公路水泥穩(wěn)定碎石層試驗(yàn)檢測技術(shù)的實(shí)踐

張金金

（甘肅省蘭州公路事業(yè)發(fā)展中心試驗(yàn)檢測室，甘肅 蘭州 730000）

公路水泥穩(wěn)定碎石層是公路路面結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，具有較好的承載能力和耐久性，被廣泛應(yīng)用于公路工程中。水泥穩(wěn)定碎石層在施工過程中需要進(jìn)行試驗(yàn)檢測，以確保其質(zhì)量和性能達(dá)到設(shè)計要求，保障公路的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。公路水泥穩(wěn)定碎石層試驗(yàn)檢測技術(shù)的不斷完善和提高，將進(jìn)一步推動公路建設(shè)的發(fā)展，提高公路工程質(zhì)量，滿足日益增長的交通運(yùn)輸需求，為交通事業(yè)的繁榮和發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。

1 公路水泥穩(wěn)定碎石層試驗(yàn)檢測的重要性

公路水泥穩(wěn)定碎石層作為公路路面結(jié)構(gòu)的一種重要類型，其性能直接影響著公路的承載能力、耐久性和使用壽命。為確保水泥穩(wěn)定碎石層在實(shí)際交通運(yùn)輸中能夠滿足設(shè)計要求和使用要求，進(jìn)行試驗(yàn)檢測顯得尤為重要。首先，公路水泥穩(wěn)定碎石層作為路面的基層或面層，其質(zhì)量直接影響著整個路面的穩(wěn)定性和承載能力。通過試驗(yàn)檢測，可以評估水泥穩(wěn)定碎石層的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性，從而確保路面質(zhì)量符合規(guī)范和設(shè)計要求。其次，優(yōu)化配合比。水泥穩(wěn)定碎石層的性能與所用材料的配合比密切相關(guān)。試驗(yàn)檢測可以通過對不同材料配合比進(jìn)行對比和分析，找到最優(yōu)的配合比方案，提高水泥穩(wěn)定碎石層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。再次，預(yù)測路面性能。水泥穩(wěn)定碎石層試驗(yàn)檢測可以獲取材料的力學(xué)性能參數(shù)和路面結(jié)構(gòu)的變形性能參數(shù)，通過計算和模擬預(yù)測路面在不同荷載條件下的性能表現(xiàn)，為工程決策提供科學(xué)依據(jù)。最后，提高工程質(zhì)量。通過工程試驗(yàn)檢測，及時發(fā)現(xiàn)材料和施工工藝問題，及時調(diào)整和修正，可以提高水泥穩(wěn)定碎石層的施工質(zhì)量和工程質(zhì)量。未來隨著技術(shù)創(chuàng)新提升，試驗(yàn)方法和設(shè)備也將不斷完善，對于打造高質(zhì)量的公路工程具有重要意義。

2 公路水泥穩(wěn)定碎石層試驗(yàn)檢測技術(shù)的實(shí)踐要點(diǎn)分析

某高速公路工程屬于雙向四車道，設(shè)計道路寬度26 m，設(shè)計時速100 km/h。工程路面采用水泥穩(wěn)定碎石層，為了保證工程質(zhì)量，需要選擇合適的試驗(yàn)檢測技術(shù)予以實(shí)踐。

