談水穩(wěn)基層材料檢測(cè)

摘要：大量的路面建筑材料、新工藝、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)隨著對(duì)高速公路路面使用性能要求越來越高而不斷涌現(xiàn)。水泥穩(wěn)定碎石以其良好的力學(xué)性能、耐久性和承載力高等技術(shù)特點(diǎn)，而且其幾種主要組成材料料源廣泛，便于加工，可以就地取材，減少運(yùn)輸及生產(chǎn)成本，在公路路面基層施工中廣泛應(yīng)用。但水泥穩(wěn)定碎石也存在質(zhì)量缺陷。嚴(yán)重影響了水泥穩(wěn)定碎石基層作為半剛性過渡層在力傳遞上的承上啟下作用。本文總結(jié)了在原材料選擇，配合比設(shè)計(jì)和施工過程中如何通過材料檢測(cè)來進(jìn)行質(zhì)量控制，為以后的水泥穩(wěn)定碎石基層材料檢測(cè)積累了經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石 基層 材料 檢測(cè)

0 引言

水泥穩(wěn)定碎石層來作為公路的路面基層，因?yàn)槠渚哂辛己玫目箟盒院头€(wěn)定性，目前被我國(guó)的公路較多的采用。但必須經(jīng)過客觀、準(zhǔn)確地試驗(yàn)檢測(cè)，水泥穩(wěn)定碎石層才能達(dá)到較高的使用效果，從根本上嚴(yán)格控制路面基層的質(zhì)量，從而使整個(gè)公路達(dá)到良好的使用目的。

1 水泥穩(wěn)定碎石基層簡(jiǎn)介

水泥穩(wěn)定碎石材料是由一定級(jí)配的集料和少量水泥拌合而成的混合料，具有強(qiáng)度大，穩(wěn)定性好及剛度大等特點(diǎn)，它是一種半剛性基層材料。因而被廣泛用于修建高等級(jí)公路瀝青路面的基層或底基層。水泥穩(wěn)定碎石基層是近年來高速公路路面結(jié)構(gòu)中比較常見的半剛性基層，具有早期強(qiáng)度增長(zhǎng)快、施工時(shí)污染少、板快整體穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。

2 水泥穩(wěn)定基層配合比設(shè)計(jì)階段材料檢測(cè)

作為路面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，水泥穩(wěn)定碎石應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，我國(guó)較早就確定以回彈模量作為評(píng)價(jià)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與穩(wěn)定性的力學(xué)指標(biāo)，并形成了成套的室內(nèi)外試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法和儀器。廣泛開展了不同土種的最佳含水率和最大密實(shí)度相關(guān)關(guān)系的研究，以便在施工中以物理量指標(biāo)控制工程質(zhì)量從而保證達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度指標(biāo)，并且統(tǒng)一以重型擊實(shí)試驗(yàn)法作為基本控制標(biāo)準(zhǔn)，以提高路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，在原材料選定后，進(jìn)行混合料的配合比設(shè)計(jì)，配合比設(shè)計(jì)主要是確定水泥用量和最佳含水量。

①取用工地水泥，按不同水泥劑量分組試驗(yàn)。水泥用量宜控制在3.%～4.5%范圍。用擊實(shí)法確定各組混合料的最佳含水量和最大干密度；分別取4～5種比例（以碎石質(zhì)量為6000g）制備混合料，每組試件個(gè)數(shù)13個(gè)。②根據(jù)確定的最佳含水量，拌制水泥穩(wěn)定碎石混合料，按壓實(shí)度（98%）制備混合料試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)6天，浸水一天后取出，做無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。③水泥穩(wěn)定碎石試件的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件是：將制好的試件脫模稱重后，應(yīng)立即用塑料薄膜包覆，放入養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)生，養(yǎng)護(hù)溫度為20℃±2℃。養(yǎng)生期最后一天（第七天）將去掉薄膜試件浸泡水中，在浸泡之前，應(yīng)再次稱試件的質(zhì)量，水的深度應(yīng)使水面在試件頂上約2.5cm，浸水的水溫應(yīng)與養(yǎng)護(hù)溫度相同。將已浸水一晝夜的試件從水中取出，用軟的舊布吸去試件表面的可見自由水，并稱試件的質(zhì)量。前六天養(yǎng)生期間試件水分損失應(yīng)不超過10g，超過此規(guī)定的試件，應(yīng)予作廢。④水泥穩(wěn)定碎石基層7天浸水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度代表值R不小于3.5MPa。

