公路水穩(wěn)基層施工中水泥劑量控制研究

田 志 遠(yuǎn)

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

1 概述

在我國(guó)，路面基層主要以半剛性基層為主，其中水泥穩(wěn)定類基層強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)，在我國(guó)路面基層中使用最多。水泥穩(wěn)定類基層的強(qiáng)度受到水泥劑量、骨料級(jí)配、原材料質(zhì)量和施工工藝等因素的影響，而水泥劑量是其中最主要的影響因素。這就要求必須在水泥穩(wěn)定類基層材料的生產(chǎn)、使用過程中加強(qiáng)質(zhì)量檢測(cè)，提高控制力度。

然而，在實(shí)際施工過程中，往往缺乏有效的質(zhì)量管控，導(dǎo)致水泥穩(wěn)定類基層材料施工中計(jì)量不準(zhǔn)確，波動(dòng)范圍大，造成水穩(wěn)基層強(qiáng)度不足，成型質(zhì)量差，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。這就需要建立一整套完善的質(zhì)量檢測(cè)體系，統(tǒng)一水泥劑量的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對(duì)水泥穩(wěn)定類基層材料的質(zhì)量檢測(cè)。

采用EDTA滴定檢測(cè)方法的主要依據(jù)是水穩(wěn)基層施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)曲線。因此，標(biāo)準(zhǔn)曲線的制定直接關(guān)系到水泥劑量檢測(cè)的準(zhǔn)確性。施工中應(yīng)根據(jù)不同的集料情況制定不同的標(biāo)準(zhǔn)曲線，通過比較分析制定出與施工實(shí)際最接近的標(biāo)準(zhǔn)曲線。施工中普遍存在標(biāo)準(zhǔn)曲線與實(shí)際施工情況不符的情況，在施工中使用的原材料發(fā)生較大變化后，仍然采用原來的標(biāo)準(zhǔn)曲線，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。

2 水泥劑量檢測(cè)方法與影響因素

2.1 EDTA滴定法

水泥劑量的高低與水穩(wěn)基層的強(qiáng)度密切相關(guān)，水泥劑量不足，水穩(wěn)基層強(qiáng)度不足，成型不良甚至不成型；水泥劑量過高，水穩(wěn)基層強(qiáng)度雖然提高了，但其縮裂也明顯增加。在水穩(wěn)基層施工時(shí)，應(yīng)進(jìn)行科學(xué)合理的配合比設(shè)計(jì)，采用準(zhǔn)確的檢測(cè)方法，并在施工過程中加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，降低水泥劑量的施工變異性。保證水泥劑量符合施工要求，進(jìn)一步保證基層的施工質(zhì)量。

現(xiàn)階段，EDTA滴定法是水穩(wěn)基層水泥劑量檢測(cè)的最常用方法。EDTA溶液與水泥中的Ca2+離子發(fā)生反應(yīng)，通過觀察滴定過程中EDTA標(biāo)準(zhǔn)液的消耗用量，再查找標(biāo)準(zhǔn)曲線確定水泥劑量。由于受到水泥品種、集料類型和其他離子的影響，EDTA溶液消耗量與水泥劑量之間并不存在固定的函數(shù)關(guān)系，必須通過查找標(biāo)準(zhǔn)曲線確定水泥劑量。因此，必須先做出不同水泥劑量的標(biāo)準(zhǔn)曲線，再將測(cè)定的水穩(wěn)基層材料的EDTA溶液消耗量相對(duì)比，才可以確定水泥劑量。在實(shí)際施工中，由于受到骨料級(jí)配，取樣方法和材料含水量等各方面因素的影響，水泥劑量的檢測(cè)值與實(shí)際值存在一定的偏差。

在現(xiàn)場(chǎng)施工中，應(yīng)在水穩(wěn)基層材料拌制和施工前進(jìn)行取樣，進(jìn)行EDTA滴定，確定水泥劑量，以便進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。水泥劑量現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)應(yīng)在監(jiān)理等有關(guān)部門的監(jiān)督下進(jìn)行，當(dāng)檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)比后得出的水泥劑量滿足設(shè)計(jì)要求即為合格。當(dāng)原材料發(fā)生較大變化時(shí)，必須重新確定標(biāo)準(zhǔn)曲線，以確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確。

2.2 水泥劑量檢測(cè)影響因素

2.2.1礦料級(jí)配

標(biāo)準(zhǔn)曲線是根據(jù)拌和均勻的水穩(wěn)基層混合料制定的，這就要求施工現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)也應(yīng)該保證材料的均勻性。當(dāng)選取的混合料均勻性不好，級(jí)配會(huì)產(chǎn)生很大變化。水穩(wěn)基層混合料級(jí)配的變化會(huì)直接影響水泥劑量的檢測(cè)結(jié)果，選取三種不同級(jí)配的混合料，并將試樣過4.75 mm的篩，然后取樣300 g進(jìn)行EDTA滴定，表1為不同級(jí)配的混合料水泥劑量的檢測(cè)結(jié)果。

