高标号混凝土石灰岩碎石压碎值指标研究报告.doc

广西吉泰公司
高标号混凝土石灰岩碎石压碎值指标研究报告
（初步结论）

2010-05-01

高标号混凝土石灰岩碎石压碎值
指标研究报告（初步结论）

1 概述
粗集料压碎值用于衡量石料在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力，是衡量石料力学性质的指标。JTJ 058--2000((公路工程集料试验规程》(以下简称“旧规程”)粗集料压碎值试验有两个方法标准：一个是用于公路工程水泥混凝土粗集料压碎值试验方法T 0315；另一个是用于公路工程沥青路面及基层中的粗集料压碎值试验方法T 0316。JTGE 42--2005(公路工程集料试验规程》(以下简称“新规程”)将这两个方法合并为一个方法，无论水泥混凝土粗集料还是沥青路面及基层中的粗集料，压碎值试验都按T 0316的规定进行。统一后的水泥混凝土路面用碎石压碎值由关系式，Y=0.8l6X一5换算得到。(其中Y代表水泥混凝土用碎石压碎值，石代表用新规程中T 0316试验方法得出的压碎值。)
在广西壮族自治区南宁地区的岩石多为石灰岩，按新规程中T0316试验方法做出的压碎值按相关关系式y=O.816x一5换算后的压碎值普遍高于旧规程中T0315试验方法做出的压碎值，且大多超出了规范规定的压碎值指标要求，从而限制了南宁外环公路等工程使用当地碎石配制的C40——C55桥涵混凝土。针对南宁外环公路工程中面临的问题，为了指导该工程项目能够使用新规程T0316的试验方法进行水泥混凝土粗集料压碎值的质量检验与评定，有必要参照原关系式的制订方法，建立适合当地片石灰岩岩类的新相关关。

