市政道路路基用土和路面基層材料試驗檢測探析

【摘要】市政道路路基用土和路面基層材料試驗檢測是道路施工質量的主要環(huán)節(jié)，文中主要探討了市政道路路基用土和路面基層材料的試驗檢測方法，包括土壤分類、顆粒分析，以及路面基層材料的強度、抗壓性能等指標的檢測方法，通過對這些方法的介紹和比較，為后續(xù)施工保證工程質量提供了參考。

【關鍵詞】市政道路；路基用土；路面基層；材料試驗

【中圖分類號】TU997 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-6028（2024）07-0136-03

0 引言

道路路基用土和路面基層材料的質量直接影響著道路的安全性和使用壽命[1]。目前，市政道路路基用土和路面基層材料的質量狀況存在一定的問題。一些工程實例中，路基沉降、路面開裂等現(xiàn)象時有發(fā)生，嚴重影響了道路的安全性和使用壽命。其中，材料質量是關鍵因素之一[2]。本文在介紹市政道路路基用土和路面基層材料試驗檢測的相關內(nèi)容的基礎上，通過試驗分析，總結出影響市政道路路基用土和路面基層材料質量的因素，為提高道路建設質量提供參考。

1 工程概況

以某市的一條市政道路為研究對象，道路位于城市中心地帶，全長25.31 km，路基、路面寬度分別為54 m、50 m，道路等級為二級，雙向六車道，設計時速為40 km。道路路基用土采用黏性土和砂性土。其中黏性土具有較高的含水量，需要經(jīng)過晾曬和摻入石灰等處理，以提高其強度和穩(wěn)定性；砂性土具有較好的透水性和穩(wěn)定性，路面基層材料采用水泥穩(wěn)定碎石和級配碎石，具有較高強度和穩(wěn)定性，為提升整體道路的承載能力和穩(wěn)定性，采用膨脹土、石灰以及煤渣進行路基填筑，并采用VT-550型單輪小手扶壓路機、SSR120-5單鋼輪壓路機進行道路壓實處理。

2 市政道路路基用土試驗檢測

2.1 路基用土分類的意義

市政道路路基用土試驗檢測中，根據(jù)工程性質（如穩(wěn)定性、耐久性等）和特點（土壤的顆粒組成、含水率等）區(qū)分不同類型（黏性土、砂性土、粉質土等）的土壤，從而可以在施工中按照工程現(xiàn)場土壤類型選擇對應基坑支護和建筑材料，以充分發(fā)揮土壤的承載能力和穩(wěn)定性，確保道路施工的質量和安全性[3]。不同類型土壤的物理和化學性質存在差異，對道路的建設和使用有不同的影響。因此，對市政道路路基用土進行分類，可以為道路設計、施工和養(yǎng)護提供重要的參考依據(jù)，確保道路施工的質量和安全性。

2.2 路基用土的性質分析

市政道路路基用土的性質主要包括顆粒組成、含水率、液塑限、壓實度等，其具有較為重要的路基強度、穩(wěn)定性和耐久性影響。

1）顆粒組成。路基用土的強度和穩(wěn)定性取決于其顆粒組成，若粗粒土的強度和穩(wěn)定性較高，則細粒土的強度和穩(wěn)定性對應較低。

2）含水率。過高的含水率會令土變得軟弱，降低其強度和穩(wěn)定性；而含水率過低則會導致土過于干燥，缺乏足夠的黏結力和內(nèi)摩擦力。

3）液塑限。是指土壤在不同含水率下呈現(xiàn)出的流動、可塑、半固體和固體狀態(tài)。液塑限較低的土壤壓實性和穩(wěn)定性較好，而液塑限較高的土壤則相反。

