測定水泥碎石中水泥計量方法的探討

徐在鋒

(滄州市公路工程監理中心)

測定水泥碎石中水泥計量方法的探討

徐在鋒

(滄州市公路工程監理中心)

水泥碎石的水泥劑量測定過程中，往往會出現試驗結果偏差較大的現象，通過分析水泥碎石各組成成分對水泥劑量測定的影響，剖析了實驗結果不確定的本質原因，完善并總結了EDTA法在水泥穩定碎石中的實際應用。

水泥碎石;水泥劑量;集料;級配;比表面積

1 引言

水泥碎石屬水泥穩定粒料類土(中粒土或粗粒土)，已廣泛應用于高等級公路的基層或底基層結構中，主要特點是早期強度高，易成型。

水泥在水泥碎石中起膠凝作用，其含量一般在4%～6%之間。水泥劑量過低使混合料達不到水泥碎石的強度要求，甚至造成在7～10 d內鉆芯機不能在現場取出完整的芯樣;而劑量過高則會使路面產生過多的收縮裂縫。因此水泥劑量的檢測變得非常重要。

在實際工作中通常采用EDTA法測定水泥碎石中的水泥劑量。不同的試驗人員做出的數據往往偏差較大，即使同一個試驗檢測人員，同樣的混合料再現試驗也會出現較大的試驗偏差。

2 偏差分析

2.1 含灰量的影響

測定標準曲線時，完全按最佳含水量配置水泥碎石，施工時總是有一定的偏差。為了便于分析，假設施工中最佳水泥劑量始終控制在設計劑量，舉例說明。

某水泥碎石的設計劑量x=5.2%，最佳含水量w0=5.8%，含水量控制在±1%，即4.8% ～6.8%之間。

(1)當含水量在最佳含水量5.8%時，混合料質量為1 000 g，則

水泥質量為898.5×5.2%=46.7 g

(2)當含水量為控制上限6.8%時，混合料質量為1 000 g，則

集料干質量1 000÷(1+6.8)÷(1+5.2)=890.0 g

水泥質量為890.0×5.2%=46.2 g

(3)當含水量為最佳含水量下限4.8%時，混合料質量為 1 000 g，則

集料干質量1 000÷(1+4.8)÷(1+5.2)=907.0 g

水泥質量為907.0×5.2%=47.2 g

劑量測定中劑量與相同質量混合料中的水泥質量呈線性關系。水泥質量為46.7 g時，水泥劑量為5.2%，則當水泥質量分別為46.2 g和47.2 g時，計算出對應水泥劑量分別為5.15%和5.25%，因此可判斷為含水量在常規控制界限時，對水泥劑量測定的結果基本沒有影響。

2.2 集料級配的影響

水泥總是粘附在集料顆粒表面上，且集料單位面積粘附的水泥顆粒一樣多。基于這個表面粘附假定，集料級配對水泥劑量測定結果的影響從本質上說是比表面積對測試結果的影響。也就是說通過對集料級配對水泥比表面積的影響分析和比表面積變化時對水泥劑量測定結果影響的分析，就可以得出集料級配變化對水泥劑量測定結果的影響。

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(1)集料級配對比表面積的影響

表1為某公路篩分和比表面積對照實例。

由表1分析可知，4.75 mm篩孔以下部分只占總混合料的質量的41%，但比表面積卻總比表面積的93.34%，0.075 mm篩孔以下部分只占總質量的6%，比表面積卻占到了33.28%，達到了比表面積的1/3，所以同樣質量的混合料大料和細料的比例的不同，造成的比表面積大小是有相當的差異的，這種差異是不得不要考慮的。

按著數理統計的原理，樣本越大，其代表性越高，新規范JTG E51-2009規定，劑量測定中中粒土或粗粒土的取樣數量為1 000 g，JTJ051-94老規范中的300 g相比有了相當大的提高，提高了檢測的準確性。但相較于篩分試驗，還是有一定差異的。

在JTG E42-2005的試驗規程中，對于最大公稱直徑是26.5 mm的為了減少樣本的偏差，篩分的要求是最小樣本質量為20 kg，四分法分至不少于2.5 kg進行篩分。取樣1 000 g，去掉水分和水泥的情況之下，質量也只有900 g左右，不能真實的反應級配狀況，而一顆37.5 mm的粒料的質量大約有70 g，26.5的粒級的質量也有40 g左右，多取一顆這樣的顆粒和少取一顆這樣的顆粒對篩分結果會產生明顯的影響。

(2)比表面積變化時對水泥劑量測定結果影響

基于前面的假設，集料單位面積粘附的水泥顆粒一樣多，因此比表面積大小和所粘附的水泥顆粒多少呈正比例線性關系，也就和水泥劑量檢測結果呈正比例線性關系。

因此造成同樣的混合料再現試驗出現較大的試驗偏差的原因在于樣品取樣質量相對于集料公稱粒徑來說偏小，使得試樣中的比表面積離散較大，也就使得集料表面上的水泥顆粒含量發生了較大的變化。致使產生了較大的含量誤差。

1.3 消除方法

(1)篩孔尺寸的選擇

篩孔尺寸的選擇，應能使900 g樣本具有代表性，且能在實踐中順利完成，我們備選了三個篩孔選擇，2.36 mm、4.75 mm、9.5 mm。在JTG E42-2005的試驗規程中規定最大稱粒徑為9.5 mm的篩分試驗質量不小于1 000 g，4.75 mm的篩分質量不少于500 g，因此，9.5 mm篩孔達不到使樣本達到具有代表性的要求，而剩下的只有2.36 mm、4.75 mm兩個篩孔，在實踐中發現，由于混合料比較濕潤，在過篩的時候混合料又容易形成小團，2.36 mm的篩孔過篩很困難，而4.75 mm篩孔過篩基本不受影響，故篩孔4.75 mm篩孔為最佳選擇。

(2)劑量測定常出現的4種情況

①標準曲線測定和現場檢測都未過篩。兩過程保持了一致性，但檢測結果變異較大，正是本文要解決的問題;

②標準曲線測定過篩，現場檢測都未過篩。使標準曲線與現場檢測沒有一致性，現場過篩后，由于比表面積的增加，使得礦料所粘附的水泥較多，試驗所消耗的EDTA較多，所以試驗結果偏大。

③標準曲線測定時過篩，現場檢測時不過篩。同樣使標準曲線與現場檢測沒有一致性，但由于比表面積的減小，使得礦料所粘附的水泥較少，試驗所消耗的EDTA較少，所以試驗結果偏小。

④標準曲線檢測時過篩，現場檢測時過篩。兩過程保持了一致性，同時檢測結果變異較小，是檢測的最佳方案。

2 結論

目前，在公路工程無機結合料的試驗檢測規程中，采用TG E51-2009的標準來代替老規程JTJ051-94，雖然新規范拌中粗粒土的取樣質量有300 g提高到現在的1 000 g，減少了部分誤差，但就誤差來說仍然很大，有必要對先規范進行補充，用過篩的方法以減少誤差。使該方法的試驗結果能真實有效地反映工程質量，從而能真正能的指導施工。

［1］公路路面基層施工技術規范(JTJ 034-2000)［S］.

［2］公路工程無機結合穩定材料試驗規程(TG E51-2009)［S］.

［3］公路瀝青路面施工技術規范(JTG F40-2004)［S］.

［4］沈學峰.水泥穩定砂礫水泥劑量測定(EDTA滴定法)［J］.中外公路，2000，(7).

U416.214

C

1008-3383(2012)04-0002-02

2011-12-28

徐在鋒(1972-)，河北省滄州市新華區人，工程師，研究方向:公路工程監理。