2 压碎值的新旧试验规程试验方法的分析
2.1粗集料压碎值评价原理
一定级配的粗集料在侧壁约束的容器中受到垂直压力荷载在颗粒间传递形成一定的路径。当级配优良时，荷载传递路径分布均匀，粗集料骨架结构稳定；当级配不当时， 荷载传递路径集中，粗集料骨架结构易发生破坏。采用压碎值的试方法评价有利于评价级配粗集料骨架结构性能，通过压碎后筛分得到其压碎值，可以作为评定骨架结构性能的依据。
粗集料压碎值一方面间接的反映了石料的强度，另一方面反映了集料的颗粒形状和粗集料组成的骨架稳定性。
2.2粗集料压碎值坪价方法论述
粗集料压碎值有两种试验方法, 一种是GB/T14685-2001《建筑用卵石、碎石》中规定的，适用于建筑工程中水泥混凝土及其制品用卵石和碎石。另一种是JTG E42-3005《公路工程集料试验规程》中规定的，主要适用于沥青混凝土及路面基层用石料。
2000 年版的《公路工程集料试验规程》由原《公路工程集料试验规程》（JTJ058-94 版）演化而来，94 版的规程中许多内容引自原《水泥混凝土试验规程》、《公路路面基层试验规程》、《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中相关的试验方法。我国加入世贸组织前，本着与国际接轨的原则，对包括国标在内的一系列标准进行了修正。根据“交通部[1997]731 号”文件要求，2000 年版的《公路工程集料试验规程》由交通部公路科学研究所进行修订，主要是将水泥混凝土和沥青路面不同的部分严格区分开来，分别制定出各自标准的试验方法。修改后的《公路工程集料试验规程》2000 年版粗集料压碎值试验有两个方法和标准,一是T0315，用于水泥混凝土粗集料压碎值试验；二是T03l6，用于路面基层、沥青混合料粗集料压碎值试验，体现了将水泥混凝土和沥青路面不同的部分严格区分开来的原则。
2005 年8 月1 日实施的《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）则本着尽可能统一的原则，对碎石压碎值试验方法又做了修改, 废除了T0315，保留了T0316，即由原来的路面用碎石和混凝土用碎石采用不同的试验方法修改为统一采用路面碎石试验方法，全部统一用方孔筛，水泥混凝土碎石的施加荷载也由3～5min 内均匀增至200kN 持荷5s，改为10min 内均匀施加荷载至400kN 持荷5s，因此同一骨料按新方法检测时压碎值的增加是必然的，一般说来，压碎吨位增为2 倍后，压碎值的差别在1.5～1.8 倍左右。从条文说明看，这样做一是为了采用T0316 的方法后石料的压碎值可以拉得更开，这有利于对骨料优中选优；二是压碎值指标对沥青路面及基层的重要性远大于水泥混凝土胶凝材料，因为水泥混凝土中荷载主要由胶凝材料承担。因此，水泥混凝土中使用符合该标准的骨料就显得大材小用了。为解决这一问题，试验规程条文说明中提供了回归关系式，水泥混凝土用碎石压碎值由以下关系式换算得到
Y=0.816x-4.99986，R＝0.9912，n＝15
式中，Y 代表水泥混凝土用碎石压碎值，x 代表用新规程中T0316 试验方法得出的压碎值,0.816 和5.0 是相应的回归系数，回归方程式由北京、河北、内蒙古、陕西、新疆、青海等地的15 个不同样品按不同试验方法所得压碎值对比得到。但我国幅员辽阔，岩石种类和成岩年代相差甚多，这一关系式不可能适用于所有情况。
这里值得一提的是，两种方法的其他试验条件除了试样的规格、确定试样数量的方法、所用试验筛的规格、施加的压力等不同外,还有一点不同,即T0315规定,试验前要先将试样中的针片状颗粒剔除后再进行试验,原因可能是集料中针片状颗粒含量高时,在振动条件下容易密实,会导致压碎值试验结果偏小;而T0316则无此规定。因为桥涵混凝土粗集料压碎值指标是在T0315的试验条件下提出的,若按T0316的方法试验,标准要求过高,于是新规程条文说明给出了解决的办法,引用如下:“2003年颁布的《水泥混凝土路面施工技术规范》中粗集料的压碎值指标是以原T0315 为基准的,在该规范下次修订以前,可采用本方法T0316试验后,利用图0316—2的相关关系式Y = 0. 816x - 5换算得到。”路面水泥混凝土粗集料可用此式换算,那么桥涵水泥混凝土粗集料怎么办,没有说明。
　粗集料的压碎值用于衡量粗集料在逐渐加荷的情况下抵抗破碎的能力,是石料力学性质的指标之一。其于1967 年在英国的BS - 812 材料试验规程中最早出现。试验方法是将一定体积的试样放入内径约150 mm 的试模内,均匀加荷要求在10 min 内将荷载加至约400 、640 kN。不必稳压直接卸去荷载,再用2. 5 mm 的筛子筛取之上的部分最终算出压碎值。原英联邦国家多采用此方法,而美国、日本及大部分欧洲国家不采用压碎值指标作为判定集料力学性能的依据。在我国压碎值指标是判定集料力学性能的重要依据。
　我国《公路工程集料试验规程》(058 —2000)- T0316 近乎照搬了英国的BS —812 材料试验规程中压碎值的试验方法。由于当时我国路面用的集料较粗、粒径较大, (058 - 000) —T0316 选用的粒径为13. 2～16 mm。近年来由于我国高速公路技术日新月异,技术较为成熟,上面层多选用SMA213 、Superpave213 、AC213 等最大粒径为13. 2 mm颗粒的级配类型,因此交通部在2005 年新出版的《公路工程集料试验规程》里将压碎值的试验颗粒粒径改为9. 5～13. 2 mm。原规程中还有一个( T0315) 的压碎值试验方法,是专门针对水泥混凝土用集料而制定的,在2005 版的《公路工程集料试验规程》里已不再使用。但现行国标《建筑用碎石卵石》14685 —2001 依然保留了水泥混凝土压碎值试验方法,其方法来源却无从考证。由于试验规程的变动,对原材料力学性质的要求较为严格。
因此不少项目中依据工程需要，针对本地集料的统计样本，计算出了适应具体工程的相关关系式。本项目应也可借鉴这样的做法，建立适合这一带石灰岩岩类的相关关系式，以新关系式得出的结果来评定桥涵水泥混凝土粗集料压碎值是否合格。
由于新规程中的换算关系式是由北京、河北、内蒙古、陕西、新疆、青海等地的15个产地及不同品种的碎石用新旧规程试验方法得出压碎值结果后，用线性回归方式得出的。并没有具体针对某一种碎石给出结果，更没有对南宁地区的碎石进行试验。因此很有必要将各料场具有代表性的粗集料按新老规程分别进行压碎值试验。

