公路水泥稳定碎石层试验检测技术的实践

2024-04-01张金金

大众标准化 2024年5期

张金金

（甘肃省兰州公路事业发展中心试验检测室，甘肃兰州 730000）

公路水泥稳定碎石层是公路路面结构中的重要组成部分，具有较好的承载能力和耐久性，被广泛应用于公路工程中。水泥稳定碎石层在施工过程中需要进行试验检测，以确保其质量和性能达到设计要求，保障公路的安全和稳定运行。公路水泥稳定碎石层试验检测技术的不断完善和提高，将进一步推动公路建设的发展，提高公路工程质量，满足日益增长的交通运输需求，为交通事业的繁荣和发展做出积极贡献。

1 公路水泥稳定碎石层试验检测的重要性

公路水泥稳定碎石层作为公路路面结构的一种重要类型，其性能直接影响着公路的承载能力、耐久性和使用寿命。为确保水泥稳定碎石层在实际交通运输中能够满足设计要求和使用要求，进行试验检测显得尤为重要。首先，公路水泥稳定碎石层作为路面的基层或面层，其质量直接影响着整个路面的稳定性和承载能力。通过试验检测，可以评估水泥稳定碎石层的强度、稳定性和耐久性，从而确保路面质量符合规范和设计要求。其次，优化配合比。水泥稳定碎石层的性能与所用材料的配合比密切相关。试验检测可以通过对不同材料配合比进行对比和分析，找到最优的配合比方案，提高水泥稳定碎石层的强度和稳定性。再次，预测路面性能。水泥稳定碎石层试验检测可以获取材料的力学性能参数和路面结构的变形性能参数，通过计算和模拟预测路面在不同荷载条件下的性能表现，为工程决策提供科学依据。最后，提高工程质量。通过工程试验检测，及时发现材料和施工工艺问题，及时调整和修正，可以提高水泥稳定碎石层的施工质量和工程质量。未来随着技术创新提升，试验方法和设备也将不断完善，对于打造高质量的公路工程具有重要意义。

2 公路水泥稳定碎石层试验检测技术的实践要点分析

某高速公路工程属于双向四车道，设计道路宽度26 m，设计时速100 km/h。工程路面采用水泥稳定碎石层，为了保证工程质量，需要选择合适的试验检测技术予以实践。

2.1 原材料试验检测

公路水泥稳定碎石层的性能和质量受到原材料的影响，包括水泥、碎石、填料等。因此，在进行水泥稳定碎石层施工前，需要对原材料进行试验检测，以确保其符合设计要求和规范标准。具体包括以下几点：①原材料准备。根据施工要求，准备高质量的原材料。根据区域做好材料采购和存储工作，如果区域潮湿多雨，为了避免材料受潮损坏，雨季施工阶段选择合理措施保护集料，为砂、石屑等材料搭建雨棚避免淋雨。②碎石。对于碎石材料，优先选择坚硬、耐磨、干净的碎石次材料，整体颗粒棱角分明，其中不含有植物杂质，含泥量控制在合理范围内。粗粒土、中粒土质量控制方面，严格控制土料中0.6 mm以下的颗粒含量，最大值为30%，塑性指数适当增加，可以选择均匀系数10以上和塑性指数12以上的材料。③水泥。水泥是水泥稳定碎石层的胶结材料，其品质直接影响着水泥稳定碎石层的强度和稳定性。水泥试验检测主要包括水泥种类、含水量、凝结时间、强度等参数的测试。例如，对于不同种类的水泥，需要测试其凝结时间和强度发展曲线，以确定最佳的使用时间和强度发展情况。优先选择符合硅酸盐水泥材料，避免使用受潮编制或是早强水泥材料，保证水泥强度和安定性等指标合乎要求；水泥初凝时间在3 h以上，终凝时间通常是在6 h以上。施工现场运输散装水泥材料，其出炉天数符合要求，如果是夏季气候温度较高，则要控制水泥罐温度在50 ℃以内，一旦超出这个温度标准，则要选择降温措施予以处理，如洒水降温，保证水泥材料质量符合要求。④石屑。选择无缝化、清洁、无杂质的石屑材料，并且保证石屑材料强度符合标准。⑤水。选择清洁无污染的水源，以此来保证混合料质量。

2.2 级配筛分控制

首先，需要根据设计要求和规范标准，选择合适的筛孔尺寸。不同规范对于水泥稳定碎石层的筛孔尺寸要求可能有所差异，通常会涉及不同粒径级配的筛孔尺寸，如5 mm、10 mm、20 mm等。选择合适的筛孔尺寸是保证试验的准确性和可比性的前提。其次，制备合适的碎石试样是级配筛分的基础。通常，需要在现场或实验室中获取足够数量的碎石试样，并进行有效的样品分析和采样。为确保试验结果的代表性，应随机选取多个位置的碎石样本，并进行充分混合。级配筛分试验是将制备好的碎石试样放入筛分设备中，通过振动筛分来确定不同粒径级配的比例。试验时，需要注意筛分时间、振动幅度、筛分精度等参数的控制，以获得准确可靠的试验数据。再次，完成级配筛分试验后，需要对试验数据进行处理和分析。通过计算不同筛孔尺寸下通过的碎石质量，可以得到不同粒径级配的百分含量。进一步绘制级配曲线和粒径分布曲线，以直观反映碎石的级配情况，并进行比对和评估。最后，根据试验结果和工程实际需求，可以对水泥稳定碎石层的级配进行优化设计。通过调整碎石骨料的比例和粒径分布，优化级配设计可以提高水泥稳定碎石层的力学性能和稳定性，从而满足公路工程的要求。