2.1 原材料試驗(yàn)檢測

公路水泥穩(wěn)定碎石層的性能和質(zhì)量受到原材料的影響，包括水泥、碎石、填料等。因此，在進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石層施工前，需要對原材料進(jìn)行試驗(yàn)檢測，以確保其符合設(shè)計要求和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。具體包括以下幾點(diǎn)：①原材料準(zhǔn)備。根據(jù)施工要求，準(zhǔn)備高質(zhì)量的原材料。根據(jù)區(qū)域做好材料采購和存儲工作，如果區(qū)域潮濕多雨，為了避免材料受潮損壞，雨季施工階段選擇合理措施保護(hù)集料，為砂、石屑等材料搭建雨棚避免淋雨。②碎石。對于碎石材料，優(yōu)先選擇堅硬、耐磨、干凈的碎石次材料，整體顆粒棱角分明，其中不含有植物雜質(zhì)，含泥量控制在合理范圍內(nèi)。粗粒土、中粒土質(zhì)量控制方面，嚴(yán)格控制土料中0.6 mm以下的顆粒含量，最大值為30%，塑性指數(shù)適當(dāng)增加，可以選擇均勻系數(shù)10以上和塑性指數(shù)12以上的材料。③水泥。水泥是水泥穩(wěn)定碎石層的膠結(jié)材料，其品質(zhì)直接影響著水泥穩(wěn)定碎石層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。水泥試驗(yàn)檢測主要包括水泥種類、含水量、凝結(jié)時間、強(qiáng)度等參數(shù)的測試。例如，對于不同種類的水泥，需要測試其凝結(jié)時間和強(qiáng)度發(fā)展曲線，以確定最佳的使用時間和強(qiáng)度發(fā)展情況。優(yōu)先選擇符合硅酸鹽水泥材料，避免使用受潮編制或是早強(qiáng)水泥材料，保證水泥強(qiáng)度和安定性等指標(biāo)合乎要求；水泥初凝時間在3 h以上，終凝時間通常是在6 h以上。施工現(xiàn)場運(yùn)輸散裝水泥材料，其出爐天數(shù)符合要求，如果是夏季氣候溫度較高，則要控制水泥罐溫度在50 ℃以內(nèi)，一旦超出這個溫度標(biāo)準(zhǔn)，則要選擇降溫措施予以處理，如灑水降溫，保證水泥材料質(zhì)量符合要求。④石屑。選擇無縫化、清潔、無雜質(zhì)的石屑材料，并且保證石屑材料強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)。⑤水。選擇清潔無污染的水源，以此來保證混合料質(zhì)量。

2.2 級配篩分控制

首先，需要根據(jù)設(shè)計要求和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的篩孔尺寸。不同規(guī)范對于水泥穩(wěn)定碎石層的篩孔尺寸要求可能有所差異，通常會涉及不同粒徑級配的篩孔尺寸，如5 mm、10 mm、20 mm等。選擇合適的篩孔尺寸是保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可比性的前提。其次，制備合適的碎石試樣是級配篩分的基礎(chǔ)。通常，需要在現(xiàn)場或?qū)嶒?yàn)室中獲取足夠數(shù)量的碎石試樣，并進(jìn)行有效的樣品分析和采樣。為確保試驗(yàn)結(jié)果的代表性，應(yīng)隨機(jī)選取多個位置的碎石樣本，并進(jìn)行充分混合。級配篩分試驗(yàn)是將制備好的碎石試樣放入篩分設(shè)備中，通過振動篩分來確定不同粒徑級配的比例。試驗(yàn)時，需要注意篩分時間、振動幅度、篩分精度等參數(shù)的控制，以獲得準(zhǔn)確可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。再次，完成級配篩分試驗(yàn)后，需要對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。通過計算不同篩孔尺寸下通過的碎石質(zhì)量，可以得到不同粒徑級配的百分含量。進(jìn)一步繪制級配曲線和粒徑分布曲線，以直觀反映碎石的級配情況，并進(jìn)行比對和評估。最后，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和工程實(shí)際需求，可以對水泥穩(wěn)定碎石層的級配進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。通過調(diào)整碎石骨料的比例和粒徑分布，優(yōu)化級配設(shè)計可以提高水泥穩(wěn)定碎石層的力學(xué)性能和穩(wěn)定性，從而滿足公路工程的要求。

2.3 壓實(shí)度試驗(yàn)檢測

公路水泥穩(wěn)定碎石層的壓實(shí)度是指在施工過程中，通過壓實(shí)設(shè)備對碎石層進(jìn)行壓實(shí)處理，以提高其密實(shí)性和穩(wěn)定性的能力。壓實(shí)度試驗(yàn)檢測是公路水泥穩(wěn)定碎石層試驗(yàn)檢測技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它對于保障路面的承載能力和耐久性至關(guān)重要。