3技术原理和关键
（1）水泥混凝土中碎石与沥青混合料中的碎石作用不同的技术原理。导致压碎值指标对沥青路面及基层的重要性远大于水泥混凝土胶凝材料，因为水泥混凝土中荷载主要由胶凝材料承担。因此，水泥混凝土中使用符合该标准的骨料就显得大材小用了。
（2）经验关系存在局限性的技术原理。两种试验方法的压碎值的转化关系是在一定条件下成立，并不能适用所用地区。各地的碎石强度和性质也不相同，所得两种试验方法的压碎值的转换关系也不同，有必要根据南宁地区及广西石灰岩的性质进行系统的试验研究，得到有地方特色及同一种岩石类型建立转换关系。
（30两种试验方法对同一质量的碎石的结果有非常好的相关性的技术原理。两种方法的试验条件不同但试验原理是一致的，因而评价碎石质量所得结论应一致，所以两种试验方法的结果有非常好的相关性。
4 粗集料在混凝土中的作用
粗集料是混凝土的重要组成部分，在混凝土的整个体积中，粗集料一般占一半左右，所以粗集料在混凝土中占有很重要的地位。最初，人们把粗集料看作是一种惰性材料，借助于水泥浆粘合成一个整体，实际上，粗集料并不是惰性的，它的物理化学性质都会影响混凝土的性能，混凝土是一种复合材料，其性能取决于组分相的性能和它们之间的相互作用。我们知道，混凝土中最薄弱的环节是其界面部分，它在破坏过程中起着最为重要的角色。破坏过程与集料的性能（特别是粗集料）、基体与集料之间强度差异密切相关，集料的类型、强度、形状和表面粗糙度、孔状结构、吸水性、表面粘接强度对高强混凝土、普通混凝土强度均有重要影响，包括收缩性、抗压强度、硬度、断裂能、裂纹类型。
国内外进行了大量的研究工作。目前，国内外研究粗集料在混凝土中所起的作用大致可归纳为以下几点。
4.1粗集料作为刚性骨架对混凝土强度的影响
在普通混凝土的各组成成分中，粗集料的强度一般来说比水泥砂浆高，高达100MPa 甚至更高，其弹性模量也比砂浆的弹性模量高，在混凝土中起着刚性骨架作用，在承受压力荷载时，混凝土内部通过粗集料间的传递力，因此使混凝土强度增高。粗集料的刚性骨架不仅提高了混凝土的强度，还能改善混凝土的变形性能。如果混凝土中水泥砂浆过多，在混凝土中形成较厚的水泥砂浆层，混凝土的强度将大大降低，在承受压力荷载时，其受压破坏一般表征为水泥砂浆层破碎而使混凝土丧失承载能力。
粗集料的种类和特征也影响混凝土的强度，配制高强混凝土必须使用强度和弹性模量高的粗集料，但是强度和弹性模量太高，又会造成混凝土内部产生内应力，引起混凝土强度下降。当混凝土中砂浆层较厚时，由于一般砂浆强度相对较低，在荷载作用下比粗集料易于破坏，所以混凝土强度偏低，此时，粗集料的用量制约着混凝土的强度。粗集料的粒径、级配和形状等也会对混凝土的强度造成影响。混凝土中加入粗集料，使得混凝土砂浆基体与粗集料界面间形成一个结合带，当基体和粗集料的强度都很高且粗集料表面清洁利于粘结时，结合带强度就高，混凝土强度也高。实际上，在普通混凝土中结合带一般比较弱，为混凝土的薄弱环节，会降低混凝土的强度。研究表明，在许多情况下，普通混凝土中基体与粗集料的结合处是混凝土结构中最薄弱的环节。
另外，高强粗集料构成的刚性骨架可以提高混凝土的强度和变形模量，从而减少荷载作用下的变形，使得混凝土比单纯的水泥砂浆具有更高的体积稳定性和更好的耐久性。
4.2 粗集料对混凝土裂缝的引发和阻挡作用
混凝土中合理的粗集料含量能提高混凝土的强度和体积安定性能。大量的试验资料证明，混凝土受压破坏的实质是混凝土材料内部存在结构缺陷(特别是微裂缝)在荷载作用下不断扩展的结果。混凝土中的粗集料既能引发裂缝，又能阻挡裂缝的扩展。由于混凝土配合比中粗集料的含量不合理、混凝土施工工艺的局限以及混凝土的收缩徐变，使混凝土内部在承受荷载以前已存在着内部微裂缝、气泡和粗集料界面水膜蒸发后形成的水穴削弱了粗集料与水泥砂浆的粘结强度，使混凝土内部产生应力集中，当混凝土承受荷载后，这些结构缺陷就会导致混凝土在未达到其强度前即已破坏。
混凝土的收缩应包括两部分：一是水泥水化、凝结过程中体积发生变化，这是不可逆转的；二是混凝土中毛细孔内水的蒸发或吸入，这是可逆的。此外混凝土的徐变收缩可达2000～3000 微应变。由于混凝土的粗集料对混凝土收缩有约束作用，使混凝土的收缩值比水泥砂浆小好几倍(甚至可达10 倍)，因此粗集料产生了拉应力(握裹力)。这种应力的大小和分布，与粗集料和混凝土各自的弹性模量有关；也与粗集料的颗粒粒径[6,7]有关。试验资料表明[8]，在混凝土中的体积发生0.3%的变化，可使混凝土在粗集料界面上产生的拉应力达到13MPa，有关学者认为混凝土的体积变化有可能大于0.3%，而粗集料尺寸一般不会变化，因此普通粗集料对水泥石有一个约束作用，在粗集料的约束作用下，混凝土中产生拉应力可能会引发裂缝的发生。另一方面，当裂缝扩展到粗集料并要通过粗集料时，由于普通粗集料比较密实，裂缝难以通过，裂缝要绕过粗集料必须吸收更多的能量，因此粗集料对裂缝发展又起到阻挡作用。
4.3 粗集料与水化产物之间的作用
粗集料与水泥凝胶实际上也有相互作用，当改变各种粗集料的混合空隙度，造成混凝土体积填充率改变时，以及粗集料表面特性与水泥凝胶粘结力发生变化时，它们也会发生相应的影响，从而对混凝土性能造成影响。
因为粗集料与基体两相界面一般是混凝土中的薄弱环节，混凝土的整体性、渗透性和耐久性往往取决于界面的特性，因此，粗集料表面构造的改善能提高混凝土的强度和耐久性。

