水泥稳定土基层现场密度测试方法的对比研究

2020-07-14周文渊王冠通

山西建筑 2020年14期

周文渊王冠通

(1.安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院，安徽蚌埠 233000； 2.中国核电工程有限公司，北京 100840)

1 概述

水泥稳定土常用于路面结构的基层和底基层，其具有良好的整体性，足够的力学强度和抗水性，应用范围很广。

压实度是道路基层或底基层质量检测的实测关键项目之一，体现了水泥稳定土经现场压实后的密实状况，压实度越高，密实度越大，水泥稳定土基层的整体性能越好。压实度是指筑路材料压实后的密度与标准密度之比[1]，标准密度即根据规范要求的击实试验方法确定的最大干密度。

常用的压实度测试方法有环刀法、灌砂法、灌水法和钻芯法。细粒土现场密度测定可采用环刀法或灌砂法，粗粒土现场密度测定可采用灌砂法、灌水法或钻芯法。

本文采用灌砂测试法和钻芯测试法，对某工程的水泥稳定土基层的现场密度进行了测定。并对两种方法测得的结果进行了对比分析。

2 材料的室内试验

2.1 颗粒分析试验

采用干筛法对水泥稳定土的颗粒组成进行分析，依据JTG E51—2009公路工程无机结合料稳定材料试验规程[2]和JTG/T F20—2015公路路面基层施工技术细则[3]，采用方孔筛进行颗粒分析试验，筛孔直径分别为53.0 mm，37.5 mm，26.5 mm，19 mm,9.5 mm，4.75 mm，2.36 mm，1.18 mm，0.6 mm，0.075 mm。试验结果分析见表1。

2.2 水泥土击实试验

依据JTG E40—2007公路土工试验规程和JTG E51—2009公路工程无机结合料稳定材料试验规程，采用重型击实试验确定水泥稳定土的最大干密度值，作为评价压实度的标准密度。击实试样的水泥剂量为6%，水泥剂量是水泥质量占全部粗细土颗粒与干土质量的百分比，即水泥剂量=水泥质量/干土质量。

表1 颗粒分析试验结果表

经3次平行试验，测得水泥剂量为6%时的水泥稳定土的最大干密度值分别为2.32 g/cm3,2.31 g/cm3和2.32 g/cm3。取最大干密度值平均值2.32 g/cm3作为压实度检测的标准密度。

3 现场密度测试

3.1 取样与测试方法

本文目的是对灌砂法和钻芯法的测试结果进行对比分析研究，为了减少误差，采用随机取样的方法。要求两种测试方法的水泥稳定土基层材料为同一批拌合料，采用相同的施工工艺流程，待水泥稳定土基层养生结束后，先随机确定灌砂法测点的部位，再顺着施工时水泥稳定土层的碾压方向，距灌砂法测点位置20 cm左右，确定钻芯法的测点位置，使用取芯钻机钻取芯样。

灌砂法测试步骤和数据处理依据JTG E40—2007公路土工试验规程中“T0111-1993灌砂法”章节和JTG 3450—2019公路路基路面现场测试规程[5]中“T0921-2019挖坑灌砂测试压实度方法”章节的要求，开展水泥稳定土的压实度现场测试试验。

钻芯法测试步骤依据JTG 3450—2019公路路基路面现场测试规程中“T0924-2008钻芯测试路面压实度方法”章节的要求。钻孔芯样直径尺寸为100 mm，取出芯样后，再按照JTG E40—2007公路土工试验规程，使用灌砂法测定钻孔孔洞的体积。

两种测试方法取得土样的干质量均采用烘干法测定。

3.2 两种测试方法的对比

采用灌砂法测试9个测点，编号为G1～G9。采用钻芯法测试9个测点，编号为Z1～Z9。两种测试方法测得的水泥稳定土基层的干密度与压实度结果见表2。

表2 干密度与压实度测试结果汇总表

两种测试方法测得的水泥稳定土的干密度值对比曲线见图1。

对比分析两种测试方法测得的结果，可以看出以下特点：

1)灌砂测试法测得的水泥稳定土基层的干密度值大于钻芯测试法。笔者分析产生这一现象的原因有两个：一是钻芯法取样过程中，钻头切割了水泥稳定粒料中的碎石；二是钻芯取样时，水泥稳定土芯样底部断裂，造成了芯样底部的大粒径碎石的脱落。而灌砂法，完整的收集了测试点试坑中的全部土样。密度较大的碎石料的缺失，造成了钻芯测试法测得的水泥稳定土基层的干密度值小于灌砂测试法。

2)灌砂测试法测得的水泥稳定土基层干密度值的离散性大于钻芯测试法。这是由于两种测试方法的取样特点造成的。水泥稳定粒料不是理想的均匀的材料，即使同一批拌合料，采用相同的施工工艺流程，也避免不了水泥稳定土基层不同部位的不均匀性。采用灌砂测试法取样时，完整的保留了试坑中的全部土样，试坑尺寸不同和测试点材料的不均匀性都造成了试验结果的离散性。钻芯测试法取样时，试样尺寸趋于一致，取样是对基层进行切割，降低了测试点材料不均匀性对试样的影响。因此，灌砂测试法测得的水泥稳定土基层干密度值的离散性要大于钻芯测试法。