壓實(shí)度試驗(yàn)需要選擇合適的壓實(shí)設(shè)備，常用的設(shè)備包括靜輪式壓實(shí)機(jī)、振動壓實(shí)機(jī)等。選擇壓實(shí)設(shè)備時，需要考慮碎石層的厚度、粒徑、壓實(shí)目標(biāo)等因素，并根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行選擇，以保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性。在實(shí)踐中，通常會從現(xiàn)場或?qū)嶒?yàn)室中獲取足夠數(shù)量的碎石層樣本，并按照設(shè)計要求制備試驗(yàn)樣本。樣本的制備過程中需要注意密實(shí)度的控制，以保證樣本的代表性和一致性。壓實(shí)度試驗(yàn)的操作需要嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行，先將試驗(yàn)樣本置于壓實(shí)設(shè)備下，通過設(shè)備的壓實(shí)作用使碎石層密實(shí)。試驗(yàn)過程中，需要控制壓實(shí)時間、次數(shù)、壓實(shí)層數(shù)等參數(shù)，以確保試驗(yàn)結(jié)果的可比性和準(zhǔn)確性。壓實(shí)度試驗(yàn)會得到碎石層的干密度和最大壓實(shí)度等參數(shù)，通過計算和比對這些參數(shù)，可以評估碎石層的密實(shí)性和穩(wěn)定性，判斷其是否符合設(shè)計要求。根據(jù)壓實(shí)度試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整壓實(shí)設(shè)備的參數(shù)、壓實(shí)次數(shù)和層數(shù)，優(yōu)化壓實(shí)方案可以提高水泥穩(wěn)定碎石層的密實(shí)性和穩(wěn)定性，從而滿足公路工程的要求。

2.4 水泥劑量試驗(yàn)檢測

試驗(yàn)設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況和設(shè)計要求確定試驗(yàn)的水泥種類、試驗(yàn)樣本數(shù)量、試驗(yàn)條件等，制定合理的試驗(yàn)方案是保證試驗(yàn)準(zhǔn)確性和可比性的基礎(chǔ)。需要制備不同水泥用量下的試驗(yàn)樣本，并按照試驗(yàn)方案進(jìn)行配比。樣本的制備過程中需要嚴(yán)格控制水泥的配合比例和混合均勻性，以確保試驗(yàn)的可靠性和代表性。

水泥試驗(yàn)檢測中，應(yīng)先檢測水泥劑量，優(yōu)化水泥劑量配置，具體要注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：①制備乙二胺四乙酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，將37.22 g的原料同一定量二氧化碳蒸餾水沖混合攪拌，混合溫度控制在40～50 ℃范圍內(nèi)，待到溶解完全后放在室溫環(huán)境下自然冷卻。②氯化銨溶液與氫氧化鈉溶液配置過程中，控制氯化銨溶液濃度和氫氧化鈉溶液濃度分別為10%、1.8%。③配置鈣紅指示劑時，先選擇一定量試劑，置入到溫度105 ℃環(huán)境下烘干1 h，然后再溶液中加入0.2 g鈣試劑羥酸鈉、20 g硫酸鉀，充分融合、研磨，然后放置到廣口瓶中，盡可能避免與空氣中水分接觸變質(zhì)。

在灰劑含量檢測中，采用EDTA滴定法進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)期間灰劑超出1%設(shè)計值，對水泥用量、試驗(yàn)結(jié)果仔細(xì)核對。首先稱取3 kg的試樣置入搪瓷杯中，并加入10%氯化鈉溶液，溶液量6 000 mL，充分?jǐn)嚢? min；使用移液吸管充分吸取10 mL上部懸浮液，將其倒入200 mL三角杯中，然后加入50 mL的氫氧化鈉溶液，充分?jǐn)噭蚧旌希涗浵翬DTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)液，再次滴定、搖勻，溶液顏色轉(zhuǎn)變成純藍(lán)色后停止，記錄下EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)液具體用量，在此基礎(chǔ)上推算出具體灰劑量。

2.5 延遲時間試驗(yàn)檢測

延遲時間指的是水泥穩(wěn)定碎石層在加入水泥后，至開始壓實(shí)或施工之間的時間間隔。該試驗(yàn)的主要目的是確定水泥穩(wěn)定碎石層的最佳施工時機(jī)，以保證水泥的活性發(fā)揮到最佳狀態(tài)，從而使路面的強(qiáng)度和穩(wěn)定性達(dá)到最優(yōu)。影響延遲時間的因素如表1。