5 粗集料对混凝土强度影响的研究现状
5.1粗集料强度对混凝土强度的影响
作为混凝土两种主要构成材料的胶凝材料和粗集料，当胶凝材料的作用已发挥至极限时，粗集料的作用就显得比较重要了，这从配制高强混凝土对粗集料有比较严格的要求可以说明这一点。一般认为粗集料抗压强度应选择为混凝土设计强度的2 倍左右，至少应在1.5 倍以上。对于普通混凝土这是比较容易达到的，而对于高强混凝土，特别是抗压强度超过100MPa 的超高强混凝土，很多粗集料就难以满足了。内维尔认为混凝土的抗压强度不能超过它所用的粗集料的抗压强度太多，并指出粗集料对混凝土强度的影响可能不仅由于粗集料的力学强度，而且在相当程度上还取决于其吸水和粘结特性。
陈肇元研究认为，对于高强混凝土来说，粗集料的性能对混凝土抗压强度及弹性模量起决定性的作用。如果粗集料的强度不足，其他提高混凝土强度的手段，如增加水泥用量、减小水灰比都将起不到多少效果。
但也有人提出，对于强度低于40MPa 的普通混凝土，粗集料的性能一般不会限制混凝土的强度，因为在此范围内，混凝土中最薄弱环节是硬化的水泥浆及其与粗集料之间的过渡区，而不是粗集料本身。对于抗压强度大于40MPa 尤其是大于80MPa 的超高强混凝土，其水灰比特别低（0.2～0.3），已硬化的水泥浆及其过渡区已不再是限制强度的薄弱环节了。此时，粗集料自身的强度及其矿物特征制约混凝土的强度。高强混凝土的粗集料应选用密实坚硬的岩石，采用优质石灰石和辉绿岩比花岗石更有利于混凝土强度，粗集料强度越高，越有利于混凝土强度提高。
戴朝阳通过试验研究，认为无论高强混凝土或是普通混凝土，粗集料种类不同，其力

模量的集料受力时会在集料周围产生应力集中有关，应力集中程度除与集料-基体弹性模量差异有关，还可能与集料粒径有关，钢集料与水泥浆体的弹性模量相差十倍左右，虽然在目前混凝土可以达到的强度范围内不会产生集料断裂，但会在集料的周围产生非常大的应力集中，使得基体在比较低的荷载下就破坏，这种情况下可能只有降低集料的尺寸才能使得钢集料发挥作用。Richard 等采用粒径0.8mm 钢集料和长3mm 的钢纤维得到抗压强度达到810MPa 的活性粉末混凝土，虽然Richard 等采用特殊热压工艺，但取消0.8mm 的钢集料采用石英砂代替最高抗压强度只能达到680MPa，因此粒径小于0.8mm 钢集料对抗压强度的提高起到非常重要的作用。
5.3粗集料对混凝土抗压、抗折和劈裂抗拉强度都具有较大影响，其规律大致表现为：
（1）当基体强度一定时，粗集料强度低于基体强度使得粗集料成为混凝土中的薄弱环节，在外荷载作用下，粗集料易发生破坏而导致混凝土强度低。
（2）在一定范围内，混凝土强度随着粗集料强度的增加而提高，但粗集料强度增加到一定临界程度后对再提高混凝土强度的贡献不大，当粗集料强度与基体强度相差悬殊时会降低混凝土的抗折强度。
（3）当粗集料强度不高时，过度增大基体强度也不能显著提高混凝土强度。（4）粗集料强度与基体强度相差过大时，在荷载作用下，容易在两相界面处产生高度的应力集中，从而促使薄弱相产生裂缝继而发生破坏导致混凝土强度降低。
协调性还体现在混凝土强度的发展规律上，当粗集料与基体两相强度和弹性模量相同或接近时，混凝土抗压强度发展速度比较快。

