小议公路水稳碎石层的试验检测技术控制

摘要：水稳碎石层因其材料来源广泛、强度适中、稳定性好，已广泛应用于高等级公路基层施工中，但为了确保施工质量，需要严格的试验检测控制。故此，本文分析并探讨了施工中的主要试验项目的检测方法及注意事项。

在我国公路建设中，特别是高等级公路建设中较多地采用水稳碎石层作为路面的承重层。水稳碎石层是水泥稳定碎石基层的简称，它是一种介于刚性基 层与柔性基层之间的半刚性基层，具有刚度适中、荷载扩散能力较好、整体性较强、

修建成本较低等特点。然而，作为半刚性基层的水稳碎石层没有自愈修复能力， 如果施工质量控制不好，例如沥青路面基层如果出现裂缝将会反射到路面而形成反射裂缝，导致路面早期损坏。因此，通过试验检测对施工质量进行控制是非常重要 的，本文借此对相关内容进行了分析和探讨。 1 水稳碎石层质量检测的目的和意义

水稳碎石层是由水泥、粗细集料和水拌合的混合料经过运输、摊铺、压实、养生而成，其质量控制的最终目标是获得强度稳定性好、收缩变形小、无裂 缝的基层，而施工中的变异性如水泥剂量波动、级配改变、含水量变化、压实度差异等对水稳碎石层的质量都有影响。据相关研究，影响7d无侧限压抗压强 度及90d劈裂强度的影响因素依次为水泥剂量、集料级配、压实度和含水量；影响干缩应变和干缩系数的影响因素依次为水泥剂量、集料级配、失水率和暴露时 间。另外，工程上一般不直接以水泥的凝结时间进行施工时间控制，而引入了延迟时间这个概念，即混合料可以达到设计强度而从加水拌合到完成碾压成型的最长时间。因此，在公路水稳碎石层施工中可通过控制这些因素来确保施工质量。 2 水稳碎石层试验检测方法与注意事项 2.1 水泥剂量检测

水泥剂量是影响强度和干缩性能最显著的因素，灰剂量偏高虽然有利于强度，但干缩性能不好，基层容易开裂；而灰剂量不够则无法达到设计强度。根 据水泥情况，一般水稳碎石层的设计灰剂量在3%～6%。检测频次一般按每2000m2不少于6个试样或每台拌合机每日至少取6个试样，质量要求为不超过设 计剂量的±0.5%。试验方法应按照JTG E51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》T 0809-2009规定的EDTA滴定法操作。但应注意以下细节。 2.1.1 试剂配制

配制10%氯化铵溶液时不要久放，最好当前配当天用完，因为氯化铵容易分解、挥发，久存浓度降低会影响试验精度。 2.1.2 滴定细节的把握

滴定时搅拌的速度、力度应每次相同，速度控制在2～3滴/秒，摇动力度适中。如果摇动太大力了，不仅手容易疲倦，而且无法做到速度始终如一。 有人[3]试验过力度过大时EDTA消耗量比力度小时少0.3ml，相当于灰剂量小0.2%～0.3%。另外，钙红指示剂加入量要适宜，大约用药匙取出黄 豆粒大小（约0.2g），量过大时终点变色的界线不明显，误差较大。

2.1.3 标准曲线的运用

标准曲线是用来检测水泥剂量的曲线，如图1（a）所示。图中横坐标为水泥剂量，纵坐标为EDTA二钠的消耗量。但应注意以下两个问题： 图1 标准曲线的运用

（1）制样问题。图1中1#样为按设计配合比混合集料，不过筛，直接加入水泥、水制成的样品；2#样为按设计配合比制成湿混合料，过 4.75mm筛后取样；3#为按设计配合比制成干混合料，过2.36mm筛后加水制样。1#样水泥无损失，但如果集料颗粒较大，而按标准取样（300g） 偏少时会产生较大误差；2#样湿过筛后，细集料相对粗集料粘附水泥更多，所以水泥剂量偏大，EDTA消耗量偏多；3#样由于干过筛，粗颗粒集料几乎不吸附 水泥，所以水泥剂量最高，EDTA消耗量也最大。综合1#～3#样试验结果，1#样虽然水泥剂量最准确，但实际取样受集料颗粒变异和取样量少的影响，比较 难把握，3#样明显偏差太大，采用2#样标定尽管也存在偏差，然而受人为因素影响小，可操作性较强，可考虑采用。当然，按T 0809-2009水稳中、粗粒土取1000g样，加入10%氯化铵溶液2000mL进行试验也是可行的，但是氯化铵用量太大，搅拌非常费劲。

（2）水稳碎石龄期的影响。水泥一旦与水混合，就会发生水化反应，随着龄期的延长，灰剂量逐步下降。图1（b）是反应龄期与EDTA消耗量的 关系，4#、5#、6#的灰剂量分别为4%、5%、6%。可见，反应龄期的影响是非常显著的，因此施工检测应在路拌后尽快试验，最迟也不应超过水泥终凝时 间（12h），否则就需要采用对应龄期的EDTA标准曲线。 2.2 集料级配检测