表1 影響延遲時間的因素

在進(jìn)行延遲時間試驗(yàn)檢測前，需要進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計和方案制定，試驗(yàn)設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況和設(shè)計要求確定試驗(yàn)樣本數(shù)量、試驗(yàn)條件等；制定合理的試驗(yàn)方案是保證試驗(yàn)準(zhǔn)確性和可靠性的基礎(chǔ)。制備不同時間間隔下的試驗(yàn)樣本，并按照試驗(yàn)方案進(jìn)行配比；樣本的制備過程中需要嚴(yán)格控制水泥的配合比例和混合均勻性，以確保試驗(yàn)的可靠性和代表性；在進(jìn)行延遲時間試驗(yàn)檢測時，需要嚴(yán)格按照試驗(yàn)方案進(jìn)行試驗(yàn)操作，試驗(yàn)過程中需要記錄試驗(yàn)樣本的時間間隔、壓實(shí)度、強(qiáng)度等參數(shù)，以便后續(xù)數(shù)據(jù)處理與分析。試驗(yàn)操作的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)采集的全面性是保證試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的重要保障；完成延遲時間試驗(yàn)后，需要對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析。通過計算不同時間間隔下的試驗(yàn)樣本的強(qiáng)度參數(shù)，如抗壓強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度等，可以得到延遲時間與強(qiáng)度的關(guān)系，進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)，找到最佳的延遲時間范圍，以保證水泥穩(wěn)定碎石層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；根據(jù)延遲時間試驗(yàn)的結(jié)果和實(shí)際工程需求，可以對施工時機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，合理控制水泥加入的延遲時間，可以使水泥的活性發(fā)揮到最佳狀態(tài)，從而提高水泥穩(wěn)定碎石層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，滿足公路工程的要求。

2.6 混料含水量試驗(yàn)檢測

混料含水量指的是水泥穩(wěn)定碎石層在混合水泥和骨料之前的骨料含水量。該試驗(yàn)的主要目的是確定混料時骨料的最佳含水量，以保證混合料的均勻性和水泥的活性發(fā)揮到最佳狀態(tài)，從而使水泥穩(wěn)定碎石層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性達(dá)到最優(yōu)。

混料含水量檢測，通常是選擇酒精法進(jìn)行。先清洗干凈蒸發(fā)器，烘干后稱重，記錄m1。將混合料置入蒸發(fā)器中，記錄下樣品總質(zhì)量m2。稱取200 mL酒精，然后在樣本上點(diǎn)燃，充分?jǐn)嚢枞紵木凭?，重?fù)2～3次便于酒精充分燃燒，記錄總質(zhì)量m3?；旌狭嫌嬎愎饺缦拢?/p>

根據(jù)上述公式計算得到的最終結(jié)果，即混合料含水量，含水量小，混合料中水泥無法充分水化，影響到混合料性能，因此要控制混合料水分為水泥質(zhì)量的1/5。

3 水泥穩(wěn)定碎石層試驗(yàn)檢測質(zhì)量控制對策

3.1 嚴(yán)格遵循試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

在進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石層試驗(yàn)檢測時，必須嚴(yán)格遵循相應(yīng)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如國家和地方相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、公路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。遵循標(biāo)準(zhǔn)可以確保試驗(yàn)的操作步驟、試驗(yàn)條件等都符合規(guī)范要求，從而保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可比性。

3.2 儀器設(shè)備校準(zhǔn)與維護(hù)

對于用于試驗(yàn)檢測的儀器設(shè)備，應(yīng)定期進(jìn)行校準(zhǔn)和維護(hù)。校準(zhǔn)可驗(yàn)證儀器的準(zhǔn)確性，而維護(hù)可以確保儀器的正常運(yùn)行和使用壽命。儀器設(shè)備的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性對于試驗(yàn)結(jié)果的可靠性至關(guān)重要。

3.3 嚴(yán)格控制試驗(yàn)環(huán)境和條件

試驗(yàn)環(huán)境和條件的控制對于試驗(yàn)檢測的質(zhì)量至關(guān)重要，在試驗(yàn)樣本的制備過程中，需要控制骨料的含水量，確保樣本的一致性。在試驗(yàn)操作中，需要控制壓實(shí)時間、壓實(shí)次數(shù)等參數(shù)，確保試驗(yàn)過程的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。

4 結(jié)論

總的說來，為了建造高質(zhì)量的公路工程，應(yīng)做好水泥穩(wěn)定碎石層質(zhì)量檢驗(yàn)工作。嚴(yán)格遵循檢測標(biāo)準(zhǔn)選擇試驗(yàn)檢測技術(shù)，便于客觀反映出水泥穩(wěn)定碎石層質(zhì)量，推動公路工程高水平建設(shè)。