在配合比配置過程中，如果水泥分布不均相對(duì)偏差較大，水泥用量過少，強(qiáng)度難以滿足要求；反之水泥用量過多，費(fèi)用增加，混合料的收縮系數(shù)增大，出現(xiàn)裂縫的機(jī)率也就愈大。同時(shí)過多的水泥用量，其基層過高的強(qiáng)度和剛度與瀝青面層的強(qiáng)度相差過大，對(duì)面層結(jié)構(gòu)不利。所以要嚴(yán)格控制水泥用量。

3 混合料的檢測(cè)

3.1 混合料的含水量檢測(cè)。當(dāng)混合料運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，應(yīng)該首先進(jìn)行檢測(cè)，混合料的含水量應(yīng)該大于最佳含水量的1%左右，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行含水量的試測(cè)方法，通常采用酒精法。先將蒸發(fā)器清洗干凈后烘干，再稱其質(zhì)量設(shè)其為m1，然后取樣本放在蒸發(fā)器中，再稱蒸發(fā)器和樣本的總質(zhì)量設(shè)為m2，取200毫升酒精倒在樣本上點(diǎn)燃，再對(duì)燃燒的酒精進(jìn)行攪拌，通常需要燃燒兩到三次，當(dāng)酒精燃燒完冷卻以后，現(xiàn)稱蒸發(fā)器和試樣的總質(zhì)量設(shè)為m3。計(jì)算混合物材料的公式為w=（m2 -m3）*100/（m3 -m1）*100%。混合料的含水量一般與施工現(xiàn)場(chǎng)的溫度、現(xiàn)場(chǎng)材料的溫度、攪拌人員的技術(shù)水平和工作態(tài)度決定。如果混合料的含水量過小，集料就得和水泥爭(zhēng)水，水泥就不能完全的水化和水解，水泥通常水化時(shí)所需要的水大約是水泥重量的20%左右，所以容易影響強(qiáng)度的形成，也能影響到現(xiàn)場(chǎng)的壓實(shí)度，而含水量過大的話卻容易造成翻漿。所以在攪拌時(shí)，要嚴(yán)格控制混合料的含水量。

3.2 灰劑的含量試驗(yàn)。每2000m2需要進(jìn)行6次以上的檢測(cè)，如果施工中發(fā)現(xiàn)異常也要隨時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)是采用EDTA滴定法進(jìn)行試驗(yàn)，并需要與水泥的用量進(jìn)行校核，應(yīng)該大于設(shè)計(jì)的1%。試驗(yàn)時(shí)取1000g的試樣放入搪瓷杯中，在杯內(nèi)加入2000ml10%的氯化銨溶液，然后采用不銹鋼攪拌棒進(jìn)行充分的攪拌3min，并靜放4min；用吸液管將上層的懸浮液吸取10ml，放到200ml容積的三角瓶中，然后加入黃豆大小的鈣紅指示劑進(jìn)行搖勻，當(dāng)溶液呈紅色時(shí)，用EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴入直到呈現(xiàn)純藍(lán)色，同時(shí)記錄EDTA二鈉的使用量，根據(jù)EDTA的標(biāo)準(zhǔn)曲線就能夠參考出灰劑的值。灰劑量控制通常受攪拌的時(shí)間、實(shí)際水泥的用量和混合料的出料量校核影響。如果劑量過小的話強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，但灰劑量過大又會(huì)增加收縮裂縫的產(chǎn)生。在采用集中廠拌法施工時(shí)，水泥的劑量應(yīng)該比試驗(yàn)確定的劑量略大0.5%，而且應(yīng)該采用終凝的時(shí)間在6小時(shí)以上的32.5號(hào)的水泥。水泥穩(wěn)定碎石的混合料一定要攪拌均勻，以確保水穩(wěn)碎石的強(qiáng)度和穩(wěn)定性能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。如果混合料攪拌不均勻，當(dāng)混合料發(fā)生離析時(shí)，水泥劑量少的地方強(qiáng)度就很難滿足規(guī)范要求，而在水泥劑量多的地方就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這就必須加強(qiáng)灰劑量的滴定力度，所以取樣時(shí)，一定要有代表性，不合格一定要在攪拌場(chǎng)進(jìn)行處理。

