水泥稳定碎石水泥剂量曲线试验.doc

市政道路水稳基层水泥剂量的检测及控制

　　摘要：本文结合厦门某工业区三期B标市政工程实例，详细介绍了水泥稳定碎石基层水泥剂量的检测和控制方法，以及遇到的问题与解决的办法，通过准确检测及控制水泥稳定碎石中的水泥剂量来指导施工，进而有效保证水泥稳定碎石基层的施工质量。
　　关键词：市政道路，水稳基层，施工质量，水泥剂量，检测控制
　　在厦门的城市道路建设中，水泥稳定碎石已被广泛用于修建高等级道路路面的基层或底基层，虽然其具有易于取材、经济适用、强度较高、板体性好等优点，但是随着使用的不断普及，施工质量控制上也出现许多缺陷与不足，尤其是水泥剂量控制不好，对基层的质量影响很大，水泥剂量太小，则不能确保基层的强度；而量太大既不经济，还会使基层的裂缝增多，进而影响到路面面层投入使用后的水稳性。因此，水泥剂量检测及控制，是水泥稳定碎石基层施工质量控制领域中的一个重要环节。
　　要想能通过准确检测及控制水泥稳定碎石中的水泥剂量来指导施工，首先应在试验室配备不同水泥剂量的土样，测定与之对应的不同EDTA化学试剂的耗量，绘制标准曲线，为下一步采用EDTA滴定法现场测定施工拌和时的水泥剂量做检测准备；然后在生产过程中按照规范要求每2000m2检测1次，至少6个样品，用EDTA滴定法试验检测，再根据试验结果进行调整；最后定期对工程数量与实际使用水泥剂量进行计算比较。
　　一、工程实例
　　厦门某工业区三期B标市政工程，水泥稳定砂石基层采用粗粒式稳定碎石，碎石10~30mm，石屑0~10mm，粗砂0~5mm，集料塑性指数为6.4，液限24.7%，施工配合比设计中各种集料的比例为碎石：石屑：砂=50：35：15，合成级配满足《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）中3号级配要求，集料压碎值为22.6%，稳定剂为P.C32.5硅酸盐水泥，5%水泥剂量的稳定碎石击实试验结果：ω0为6.0%，ρdmax为2.29g/cm3。
　　二、标准曲线绘制
　　众所周知，标准曲线是工地检测水泥剂量的标准，如果标准曲线的绘制出现问题，将无法保证水泥稳定碎石施工质量。为了更好地指导生产，共设计了4种不同情况的集料（表1），通过这4种不同情况集料的标准曲线，寻找他们之间的关系，得到更加合理的标准曲线。

　　注：1.水泥剂量按照0、2%、4%、6%、8%掺入；2.最佳含水量为6%；3.考虑到加水后的集料通过2.36mm筛比较困难，而改用4.75mm筛
　　通过对4种不同方式配制而成的试样进行EDTA试验，试验时所用EDTA溶液是一次配制而成，氯化氨和氢氧化钠溶液配制多次，得到的结果如表2，标准曲线见图1。
　　　图1标准曲线图
　　由表2、图1，可以得出以下初步结论：
　　1、混合料不过筛，直接按照配合比取干混合料掺兑水泥绘制标准曲线，这种做法符合现场实际。试样中水泥颗粒无丢失，水泥剂量较准。每一份标准试样的颗粒级配可能不同，而且施工现场的混合料颗粒级配也不可能与标准试样土相同，由于标准试样所取样较少（300g），有时试样级配差异大，影响了试验精度。混合料未过筛用来做滴定所得标准曲线不平顺、不圆滑，说明误差大，而且在4%以内时变化较大，曲线陡，如图1中1#曲线。
　　2、混合料按照配合比进行配合过筛，过筛后再掺水泥来做试验，就会改变试样种类，使试验室所做试验与今后现场检测的混合料种类不符，不能达到试验室标准试验是模拟施工现场情况绘制、准确计量得到结果的目的。因为现场根本不是将混合料过2.36mm筛后再用细颗粒拌水泥稳定料，但绘制的标准曲线圆顺，曲线比较平稳，如图1中2#曲线。
　　3、混合料加水泥和水后直接过筛，由于水泥的粘结作用，过2.36mm筛非常困难，试验时采用过4.75mm筛，从水泥与混合料粘结的作用机理可以得出，当细颗粒多时，水泥与混合料接触的面积大，拌和时粘结在集料颗粒表面的水泥成分要多，过筛后的集料水泥含量偏大，加氯化氨溶液后搅拌时悬浮在水中的水泥颗粒成分多，在同一水泥剂量的情况下，需要消耗的EDTA量要多，符合实际情况，而且曲线比较平顺，如图1中3#曲线。
　　4、如果混合料掺加水泥拌成稳定碎石再过筛，由于水泥与集料之间没有水的作用，粘附能力较差，过筛时水泥会在筛分时落到细粒混合料中，因而使得集料中的水泥含量比其他3种情况更大，按照同一种水泥剂量配制的情况下，消耗的EDTA溶液更多，曲线变化较大，如图1中4#曲线。