6.南宁外环公路周边石灰岩碎石生产供应情况
石灰岩地区是指基岩由石灰岩构成，也称岩溶地区或喀斯特地区。在我国贵州、广西、云南分布相当广泛。南宁盆地是广西著名的石灰岩分布区之一，南宁外环路沿线所用石灰岩碎石主要分布于南宁武鸣县、苏圩龙德、蒲庙等一带，石场石灰岩均属于微风化石灰岩，III级以上强度，碎石质量级配较好，能满足路基路面、桥涵工程质量要求。目前对南宁外环沿线28个石灰岩石场初步调查情况见表1。
表1 南宁外环公路沿线碎石料场统计表
序号
石场名称
石场位置
生产方式和产量
按JTGE42-2005规程换算的压碎值（%）
1
武鸣县航辉石场
武鸣宁武镇长安村
反击破、400m3/日
14.9
2
武鸣敢梯山石场(1)
武鸣宁武镇长安村
反击破、300m3/日
13.2
3
武鸣县甘露石场（1）
武鸣甘圩镇岜红山
反击破、600m3/日
13.6
4
武鸣金盛石场（1）
武鸣县
反击破、500m3/日
16.9
5
金湖石场（1）
武鸣县
反击破、1000m3/日
12.3
6
泰恒石场
武鸣县
反击破、600m3/日
14.4
7
武鸣县甘露石场（2）
武鸣县
反击破、2000m3/日
14.1
8
武鸣甘露石场（3）
武鸣甘露填
反击破、1560m3/日
15.6
9
广中石场
五堂往武鸣方向
反击破、2000m3/日
15.6
10
六景石场
广西横县六景镇
反击破、2000m3/日
16.8
11
武鸣金盛石场（2）
武鸣
反击破、1000m3/日
16.9
12
武鸣嘉达石场
武鸣
反击破、1000m3/日
15.7
13
祺斌石场
防城区
反击破、1000m3/日
2.9
14
金陵石场
武鸣依岭岩
反击破、1000m3/日
15.3
15
蒲庙八里碎石
蒲庙区
反击破、1000m3/日
18.0
16
钦州吉发碎石
钦州市
反击破、1000m3/日
12.5
17
武鸣凤翔碎石
武鸣县
反击破、1000m3/日
14.1
18
横县大虫塘碎石
武鸣县
反击破、1000m3/日
11.2
19
武鸣市政碎石
武鸣县
反击破1000m3/日
13.9
20
金湖石场（2）
依岭岩
鄂式、1500 m3/日
13.7
21
敢梯山石场(2)
武鸣县
反击破、1200 m3/日
12.4
22
陇安石场
武鸣县
反击破、1500 m3/日
14.4
23
三班岭石场
武鸣县
反击破、1500 m3/日
14.3
24
金湖石场（3）
武鸣县
反击破、1500 m3/日
14.9
25
蒲庙石场（2）
蒲庙区
反击破、1200 m3/日
15.4
26
苏圩石场
苏圩
反击破、1500 m3/日
12.3
27
长塘石料场
武鸣县
反击破、1200 m3/日
14.1
28
中正石料场
武鸣县
反击破、1500 m3/日
14.7
石场大部分为石灰岩，颜色多为白色、灰色及黑灰色，呈致密块状。目前生产规格大部分适用于建筑且为混凝土搅拌站提供碎石。生产线配置方面均为发，多作为反击破破碎，部分石场有多条生产线。
但是按照JTG E42-2005规程中规定的方法及换算关系进行南宁外环公路周边地区主要的石灰石石场的压碎值检验，其结果见表1，明显大于《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2000）规定C35水泥混凝土以上用粗集料压碎值要求（见表2）。同时靖那高速公路和河都高速公路（见表3 、表4）也有碎石压碎值超过规范要求现象。
表2 粗集料的压碎值要求
项目
混凝土强度等级
C55-C40
≤C35
压碎值指标（%）
≤12
≤16