表1 不同級(jí)配的水穩(wěn)碎石混合料水泥劑量的檢測(cè)結(jié)果

選取的A,B,C三個(gè)級(jí)配中，B級(jí)配偏粗，C級(jí)配偏細(xì)，A級(jí)配適中。試驗(yàn)重要選擇小粒徑碎石作為試樣，根據(jù)EDTA溶液消耗量，查看標(biāo)準(zhǔn)曲線，確定A級(jí)配水泥劑量為6.4%，級(jí)配偏粗的B級(jí)配水泥劑量為7.8%，級(jí)配偏細(xì)的C級(jí)配水泥劑量為5.6%。

對(duì)以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，對(duì)同一水泥劑量的水穩(wěn)基層混合料，若選用級(jí)配偏粗時(shí)，所測(cè)得的滴定結(jié)果偏大；若級(jí)配偏小，則滴定結(jié)果偏小。這是因?yàn)榧?jí)配偏粗的骨料細(xì)集料含量低，比表面積小，含有大粒徑碎石較多，小粒徑碎石表面粘附的水泥較多；而級(jí)配偏細(xì)的混合料，含有的細(xì)集料含量高，細(xì)集料比表面積大，表面粘附的水泥多，而小粒徑碎石表面的水泥就會(huì)減少。所以，在三份不同級(jí)配的混合料中取小粒徑碎石檢測(cè)水泥劑量時(shí)，會(huì)得到完全不同的結(jié)果。

2.2.2取樣方法

取樣方法主要是在取樣時(shí)過篩的方式不同，所取的試樣檢測(cè)結(jié)果也不同。一般主要通過2.36 mm,4.75 mm,9.5 mm的篩，將篩取的材料按四分法取樣做EDTA滴定試驗(yàn)。由于材料的粒徑不同，其比表面積也不同。由于細(xì)集料的比表面積大于粗集料，其EDTA消耗量也高于粗集料，水泥劑量也高于粗集料。

2.2.3含水量和測(cè)定時(shí)間

水穩(wěn)基層混合料內(nèi)部的含水量對(duì)水泥劑量的影響，主要表現(xiàn)在對(duì)混合料均勻性的干擾。當(dāng)含水量過大時(shí)，粗集料表面由于含水量過大不易粘附水泥顆粒，細(xì)集料的粘附性也變差。當(dāng)含水量過小時(shí)，混合料成型不佳，骨料表面水分少，不易粘附水泥顆粒。總之，含水量偏高或偏低都會(huì)使水泥劑量的檢測(cè)結(jié)果偏低或偏高。

測(cè)定時(shí)間對(duì)水泥劑量檢測(cè)的影響主要是由于隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，水泥中游離Ca2+由于參加化學(xué)反應(yīng)而逐漸減少，檢測(cè)中會(huì)使EDTA消耗量降低，使檢測(cè)結(jié)果偏低。

3 水穩(wěn)基層水泥劑量的控制措施

3.1 過程控制

在水穩(wěn)基層材料的拌制和施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行取樣，采用EDTA水泥劑量試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)比，確定水泥劑量是否符合配合比設(shè)計(jì)要求。并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)水泥用量進(jìn)行調(diào)整，確保水穩(wěn)基層材料質(zhì)量。

3.2 工程量與材料用量核對(duì)控制

水泥穩(wěn)定類基層材料的拌制使用的是散裝水泥，可以根據(jù)設(shè)計(jì)配合比中水泥的用量與實(shí)際用量進(jìn)行比較，進(jìn)一步確定水泥劑量。這種方法是通過水泥用量的消耗量來分析水泥劑量的高低，散裝水泥通常儲(chǔ)存在水泥罐中，其用量不易檢測(cè)，而且這種方法不能實(shí)時(shí)檢測(cè)出水泥劑量，在時(shí)間上落后于施工，不利于問題的及時(shí)解決，因此在施工中很少采用。

3.3 結(jié)果控制

結(jié)果控制可以通過在施工現(xiàn)場(chǎng)取樣做強(qiáng)度試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)取芯的方式進(jìn)行檢測(cè)。強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果滿足水穩(wěn)基層強(qiáng)度要求，取芯試驗(yàn)芯樣的完整率大于80%，說明結(jié)果符合要求。

4 結(jié)語

水泥劑量的檢測(cè)應(yīng)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，并綜合考慮各方面因素的影響。文章對(duì)EDTA水泥劑量檢測(cè)法的優(yōu)化進(jìn)行了介紹，并重點(diǎn)分析了骨料級(jí)配、取樣方法和含水量對(duì)水穩(wěn)基層水泥劑量檢測(cè)的影響。通過大量試驗(yàn)研究，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析后得出以下結(jié)論:

1)標(biāo)準(zhǔn)曲線必須根據(jù)不同的材料情況制定多組，經(jīng)過比選后確定與實(shí)際最接近的標(biāo)準(zhǔn)曲線；

2)隨著混合料級(jí)配變粗，其實(shí)測(cè)的水泥劑量有增大的趨勢(shì)；

3)取樣方法對(duì)水泥劑量的檢測(cè)結(jié)果的影響主要是不同粒徑集料的比表面積不同造成的；

4)隨著測(cè)定時(shí)間的增加，水泥劑量的檢測(cè)結(jié)果偏小。

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