　　5、1#曲线和2#曲线相差比较少，特别在水泥剂量为3%~5%，两条曲线基本重叠，在同一EDTA溶液耗量的情况下最大仅相差0.6%，如果现场采用2#曲线作标准曲线时，建议改用这两条曲线的平均值确定的曲线，如图1中5#曲线。
　　三、水泥剂量检测
　　现场进行水泥剂量EDTA试验的难点是试验取样问题，根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（T0809-94）EDTA滴定法中的要求，选取有代表性的水泥稳定碎石混合料300g，为了克服取样困难，可尝试采用：
　　1、取3000g混合料过4.75mm筛,然后再从过筛后的试样中取两份各300g滴定，采用3#标准曲线来确定水泥剂量。
　　2、取样严格按照混合料四分法，然后取两份试样各300g滴定，采用2#标准曲线来确定水泥剂量（规范要求方法）。
　　3、从拌和机皮带取白料（没有加水泥）然后按照前面3#标准曲线确定的水泥剂量加水泥再滴定，用5#曲线检验水泥剂量。
　　4、两种试验方法结果的比较，下基层试验路段铺筑中，共铺筑300m，按照150m一次测6个试样，在拌和站取水泥稳定料按照前述3种试验方法进行了12次试验，试验情况如表3。
　　表3试验情况比较(基层厚度设计18cm)

　　由表3可知：用3#标准曲线滴定的水泥剂量的平均值偏低，但是变异系数小，用2#标准曲线滴定的水泥剂量的平均值稍大，同时变异系数大，因为过4.75mm筛后取样时能够保证试样比较一致。由于取样量只有300g，当用四分法进行取样时很难保证粗细比例跟拌和机出来的料一样，粗细料比例变化很大，特别是碎石中的大颗粒，加上人为因素，EDTA试验结果变化大，经过上面的对比试验认为，按照3#标准曲线的试验方法可行，操作性强，人为因素影响少。因此，工业区三期B标市政工程采用3#标准曲线的试验方法进行水泥剂量的检测及控制。
　　四、水泥剂量控制
　　1、过程控制
　　标准曲线和EDTA水泥剂量试验是施工水泥剂量控制的准备工作，根据EDTA试验检查施工当天每段时间的水泥剂量是否达到基层配合比设计要求，如果检测出来的水泥用量偏高，需要减少拌和机水泥出量，一般采用转速控制水泥量；否则，调高转速，直到水泥剂量在4.5%~5.5%之间。
　　2、工程量与用量核对控制
　　由于基层施工需要的水泥用量大，且一般是散装水泥。这样，可以5d或者1周为1个时间段来核对水泥用量和实际施工的工程量。如经过计算理论上需要的水泥量和实际施工时所用的水泥量相差不超过±5%，认为拌和机的水泥计量正常，从5d施工的1.5Km基层看，需要的水泥用量为408t，实际购买用于该段基层的水泥量为420t，偏差为+2.93%，说明水泥控制情况较好。
　　3、结果控制
　　根据《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）的要求，以6d保湿，浸水24h后无侧限抗压强度进行控制。同时基层施工的龄期为7~10d时，应能取出完整率达到80%以上的芯样，这样的基层才合格。从已施工的下基层交验情况看，无侧限抗压强度达到4.8~5.2Mpa，芯样完整率基本上达到80%~90%，基层裂缝少，实践证明以3#标准曲线检测及控制水泥剂量，水泥稳定砂石基层质量得到很好的控制，这从后期的水稳基层钻芯取样及质量评定结果均符合要求得以充分证明。
　　五、注意事项
　　1、为了提高试验的精度，在标准曲线试验及现场检测水泥剂量的试验过程中，每个样品搅拌的时间、速度和方式应力求相同。具体做法可在做标准曲线试验时记录好每分钟搅拌的次数，在今后的试验中均应力求相同。
　　2、配制的氯化氨溶液，可根据待测样品数量确定，最好当天用完，不要放置过久。
　　3、做标准曲线时，应使工地实际所用水泥剂量位于准备标准曲线所用剂量的中间，即应有两种剂量大于实用剂量、两种剂量小于实用剂量。
　　4、混合料取样一定要有代表性，混合料含水量控制在允许偏差（±2%）范围内。
　　5、素集料或水泥如有改变，必须重做标准曲线。
　　六、结束语
　　随着水泥稳定碎石基层在城市道路建设中的推广，水泥稳定碎石基层的水泥剂量检测和控制变得越来越重要，施工水泥稳定碎石基层时必须从施工过程和结果来控制水泥剂量；同时，需要一种适合工地实际情况，可操作性强、变异系数小的控制与检测办法；以确保所施工的水泥稳定碎石基层在经济上节约，功能上满足半刚性基层混凝土路面的要求。
　　参考文献：
　　[1]CJJ1-2008城镇道路工程施工与质量验收规范.
　　[2]DBJ13-48-2003市政道路工程水泥稳定粒料基层质量评定标准.
　　[3]DBJ13-49-2003市政道路工程水泥稳定粒料基层质量验收标准.
　　[4]JTJ034-2000公路路面基层施工技术规范[S].
　　[5]JTJ057-94公路工程无机结合料稳定材料试验规程[S].