表3靖那路各合同段碎石压碎值
标段
序号
№1
№2
№3
1
13.9
11.8
12.6
2
15.5
13.4
13.4
3
13.4
11.4
13.0
4
13.1
13.6
13.0
5
15.2
14.3
11.7
6
15.4
14.0
12.6
7
14.9
12.3
11.8
8
14.3
11.6
11.2
9
13.4
11.6
14.1
10
14.1
11.7
12.1
11
11.0
11.9
11.9
12
9.3
11.7
11.2
13
14.5
11.8
12.5
14
14.4
11.6
11.6
15
16.0
11.7
12.6
16
16.9
11.6
14.3
17
14.7
11.3
14.3
18
13.0
11.3
13.8
19
12.9
11.5
13.4
20
12.5
11.6
13.6
21
12.9
11.6
15.4
表4 河池至都安高速公路沿线碎石料场统计表
序号
石场名称
石场位置
岩石类型
生产方式和产量
按JTGE42-2005规程换算的压碎值（%）
1
金城江永固石场（№1）
金城江第三采矿区
石灰岩
反击破、3000m3/日
13.5
2
恒丰石场（№2）
都安板岭永顺村
石灰岩
反击破、1200m3/日
13.8
3
永安石场（№2）
都安永安村
石灰岩
反击破、800m3/日
14.3
4
弄劳隧道石场 （№3）
高岭弄劳隧道
石灰岩
反击破、1000m3/日
13.4
5
巴郎石场（№4）
都安地苏上江村
石灰岩
反击破、500m3/日
13.9

针对上述问题，进行了认真分析。从历史上看，广西南宁地区石灰岩形成年代为寒武纪和奥陶纪，距今已有大约四亿年的历史，沉积年代久远，岩石质地致密，质量稳定，应用广泛。周边加工石灰岩碎石的大型石料厂有多家，多年以来，石料厂的石料普遍用于附近公路、铁路和民用建筑。自广西1997年建成第一条高速公路——桂柳高速公路至今，有桂林至柳州、钦州至防城港、三岸至那布、柳州至王灵、王灵至三岸、桂林绕城线、钦州至北海、宜州至柳州、合浦至山口、兴业至六景、水任至南宁、黄沙河至全州、南宁至友谊关、百色至罗村口、苍梧至郁南、平乐至钟山 坛洛至百色、灵川至三塘、阳朔至平乐、梧州至岑溪、全州至兴安、岑溪至兴业、桂林至阳朔、钟山至潮江段等27条（段）高速公路， 广西高速公路总里程突破2000公里。多条高等级公路使用过石灰岩石料厂生产的碎石，没有发现压碎值指标不能满足规范及设计要求的情况，上述工程在施工和实际营运过程中，也未出现因骨料压碎值引起的水泥混凝土质量问题。
由于石灰岩沉积年代久远，短期内石质与以往不应该出现大的变化；通过对全线范围内的碎石加工厂进行实地考察、取样分析，发现所取样品石质较从前也无显著差异。因此，认为此问题的出现应与《公路工程集料试验规程》的修改有着直接关系（上述几条高速公路水泥混凝土施工时采用的还是老规程）。
《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2000）中混凝土强度等级为C60及以上时要求进行岩石抗压强度检验，其他情况下，如有必要时也可进行岩石的抗压强度检验，同时要求岩石的抗压强度与混凝土强度等级之比对于大于或等于C30的混凝土，不应小于2，其他不应小于1.5倍。
针对南宁外环公路采用的高标号混凝土等级为C40、C50、C55三个等级，按规范要求岩石的强度分别为80Mpa、100Mpa、110Mpa三个等级。现对南宁地区武鸣三个石场的岩石进行抗压强度检验，其结果见表5和表6。
表5 武鸣县部分石场的抗压强度试验结果
石场名称
单轴抗压强度（Mpa）
按JTGE42-2005规程换算的压碎值（%）

武鸣敢梯山石场
102.1
12.4—13.2
强度满足C50的要求
武鸣县甘露石场
110.6
13.6—15.6
强度满足C55的要求
武鸣金湖石场
123.6
12.3—14.9
强度满足C60的要求
武鸣金陵石场
80.2
15.3
强度满足C40的要求

表6 河池至都安高速公路石场的抗压强度试验结果
石场名称
岩性类型
单轴抗压强度（Mpa）
按JTGE42-2005规程换算的压碎值（%）

备注
金城江永固石场（№1）
石灰岩
97.4
13.5
强度满足C40的要求
恒丰石场（№2）
石灰岩
122.8
13.8
强度满足C60的要求
永安石场（№2）
石灰岩
118.3
14.3
强度满足C55的要求
弄劳隧道石场 （№3）
石灰岩
132.7
13.4
强度满足C60的要求
巴郎石场（№4）
石灰岩
96.1
13.9
强度满足C40的要求

