水泥穩(wěn)定土基層現(xiàn)場密度測試方法的對比研究

周文淵 王冠通

(1.安徽省(水利部淮河水利委員會)水利科學(xué)研究院，安徽 蚌埠 233000； 2.中國核電工程有限公司，北京 100840)

1 概述

水泥穩(wěn)定土常用于路面結(jié)構(gòu)的基層和底基層，其具有良好的整體性，足夠的力學(xué)強度和抗水性，應(yīng)用范圍很廣。

壓實度是道路基層或底基層質(zhì)量檢測的實測關(guān)鍵項目之一，體現(xiàn)了水泥穩(wěn)定土經(jīng)現(xiàn)場壓實后的密實狀況，壓實度越高，密實度越大，水泥穩(wěn)定土基層的整體性能越好。壓實度是指筑路材料壓實后的密度與標準密度之比[1]，標準密度即根據(jù)規(guī)范要求的擊實試驗方法確定的最大干密度。

常用的壓實度測試方法有環(huán)刀法、灌砂法、灌水法和鉆芯法。細粒土現(xiàn)場密度測定可采用環(huán)刀法或灌砂法，粗粒土現(xiàn)場密度測定可采用灌砂法、灌水法或鉆芯法。

本文采用灌砂測試法和鉆芯測試法，對某工程的水泥穩(wěn)定土基層的現(xiàn)場密度進行了測定。并對兩種方法測得的結(jié)果進行了對比分析。

2 材料的室內(nèi)試驗

2.1 顆粒分析試驗

采用干篩法對水泥穩(wěn)定土的顆粒組成進行分析，依據(jù)JTG E51—2009公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程[2]和JTG/T F20—2015公路路面基層施工技術(shù)細則[3]，采用方孔篩進行顆粒分析試驗，篩孔直徑分別為53.0 mm，37.5 mm，26.5 mm，19 mm,9.5 mm，4.75 mm，2.36 mm，1.18 mm，0.6 mm，0.075 mm。試驗結(jié)果分析見表1。

2.2 水泥土擊實試驗

依據(jù)JTG E40—2007公路土工試驗規(guī)程和JTG E51—2009公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程，采用重型擊實試驗確定水泥穩(wěn)定土的最大干密度值，作為評價壓實度的標準密度。擊實試樣的水泥劑量為6%，水泥劑量是水泥質(zhì)量占全部粗細土顆粒與干土質(zhì)量的百分比，即水泥劑量=水泥質(zhì)量/干土質(zhì)量。

表1 顆粒分析試驗結(jié)果表

經(jīng)3次平行試驗，測得水泥劑量為6%時的水泥穩(wěn)定土的最大干密度值分別為2.32 g/cm3,2.31 g/cm3和2.32 g/cm3。取最大干密度值平均值2.32 g/cm3作為壓實度檢測的標準密度。

3 現(xiàn)場密度測試

3.1 取樣與測試方法

本文目的是對灌砂法和鉆芯法的測試結(jié)果進行對比分析研究，為了減少誤差，采用隨機取樣的方法。要求兩種測試方法的水泥穩(wěn)定土基層材料為同一批拌合料，采用相同的施工工藝流程，待水泥穩(wěn)定土基層養(yǎng)生結(jié)束后，先隨機確定灌砂法測點的部位，再順著施工時水泥穩(wěn)定土層的碾壓方向，距灌砂法測點位置20 cm左右，確定鉆芯法的測點位置，使用取芯鉆機鉆取芯樣。

灌砂法測試步驟和數(shù)據(jù)處理依據(jù)JTG E40—2007公路土工試驗規(guī)程中“T0111-1993灌砂法”章節(jié)和JTG 3450—2019公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程[5]中“T0921-2019挖坑灌砂測試壓實度方法”章節(jié)的要求，開展水泥穩(wěn)定土的壓實度現(xiàn)場測試試驗。

鉆芯法測試步驟依據(jù)JTG 3450—2019公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程中“T0924-2008鉆芯測試路面壓實度方法”章節(jié)的要求。鉆孔芯樣直徑尺寸為100 mm，取出芯樣后，再按照JTG E40—2007公路土工試驗規(guī)程，使用灌砂法測定鉆孔孔洞的體積。

兩種測試方法取得土樣的干質(zhì)量均采用烘干法測定。

3.2 兩種測試方法的對比

采用灌砂法測試9個測點，編號為G1～G9。采用鉆芯法測試9個測點，編號為Z1～Z9。兩種測試方法測得的水泥穩(wěn)定土基層的干密度與壓實度結(jié)果見表2。

表2 干密度與壓實度測試結(jié)果匯總表

兩種測試方法測得的水泥穩(wěn)定土的干密度值對比曲線見圖1。

對比分析兩種測試方法測得的結(jié)果，可以看出以下特點：

1)灌砂測試法測得的水泥穩(wěn)定土基層的干密度值大于鉆芯測試法。筆者分析產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因有兩個：一是鉆芯法取樣過程中，鉆頭切割了水泥穩(wěn)定粒料中的碎石；二是鉆芯取樣時，水泥穩(wěn)定土芯樣底部斷裂，造成了芯樣底部的大粒徑碎石的脫落。而灌砂法，完整的收集了測試點試坑中的全部土樣。密度較大的碎石料的缺失，造成了鉆芯測試法測得的水泥穩(wěn)定土基層的干密度值小于灌砂測試法。

2)灌砂測試法測得的水泥穩(wěn)定土基層干密度值的離散性大于鉆芯測試法。這是由于兩種測試方法的取樣特點造成的。水泥穩(wěn)定粒料不是理想的均勻的材料，即使同一批拌合料，采用相同的施工工藝流程，也避免不了水泥穩(wěn)定土基層不同部位的不均勻性。采用灌砂測試法取樣時，完整的保留了試坑中的全部土樣，試坑尺寸不同和測試點材料的不均勻性都造成了試驗結(jié)果的離散性。鉆芯測試法取樣時，試樣尺寸趨于一致，取樣是對基層進行切割，降低了測試點材料不均勻性對試樣的影響。因此，灌砂測試法測得的水泥穩(wěn)定土基層干密度值的離散性要大于鉆芯測試法。

4 結(jié)論與建議

本文通過開展灌砂測試法和鉆芯測試法對水泥穩(wěn)定土基層的現(xiàn)場密度測試結(jié)果的對比分析，得到了以下結(jié)論：

1)灌砂測試法測得的水泥穩(wěn)定土基層的干密度值大于鉆芯測試法。

2)灌砂測試法測得的水泥穩(wěn)定土基層干密度值的離散性大于鉆芯測試法。

水泥穩(wěn)定土基層具有一定的強度，進行灌砂法測試現(xiàn)場密度時，效率偏低，但取樣有代表性，測試結(jié)果也更符合工程實際。

鉆芯測試法相對于灌砂測試法，效率較高，但不能保證取樣的完整性。因此采用鉆芯測試法用于檢測評定工程質(zhì)量需進一步論證與研究。