4）壓實度。是衡量路基用土壓實程度的重要指標，二者呈正相關關系。

此外，路基用土的性質還包括滲透性、抗剪強度等，其直接影響路基的排水、變形和承載能力，在選擇路基用土時，需要進行綜合考慮。

2.3 路基用土的試驗檢測方法

市政道路路基用土試驗檢測方法主要分為物理、力學兩方面的方法[4]。

2.3.1 物理性能檢測

1）含水率試驗。用于確定溝槽回填料、路基壓實料、橋臺背回填料是否需要加水或曬干，以及測定砂、石的天然含水量，用于調整砼的施工配合比。

2）顆粒分析試驗。通過測定土壤中不同顆粒的占比呈現(xiàn)其大小分布，用于實現(xiàn)土壤分類和土的選擇。

2.3.2 力學性能檢測

1）土工擊實試驗。由早期的土石方填筑等至后期的級配碎石層等，通過土工擊實試驗可獲取最大干密度值，為壓實度檢測提供數(shù)據(jù)。

2）壓實度檢測。壓實度特指壓實土料后的干密度與其標準最大值的百分比，可有效呈現(xiàn)出施工現(xiàn)場完成壓實的密度[5]。

在市政道路路基施工過程中，針對完成類型區(qū)分的土壤要選取對應檢測方式，從而有效保證路基用土質量，試驗檢測工序具體流程如圖1所示。

3 市政道路路面基層材料試驗檢測

3.1 路面基層材料

1）膨脹土。膨脹土主要成分為伊利石及蒙脫石，具有膨脹性、裂隙性、超固結性的特點。膨脹土的分級主要包括顆粒大小分級、?組成分級和工程性質分級。其中，顆粒大小分級可以分為細顆粒和粗顆粒兩種類型。細顆粒包含沙粒、粉砂和黏土；粗顆粒包括礫石和小石子等[6]。工程性質分級：?根據(jù)自由膨脹率的大小，?膨脹土分為強、?中、?弱三個等級。根據(jù)分級結果，可以更好地了解膨脹土的特性和工程處理措施。

2）石灰。石灰在市政道路路面基層材料中扮演著重要角色，主要應用于路面基層的穩(wěn)定和加固。石灰能夠改善路面材料的強度和耐久性，提高路面的平整度和穩(wěn)定性。在路面施工中，石灰通常與路面材料混合使用，形成均勻的石灰混凝土，可以增加路面的強度和耐久性。然而，石灰水穩(wěn)定性較差，遇水后可能會軟化，導致路面變形和龜裂。因此，在市政道路施工中，通常會結合其他材料（如水泥）來提高路面的水穩(wěn)定性和抗凍性。

3）煤渣。煤渣是由鍋爐及其他燃煤設備產(chǎn)出的廢渣，其結構中含有脈石、溶劑以及無法與生鐵相融的雜質等，火山灰活性較好，通常被作為水泥原料與石子、水等混合，制備出符合JTJ 034—2000《公路路面基層施工技術規(guī)范》要求的材料，其抗壓與抗折強度較好，符合GB 175—2017《通用硅酸鹽水泥》標準的要求。

3.2 路面基層材料試驗方法

在路面基層材料試驗檢測中，通常采用EDTA滴定法進行石灰混合料中石灰劑量的測定。EDTA滴定法是對水硬度進行測定的化學分析方法，主要采用鉻黑T為指示劑，氨-氯化銨為緩沖溶液，基于特定條件令EDTA與鈣、鎂離子反應生成穩(wěn)定的化合物，測定出水中所含鈣、鎂總量。此方法符合準確和快速分析的要求。

在上述兩種情況下，在鈣紅色指示物（HIn2-）和上述離子之間，如式（1）所表示，再加入EDTA標準液（H2Y2-），產(chǎn)生的化學反應分別表示為式（2）和式（3）。