试验结果表明武鸣县的石灰岩岩石强度均能满足南宁外环公路高标号混凝土强度要求。但按JTGE42-2005规程换算的压碎值均大于《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2000）规定C35水泥混凝土以上用粗集料压碎值要求。并且表明材料的抗压强度对压碎值有一定的影响，但影响并不是强度高的碎石压碎值就低。这也说明压碎值的大小还同颗粒形状有关。因此JTGE42-2005规程建议的换算关系不适用南宁地区的石灰岩岩性，有必要建立新的换算关系。

7南宁外环公路周边石灰岩碎石压碎值对比试验及分析
新规程中的换算关系式是由北京、河北、内蒙古、陕西、新疆、青海等地的15个产地及不同品种的碎石用新旧规程试验方法得出压碎值结果后，用线性回归方式得出的。并没有具体针对某一种碎石给出结果，更没有对南宁地区的碎石进行试验。有必要将各料场具有代表性的粗集料按新老规程分别进行压碎值试验。
7.1原材料与试验方法
南宁外环公路沿线石灰岩碎石厂生产的具有代表性的12种石灰岩石样。T0315试验方法采用10mm～20mm的碎石粒径；T0316试验方法采用9．5mm～13．2 mm的碎石粒径。压碎值试验参照JTJ 058--2000《公路工程集料试验规程》中的T 0315--1994试验方法和JTGE 42--2005《公路工程集料试验规程》中的T 0316--2005试验方法。
7.2试验结果及分析
7.2.1针片状含量对压碎值影响分析
《公路工程集料试验规程》JTG E42．2005对针片状集料列出了两种不同方法的测定标准。一种是规准仪法，另一种是游标卡尺法。这两种方法对针片状的评定标准相差较大。游标卡尺法规定凡是最大长度方向尺寸与最大厚度方向尺寸之比大于3的集料即为针片状集料。
根据相关文献研究表明集料的长宽比对集料的压碎值有较大的影响。集料的长宽比越大，其压碎值就越大。而且两者存在较好的线性相关性。集料中针片状颗粒含量也影响集料整体的压碎值，其含量越高，压碎值越大。当针片状含量大约在20％附近压碎值达到最大。继续增加针片状含量，压碎值减小。石灰岩集料因料源不同而导致的压碎值不同对混凝土强度的影响不明显。但针片状集料含量增多引起的压碎值升高会明显降低混凝土的抗压强度，而能略微提高混凝土抗折强度。
本试验研究针片状对压碎值的影响，对按粒径要求进行筛分的石灰岩碎石材料分两组，一组为筛分后去除针片状，另一组为筛分后不去除针片状。对两组石灰岩碎石参照JTJ 058--2000《公路工程集料试验规程》中的T 0315--1994试验方法和JTGE 42--2005《公路工程集料试验规程》中的T 0316--2005试验方法进行对比试验，其结果见表7和表8。
从试验结果表明碎石中有无针片状颗粒的碎石对压碎值结果有较大的影响。剔除针片状颗粒的压碎值明显小于不剔除针片状颗粒的压碎值，一般要小于8‰左右。一般来说对于不剔除针片状颗粒所获得压碎值反映了碎石的强度和颗粒形状，比较符合实际工程情况；而剔除针片状颗粒所获得的压碎值主要反映了石料的强度，按JTJ 058--2000规程T 0315--1994的试验方法是要求剔除针片状颗粒，与混凝土实际工作状况不符。
表7压碎值试验数据统计表
石场名称
按JTGE42-2005规程换算的压碎值（%）
相差（%）
按JTJ 058--2000规程T 0315--1994的压碎值（%）
相差（%）
针片状含量（%）
除针片状
不剔除针片
除针片状
不剔除针片
泰恒石场
13.7
14.4
0.7
11.7
12.3
0.6
4.4
甘露石场
13.0
13.6
0.6
11.0
11.2
0.2
2.4
金湖石场
12.2
13.0
0.8
10.2
10.8
0.6
2.1
凤翔石场
12.9
13.7
0.8
10.8
11.6
0.8
5.0
三班岭石场
14.0
14.4
0.4
11.7
12.0
0.3
3.4