2.3 压实度试验检测

公路水泥稳定碎石层的压实度是指在施工过程中，通过压实设备对碎石层进行压实处理，以提高其密实性和稳定性的能力。压实度试验检测是公路水泥稳定碎石层试验检测技术的关键环节，它对于保障路面的承载能力和耐久性至关重要。

压实度试验需要选择合适的压实设备，常用的设备包括静轮式压实机、振动压实机等。选择压实设备时，需要考虑碎石层的厚度、粒径、压实目标等因素，并根据工程实际情况进行选择，以保证试验的准确性和可靠性。在实践中，通常会从现场或实验室中获取足够数量的碎石层样本，并按照设计要求制备试验样本。样本的制备过程中需要注意密实度的控制，以保证样本的代表性和一致性。压实度试验的操作需要严格按照规范进行，先将试验样本置于压实设备下，通过设备的压实作用使碎石层密实。试验过程中，需要控制压实时间、次数、压实层数等参数，以确保试验结果的可比性和准确性。压实度试验会得到碎石层的干密度和最大压实度等参数，通过计算和比对这些参数，可以评估碎石层的密实性和稳定性，判断其是否符合设计要求。根据压实度试验结果调整压实设备的参数、压实次数和层数，优化压实方案可以提高水泥稳定碎石层的密实性和稳定性，从而满足公路工程的要求。

2.4 水泥剂量试验检测

试验设计应根据工程实际情况和设计要求确定试验的水泥种类、试验样本数量、试验条件等，制定合理的试验方案是保证试验准确性和可比性的基础。需要制备不同水泥用量下的试验样本，并按照试验方案进行配比。样本的制备过程中需要严格控制水泥的配合比例和混合均匀性，以确保试验的可靠性和代表性。

水泥试验检测中，应先检测水泥剂量，优化水泥剂量配置，具体要注意以下几点内容：①制备乙二胺四乙酸标准溶液，将37.22 g的原料同一定量二氧化碳蒸馏水冲混合搅拌，混合温度控制在40～50 ℃范围内，待到溶解完全后放在室温环境下自然冷却。②氯化铵溶液与氢氧化钠溶液配置过程中，控制氯化铵溶液浓度和氢氧化钠溶液浓度分别为10%、1.8%。③配置钙红指示剂时，先选择一定量试剂，置入到温度105 ℃环境下烘干1 h，然后再溶液中加入0.2 g钙试剂羟酸钠、20 g硫酸钾，充分融合、研磨，然后放置到广口瓶中，尽可能避免与空气中水分接触变质。

在灰剂含量检测中，采用EDTA滴定法进行，实验期间灰剂超出1%设计值，对水泥用量、试验结果仔细核对。首先称取3 kg的试样置入搪瓷杯中，并加入10%氯化钠溶液，溶液量6 000 mL，充分搅拌3 min；使用移液吸管充分吸取10 mL上部悬浮液，将其倒入200 mL三角杯中，然后加入50 mL的氢氧化钠溶液，充分搅匀混合，记录下EDTA二钠标准液，再次滴定、摇匀，溶液颜色转变成纯蓝色后停止，记录下EDTA二钠标准液具体用量，在此基础上推算出具体灰剂量。

2.5 延迟时间试验检测

延迟时间指的是水泥稳定碎石层在加入水泥后，至开始压实或施工之间的时间间隔。该试验的主要目的是确定水泥稳定碎石层的最佳施工时机，以保证水泥的活性发挥到最佳状态，从而使路面的强度和稳定性达到最优。影响延迟时间的因素如表1。

表1 影响延迟时间的因素

在进行延迟时间试验检测前，需要进行试验设计和方案制定，试验设计应根据工程实际情况和设计要求确定试验样本数量、试验条件等；制定合理的试验方案是保证试验准确性和可靠性的基础。制备不同时间间隔下的试验样本，并按照试验方案进行配比；样本的制备过程中需要严格控制水泥的配合比例和混合均匀性，以确保试验的可靠性和代表性；在进行延迟时间试验检测时，需要严格按照试验方案进行试验操作，试验过程中需要记录试验样本的时间间隔、压实度、强度等参数，以便后续数据处理与分析。试验操作的准确性和数据采集的全面性是保证试验结果准确性的重要保障；完成延迟时间试验后，需要对试验数据进行处理与分析。通过计算不同时间间隔下的试验样本的强度参数，如抗压强度、剪切强度等，可以得到延迟时间与强度的关系，进一步分析数据，找到最佳的延迟时间范围，以保证水泥稳定碎石层的强度和稳定性；根据延迟时间试验的结果和实际工程需求，可以对施工时机进行优化，合理控制水泥加入的延迟时间，可以使水泥的活性发挥到最佳状态，从而提高水泥稳定碎石层的强度和稳定性，满足公路工程的要求。