需符合相关标准（如GB/T 6005，ISO 3310系列）的要求。

• 必备筛孔尺寸：

  • 制备试样用：通常需要10 mm、20 mm或14 mm、10 mm等孔径的方孔筛。

  • 测定压碎后用：需要2.36 mm（或1.7 mm，取决于采用的标准）孔径的方孔筛，用于筛分被压碎的细颗粒。

  • 也可能需要其他辅助筛，如用于筛除试样中超尺寸或欠尺寸颗粒的筛。

4.5 天平 (或称电子秤)

• 功能：精确称量试样的质量。

• 技术要求：

  • 称量范围应不小于3000 g。

  • 感量（分度值）应达到0.1 g或更高，以确保称量结果的准确性，特别是对于压碎后细料质量的测定。

4.6 烘箱

• 功能：用于干燥试样，排除水分对试验结果的影响。也可用于进行高温压碎值试验时的试样加热和恒温。

• 技术要求：应能自动控制温度，温控范围通常为室温至200℃或更高，控温精度应在±2℃以内。应具备足够的内部空间，并能保证温度均匀。

4.7 其他辅助工具

• 金属托盘或浅盘：用于盛放、混合和筛分试样。

• 毛刷：用于清扫筛网、测定筒等设备。

• 游标卡尺：用于定期检查压碎值测定筒及加压头的尺寸精度。

• 秒表或计时器：用于控制加载时间和恒温时间。

• 恒温水槽（用于饱水试验）：用于浸泡试样，需能控制水温。