表8 河池至都安高速公路石场碎石压碎值试验数据统计表
石场名称
按JTGE42-2005规程换算的压碎值（%）
相差（%）
按JTJ 058--2000规程T 0315--1994的压碎值（%）
相差（%）
针片状含量（%）
除针片状
不剔除针片
除针片状
不剔除针片
金城江永固石场
13.3
13.5
0.2
9.2
9.5
0.3
3.7
恒丰石场
12.7
13.8
1.1
9.2
10.2
1.0
3.1
永安石场
13.7
14.3
0.6
11.9
11.9
0
4.2
弄劳隧道石场
12.9
13.4
0.5
10.9
11.6
0.7
4.6
巴郎石场
13.5
13.9
0.4
11.3
10.9
0.4
3.4
从料场的加工工艺大多采用了二级破碎的方式，因而针片状含量一般小于5%，而规范要求是小于15%。从表中可以看出在针片状含量较小时，对压碎值影响很小。针对同一母体强度的石料不同的针片状含量与压碎值的关系见表9。

表9 针片状含量与压碎值对比
石料来源
针片状含量（%）
按JTG E42-2005方法（%）
实测值
换算值
金城江永固石场
4.2
22.2
13.1
1.3
20.7
11.9
3.8
20.5
11.7
2.1
20.7
11.9
3.3
21.0
12.1
都安县永顺村恒丰石场
3.6
26.2
16.4
6.6
23.7
14.3
0.7
21.2
12.3
大兴碎石场
9.2
23.3
14.0
5.9
22.5
13.4
7.0
22.2
13.1
5.2
22.4
13.3
5.0
21.4
12.5
4.4
21.6
12.6
巴朗石场
1.6
22.3
13.2
1.5
23.1
13.8
1.5
22.4
13.3
1.9
22.8
13.6
2.6
22.3
13.2
1.0
22.3
13.2

7.2.2新规程压碎值换算值与旧规程压碎值的对比
将南宁外环沿线14种石样和河池至都安高速公路石场分别按两种试验方法进行试验，试验结果见表10和表11。
表10南宁外环公路沿线石料两种试验方法的压碎值试验结果
序号
品种产地
按JTJ 058-2000方法（%）
按JTG E42-2005方法（%）
新规程换算值与旧规程值差值（%）
除针片状
不剔除针片
试验值
换算值③
③-①
③-②
①
②
1
武鸣航辉石场
12.7
13.7
24.6
15.1
2.4
1.4
2
武鸣苏圩石场
9.8
10.8
21.8
12.8
3
2
3
武鸣甘露石场1
11.0
11.3
22.5
13.4
2.4
2.1
4
武鸣甘露石场2
11.1
12.2
23.7
14.3
3.2
2.1
5
武鸣市政石场
10.9
12.4
23.7
14.3
3.4
1.9
6
武鸣金湖石场
11.0
12
23.8
14.4
3.4
2.4
7
长塘石料场
11.2
11.2
23.4
14.1
2.9
2.9
8
中正石料场
12.0
12.6
24.1
14.7
2.7
2.1
9
武鸣甘露石场3
11.0
11.2
22.9
13.7
2.7
2.5
10
泰恒石场
11.7
12.3
23.8
14.4
2.7
2.1
11
甘露石场4
11.0
11.2
22.8
13.6
2.6
2.4
12
金湖石场
10.2
10.8
22.1
13.0
2.8
2.2
13
凤翔石场
10.8
11.6
22.9
13.7
2.9
2.1
14
三班岭石场
11.7
12.0
23.8
14.4
2.7
2.4

由表10和表11可以看出，按T 0316—2005试验方法做出的压碎值经关系式y=0．816x一5换算后与按T 0315--1994试验方法得出的数值不吻合，近90％的石样差值为2-4个百分点，相差较大, 说明关系式y=0.816x-5并不适合广西南宁当地的石灰岩岩类粗集料。

表11河池至都安高速公路石场碎石压碎值两种试验方法结果
序号
品种产地
按JTJ 058-2000方法（%）
按JTG E42-2005方法（%）
新规程换算值与旧规程值差值（%）
除针片状
不剔除针片
试验值
换算值③
③-①
③-②
①
②
1
金城江永固石场
9.2
9.5
22.7
13.5
4.3
4
2
恒丰石场
9.2
10.2
23.0
13.8
4.6
3.6
3
永安石场
11.9
11.9
23.7
14.3
2.4
2.4
4
弄劳隧道石场
10.9
11.6
22.5
13.4
2.5
1.8
5
巴郎石场
11.3
10.9
23.2
13.9
2.6
3

7.2.3南宁外环公路沿线石灰岩碎石压碎值新相关关系式的建立
将表10中两种试验方法得出的14组组实测值利用Originero软件进行一元线性回归分析，按两种试验方法得出的数据具有很好的相关性，相关系数R达到O．896以上，线性回归曲线见图1、图2。

图1 南宁外环公路JTJ 058-20