集料级配的影响仅次于灰剂量，混合料一般按骨架密实型进行设计，级配变异不仅影响最大干密度，对强度、干缩性能也有明显影响。级配检测每 2000m2一次，或者每台拌合机每日至少1次。一般在拌合前的传送带上取出1m长的集料，采用四分法缩样后烘干、称重、筛分。根据集料粒度多采用 31.5mm、26.5mm、19mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、0.075mm等孔径的筛子，质量要求一般在设计级配范围 的±5%～±2%内。级配若超过设计偏差范围，必须进行调整。 2.3 含水量检测 2.3.1 影响分析

如果含水量不足，混合料难于压实并结成板状整体，强度难于发挥；含水量太多，混合料碾压后出浆，也不利于压实，而且干缩大，容易产生裂缝。另 外，

原料的含水量与天气有着密切的关系，期刊 论文干燥或刮风天气含水量较低，雨季则含水量较高。在夏季高温天气施工，水分蒸发快，混合料的水分应比设计水分略高。

2.3.2 试验方法

检测含水量的方法有烘干法、砂浴法和酒精法等几种。烘干法最为经典，也最准确，但试验时间比较长；砂浴法属快速方法，但需要砂浴设备；酒精法 精度虽然不高，但操作速度快，设备要求也比砂浴法更简单，因此在施工现场获得广泛应用。含水量的检测频次没有固定要求，除碾压施工前必测外，生产过程中只 要发现异常都应随时抽样检测，每次应抽3个试样取平均值。根据原材料含水量及天气情况，通常控制混合料含水量与最佳含水量的偏差在 -0.5%～+2.0%。具体操作应按T 0803-1994中的中粒土（300g）或粗粒土（2000g）的方法进行。酒精燃烧次数一般2～3次。当对试验结果有疑问时，应采用烘干法进行复核。 2.4 压实度检测

检测路基压实度的方法有灌砂法、环刀法、钻芯法等，水稳碎石层压实度检测一般采用灌砂法。试验频次每200m车道应不少于2处。试验方法应按 JTG E60-2008《公路路基路面现场测试规程》T 0921-2008规定进行，通常采用φ100mm灌砂筒检测。需要注意是检测前必须标定标准砂的密度，且次数不少于3次，标定后密封保存。试验时与压路 机保持适当距离，并且选样位置应距边0.5m以上。挖坑形状尽量为垂直的圆柱状，不规则形状会影响检测结果。 2.5 延迟时间检测 2.5.1 影响分析

延迟时间对水稳碎石的影响包括：（1）影响水稳碎石的强度和干密度，而这又与水泥的品种和集料级配有着密切关系。通常，终凝时间短的水 泥比终凝时间长的延迟后的影响程度要大得多，强度损失更多，干密度也比无延迟的要小。（2）压实度和平整度也有延迟时间要求。压实度和平整度往往不容易同 时满足，边铺边压容易满足压实度，但平整度差些；一次摊铺较长距离平整度会好些，但压实度又不太好。（3）天气和施工条件也对延迟时间有影响。温度、湿度 和刮风都有影响，气温高延迟时间短。施工时间安排不周到，导致施工仓促，质量也很难保证。

2.5.2 试验方法

从压实角度考虑越早压越有利，但为了获得较好的平整度，迟些压会更好，

所以确定延迟时间应该综合压实度和平整度两方面的因素，即在延迟时间到 来以前完成碾压操作，而碾压开始时间又不宜太早。目前，延迟时间试验并无统一的规范要求，但选择的试验环境应该尽量与施工环境接近。延迟时间试验应围绕强 度、干密度、压实度和平整度等因素开展。同时，还要考虑混合料含水量的影响。

图2 延迟试验各因素之间的关系

图2（a）是夏季室外无覆盖试样的延迟时间与7d无侧限抗压强度的关系，其中1#、2#、3#分别为含水量在最佳含水量基础 上+0%、+1%、+2%的试样。可见，1#试样强度随延迟时间是一直下降的，尤其超过2h后下降幅度特别快，说明在高温天气直接按最佳含水量进行配料并 不合适。而2#、3#试样随延迟时间强度先升再降，它们分别在1.8h、4h强度最高，并且3#试样开始时由于析水严重而难以成型。图2（b）是含水量与 干密度之间的关系，可见最佳含水量对应着最大干密度。图2（c）是干密度与7d无侧限抗压强度的关系，可以看出两者之间的正相关性。

以2#样配合比为例，假如设计强度为3.5MPa，那么由图2（a）可见延迟时间不应超过3.5h，由图2（b）知干密度接近 2.45g/cm3。再根据图3所示延迟时间与平整度的关系（4#、5#、6#表示分别摊铺30m、40m、50m开始碾压所测量的平整度数据），易见延 迟时间2.5～3.5h内碾压平整度较好，并且摊铺40m开始碾压比较合适。

图3 延迟时间与平整度的关系 2.6 无侧限抗压强度

无侧限抗压强度是检测水稳碎石层物理力学性能的主要手段，也是评价水稳碎石层质量是否合格的关键指标。试验频次一般要求2000m2成型一次 或每日成型两组，主要检测7d浸水抗压强度。试验方法应按照T 0805-1994规定，并以中粒土的试模φ100mm进行成型，成型方法按T 0843-2009要求成型径高比1：1试件。 3 结语

随着水稳碎石层在公路施工中的应用越来越广，其试验预测控制亦变得愈来愈重要，这就要求试验检测人员不仅需要高度负责的职业精神，还需要精湛的检测技术。正所谓百尺竿头，还须更进一步，希望此文可以与同业人员共勉。