HIn2-（純藍色）+ Ca2+→CaIn（玫瑰紅色）+H+" "（1）

" " " " " " "Ca2++ H2Y2-→CaY2-+ 2H+ " （2）

CaIn（玫瑰紅色）+H2Y2-→CaY2-+HIn2-（純藍）+H+ （3）

3.3 路面基層材料檢測

3.3.1 試驗試樣

已知土質材料是細顆粒膨脹土，其水分含量為18.75%，試驗所用的樣品為300 g。制備5種試樣，每個試樣兩個樣品，5種試樣的膠凝材料摻量分別為4%、8%、10%、12%、14%，其中細顆粒膨脹土：石灰：粉煤灰=1：1：2，其配比如表1所示。

3.3.2 試驗步驟

將樣品放入盛樣器，將配置好的氯化銨溶液600 ml與其混合攪拌3 min（110～120次/min），靜置4 min。通過移液管吸取10 mL上層溶液，放入三角瓶內(nèi)，使用量筒將50 mL 1.8%的氫氧化鈉置入三角瓶，此時溶液pH值為12.5～13.0。加入鈣紅指示劑搖勻，溶液呈玫瑰紅色。將EDTA標準溶液倒入酸性滴定管，并注入圓錐形瓶中，待其從玫瑰紅色變?yōu)樽仙珪r，可將滴定速率減慢，待其變?yōu)榧兯{時記錄EDTA用量。

3.3.3 EDTA標準關系曲線繪制

綜上所述，對5種摻入比例存在差異的膠凝材料試樣展開測試，所有試樣測試次數(shù)均為2，共計10次。記錄EDTA標準溶液的消耗量并對應計算其平均值，結果如表2所示?；诒?數(shù)據(jù)繪制膠凝材料摻量與EDTA標準溶液平均消耗量的標準曲線，如圖2所示。

3.3.4 試驗結果分析

分析圖2可知，EDTA平均消耗量跟隨凝膠材料摻入量的提升而提升，二者之間具有較好相關性。通過最小二乘法估計圖2曲線的斜率和截距，關系曲線見式（4）。

" " " " " " " " " " " （4）

斜率和截距可根據(jù)式（5）～式（8）求出。

" （5）

（6）

（7）

" " " " " " "（8）

式中：為膠凝材料摻量，%；為EDTA標準溶液消耗量，mL；n=5為試驗次數(shù)；為膠凝材料摻量平均值，% ；為EDTA標準溶液消耗量平均值，mL；為截距；為斜率。

由于試驗共分五部分進行，所以n=5?；诖耍梢酝茖С鯡DTA標準溶液消耗量與膨脹土用量之間的數(shù)學關系曲線，用式（9）表示。

" " " " " " " （9）

試驗結果可用于今后測量改性土中的膨脹土、石灰、粉煤灰的摻入量。

4 結語

文中研究市政道路路基用土和路面基層材料試驗檢測，簡要總結了試驗檢測的主要發(fā)現(xiàn)和得出的結論及這些結論對市政道路建設和維護的重要性。強調在未來的市政道路工程中重視這些問題并采取相應的措施以提高道路的質量和耐用性。

參考文獻

[1] 李曉森.試論公路工程路基用土和路面基層材料試驗檢測[J].甘肅科技，2021，37（11）：109-111.

[2] 宋林濤.高速公路路面基層施工常見問題及處理策略[J].四川建材，2020，46（2）：148.

[3] 趙靜.分析公路試驗檢測管理水平提升策略[J].黑龍江交通科技，2021，44（4）：244.

[4] 張恒興.公路工程試驗檢測工作的重要性及優(yōu)化措施[J].綠色環(huán)保建材，2021（12）：91-92.

[5] 謝榮菊.公路工程試驗檢測管理工作在施工中的重要性[J].交通建設與管理，2020（2）：66-67.

[6] 怡小會.論公路工程路基用土和路面基層材料試驗檢測[J].新疆有色金屬，2022，45（4）：57-58.

[作者簡介]林清泉（1989—），男，福建漳州人，本科，工程師，研究方向：建筑材料工程檢測。