3.3 級(jí)配篩分。級(jí)配在每2000平方米或者當(dāng)觀察發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行檢測(cè)，級(jí)配應(yīng)該完全符合設(shè)計(jì)需要。要按四分法進(jìn)行采集和試樣，烘干以后需要用標(biāo)準(zhǔn)的篩進(jìn)行篩試驗(yàn)，然后根據(jù)篩子上的剩余物的質(zhì)量和試樣的總量，計(jì)算各篩上的分計(jì)篩余的百分率、累計(jì)篩余的百分率和通過篩分量的試驗(yàn)參數(shù)。材料的堆放是否緊湊或者各種材料上料的轉(zhuǎn)速變化是影響級(jí)配控制的主要因素。而級(jí)配的質(zhì)量又會(huì)直接影響到水泥穩(wěn)定碎石的密實(shí)度和壓實(shí)度。所以要進(jìn)行級(jí)配試驗(yàn)時(shí)，一定要嚴(yán)格控制。

4 水泥穩(wěn)定碎石施工結(jié)束后成品材料檢測(cè)

水泥穩(wěn)定碎石施工結(jié)束后，還要進(jìn)行一段時(shí)間的養(yǎng)護(hù)，通常要在七天以后才能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。此階段對(duì)水泥穩(wěn)定碎石的檢測(cè)主要有兩項(xiàng)：一是無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，二是現(xiàn)場(chǎng)取芯。

4.1 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。這項(xiàng)試驗(yàn)是在施工時(shí)每一施工段落抽取一定量的水泥穩(wěn)定碎石混合料，迅速運(yùn)到試驗(yàn)室按試驗(yàn)規(guī)程要求制成一組13個(gè)試件，經(jīng)脫模，在養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)七天，其中最后一天浸水養(yǎng)護(hù)后，進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，經(jīng)計(jì)算所得的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的代表值如果大于等于設(shè)計(jì)值，則合格。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)鉆芯取樣。檢測(cè)時(shí)要求鉆芯機(jī)穩(wěn)定，擺動(dòng)小，鉆頭一般采用直徑15cm，鉆進(jìn)時(shí)注意一定要將塑料水管插入足量的水筒中，使鉆進(jìn)的同時(shí)鉆頭上有水來降溫，并注意開始時(shí)控制好取芯機(jī)鉆桿下放速度，待鉆頭進(jìn)入結(jié)構(gòu)層2-3cm時(shí)，恢復(fù)正常鉆進(jìn)速度直至該結(jié)構(gòu)層底，提鉆頭時(shí)迅速提起，避免損壞芯樣。一般7d強(qiáng)度就能取出芯樣，取出芯樣后，觀察其完整性、密實(shí)度，并取其厚度。如果不能取出完整的芯樣，則說明水泥穩(wěn)定碎石施工一定存在問題。通過對(duì)本工程水穩(wěn)基層7d芯樣進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，含水量過大時(shí)，基層易產(chǎn)生裂縫，一般裂縫貫穿整個(gè)橫斷面，縫寬自上而下由0.3mm～0.1mm漸變；頂面縫寬0.3 mm，查閱施工試驗(yàn)記錄表明，此處碾壓時(shí)的含水量為7.0%，大于最佳含水量（5.2%）1.8%，含水量不足時(shí)，混合料松散，密實(shí)度不夠，芯樣表明不光滑、不密實(shí)、有大量的蜂窩，芯樣上下部出現(xiàn)松散現(xiàn)象，未成形。查閱施工試驗(yàn)記錄表明，此處碾壓時(shí)的含水量為3.5%，小于最佳含水量（5.2%）1.7%。

5 結(jié)論

水泥穩(wěn)定碎石路面基層屬于半剛性路面，在高等級(jí)道路路面結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用較多，應(yīng)嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量，按生產(chǎn)配合比施工，加強(qiáng)施工前，施工過程中和施工結(jié)束后的水泥穩(wěn)定碎石材料檢測(cè)。針對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行技術(shù)分析，為水穩(wěn)施工提供第一手有用的數(shù)據(jù)，研究出好的整改措施。還可總結(jié)出有益的優(yōu)良經(jīng)驗(yàn)。為今后其它高速公路水泥穩(wěn)定碎石路面基層材料檢測(cè)提供可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]交通部科學(xué)研究院.《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》（JTG E60

-2008）[S].北京：人民交通出版社，2008.

[2]交通部科學(xué)研究院：《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》.（JTG E51-2009）[S].人民交通出版社，2009.

[3]路基路面工程[M].北京：人民交通出版社，2010.