论公路工程路基用土和路面基层材料试验检测

2022-11-21怡小会

新疆有色金属 2022年4期

怡小会

（甘肃新科建工监理咨询有限公司，甘肃兰州 730000）

0 前言

基于目前的公路工程而言，对其路基用土和基层的材料进行试验检测，不仅能够判断工程的质量，为工程检测提供科学的数据依据，同时也能够发挥出其具体的价值，如提升车辆行驶的安全性以及保障路基结构的安全使用性等。由此需要在开展公路工程施工前，需对路基用土和基层材料各项参数进行检验，提升施工填料压实度的同时，延长公路的使用寿命。

1 案例背景

我国某公路设计，计划设计全长为120.6km，在整个施工区域内存在多数的山丘路段，沿途地形十分复杂。在实际施工期间，为了全面提升整体的施工质量，需要在路段K95+056——K95+213进行路基施工，并采取填石路基施工技术。该施工路段全长为157m。在施工开始前，需对该路段的结构和用土、面层材料进行试验检测，保障后续施工的质量与道路投入使用后的安全性。

2 公路工程土体试验检测

2.1 用土试验检测的流程

结合目前公路建设的用土检测经验和工程经验分析，目前常用物理性能和力学性能检测的方法来做路基用土的试验[1]。其中物理试验应包括水和颗粒密度的数据；机械性能试验应包括复杂程度和承载力等数据。因此为保障检测的效果和准确度，需结合一定的流程来实施，本次工程路基用土检测的流程为：测量放样-清表工作（测量、试验后监理确定）-填前碾压-压实度检测（合格后）-试验段上土（检查厚度监理确定）-整平碾压-压实度检测（合格后）-路基填筑-边坡修整（排水处理）-下一层施工。

2.2 土体的试验检测

（1）筛分。筛分的主要目的在于，根据粒子群所带有的比重、磁性等差异，实现科学分类。随后结合需求利用不同筛孔的筛子来分离固体物料的大小颗粒。在具体筛分期间，主要是以筛分和粉碎结合的方式进行，这种做法的目的在于能够保持颗粒在粉碎之后保持一致的大小[2]。在粉碎之后称取所需要的试样样本，先将样本通过2mm 筛孔，再根据超出2mm 直径的颗粒根据大小顺序依次筛选，此时使用粗筛孔进行筛选，注意对筛上土进行称量。而在此过程中，由于2mm 直径的颗粒数量多，因此可利用“四分法”平均以100 到800g 的重量将其平均分开，再依次经过筛孔进行筛分，同时需使用摇筛机振摇均匀，持续振摇10 到15 分钟，随后将筛子在白纸上轻轻叩击，将白纸上被筛子漏下的土再放到下一级筛中进行筛分。在此过程中需要注意的是，在单位时间内，筛下的颗粒数量需保持在剩余数量的1%左右，如果总量小于试样的10%，那么则不需要再去使用细筛来对其进行区分。

（2）标准击实。在实际施工作业期间，如果施工需要对土体进行回填，则需保障回填土的密实度、最大干密度和最佳含水率的确定。一般回填土的密实度需要在95%以上，以分层回填分层压实的方式进行。并且需要测量回填之前土样状态，测量其各项指标数值[3]。试验过程采取击实方式进行，常见包含轻、重两种，轻型击实试验用于粘性土施工作业中，且其粒径不能超过5mm，在单位体积上，击实所做的功为592.2kJ/m3；而重型击实的土体粒径一般不能超出20mm，所在单位体积上做的功为2684.9kJ/m3。

3 公路路面基层材料检测

本次公路工程的路面基层材料以沥青混合料为主，而沥青混合料最为关键的检测内容为冻融性能的检测。在冻融之后，沥青混合料内部的空隙会增加，导致其体积增大，承载力随之下降，最终造成整个结构破坏。所以在整个公路沥青路面的沥青混合料冻融试验进行期间，其对于整个公路的设计质量和使用寿命提升有着积极的意义。

3.1 确定试验方法

本次工程试验所设计的冻融循环标准温度为-20℃，需要在真空饱水24 个小时后实施，以20 个小时的时间作为一个冻融循环，采取击实与旋转压成型两种方式。试验和设备包含旋转压实仪、MTS 系统、冻融循环室和真空饱水箱。

在开始试验之前，需要将试件进行真空饱水操作，在饱水24 小时之后，再实施冻融，冻的方式主要包含在水中冻和空气中冻两种形式。本研究采取两种沥青混合料进行冻融试验循环操作，随后取其劈裂试验的结果进行试验分析，在饱水24小时后，水中冻的劈裂响度和饱水24小时以后空气中冻的结果相差并不明显。

3.2 试验结果及分析

（1）本次选择AC-16 和AM-16 两种沥青混合料进行劈裂强度的变化研究，在试验研究后发现，两者冻融后的残留稳定度与强度都会随着冻融的循环次数增加而降低，且在冻融次数相同的条件下，AM 冻融后的强度要低于AC冻融后的强度，但是在冻融10次以后两种混合料的残留劈裂强度逐渐趋于稳定。

（2）在冻融10 次之后，混合料的强度损失较大，基本都达到40%左右。综合比较，在击实实验中，沥青混合料的击实75 次残留的强度比要相较于50 次击实的残留强度比高，其平均空隙率相比较小，说明在实际施工作业期间，保证一定的压实度可提升混合料的抗冻性。

（3）随着冻融次数的增加和空隙率的增加，混合料的冰冻耐久性呈现出下降的趋势，并且当达到10次冻融之后，不同的孔隙率混合料其劈裂强度损失均达到35%；在5 次冻融之后，大孔隙的混合料强度下降的趋势相比于小孔隙的混合料强度下降趋势小，这样的反常现象可能与所选择的混合料材料有关。主要是因为AC-16 是普通的基质沥青，因此大孔隙的混合料表现为良好的稳定性。

（4）饱水率的影响。饱水率的大小也表示混合料中含水量的多少。当混合料中的含水量过多，水在冰冻或者是高温时期的膨胀，当其孔隙的体积再也容纳不下这些水量之后，其整体结构就将遭到破坏。现有的试验表示，混合料的饱水率过小损害并不明显，因此其范围应当在450%-100%之间。采取AC16混合料，沥青选择110#基质沥青，利用击实法成型后，得到具体的试验结果，并根据试验结果得到劈裂强度比的关系图。

由劈裂强度比关系图可以得出，饱水率在不断增加的基础上，试件残留劈裂强度要逐渐减小，且饱水率在500%-70%的范围内其劈裂比值变化程度较小，由此也可认为该范围内试件的残留劈裂强度比不因饱水率的不同而存在差异。饱水率大于90%后，其残留劈裂强度比和饱水率50%-70%时相比降低了30%-40%，只有原来强度的一半左右。