改性级配碎石基层施工质量控制研究

蒋少稀 刘士康

(1.广东省建筑设计研究院，广东 广州 510000； 2.中交一公局第六工程有限公司，天津 300451)

改性级配碎石基层施工质量控制研究

蒋少稀1刘士康2

(1.广东省建筑设计研究院，广东 广州 510000； 2.中交一公局第六工程有限公司，天津 300451)

以某二级公路路面基层改性级配碎石施工现场检测数据为基础，从级配、水泥剂量和压实度三个方面提出对改性级配碎石基层质量的控制措施，得出以4.75 mm以下粒径集料含量作为控制级配变异的关键措施，过9.5 mm方孔筛法能够提高水泥剂量检测精度的结论。

改性级配碎石，变异性，质量控制

0 引言

路面基层作为道路结构的承重层，主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直应力，并将力扩散到下面的垫层和土基中去，它需要有足够的强度和刚度才能保证道路整体的结构稳定和较长的使用期限，因此，对路面基层质量的控制显得尤为重要。本文从级配、水泥剂量和压实度三个方面研究控制路面基层质量的方法，以某二级公路路面基层改性级配碎石(水泥含量为2%的水泥稳定材料)施工现场的检测数据为基础，使用变异系数[1]这个统计量，分析以上三种因素产生变异的原因，并提出相应的质量控制措施。

1 级配变异的控制

本文根据JTG E42-2005公路工程集料试验规程[2]采用筛分法从水泥改性级配碎石的拌和站和摊铺现场两处对级配进行取样32组。因为水泥改性级配碎石的水泥剂量只有2%，水泥粉对级配影响较小，故将混合料晒干抹去粘在粗集料上的细集料后再进行筛分。筛分结果如表1，表2所示。

表1 拌和站混合料筛分结果

表2 摊铺现场混合料筛分结果

从表1看到，拌和站混合料不同孔径通过率的变异系数变化范围为1%～19.1%，平均值为12.3%，细集料的变异明显大于粗集料的变异，4.75 mm及以下粒径的集料的变异系数相对较大。

从表2中看出，摊铺现场混合料不同孔径通过率的变异系数变化范围为1.2%～24.5%，平均值为12.4%，与拌和站的基本上持平，极大值有所增加，与拌和站集料变异系数的变化规律相同，随着孔径的减小，其通过率的变异系数增大。

由此可知，在施工时对于4.75 mm以下的细集料变异的控制是整个混合料级配控制的重点。减少细集料的变异能使混合料趋于均匀，减少施工后的质量波动。提出以下减少级配变异的措施：

1)集料存储的影响。

当集料潮湿时，细集料含水量大，粘滞度增大，导致其不能均匀的从料斗卸入皮带，影响进料比例，级配在此阶段发生变异；由于含水量大小不同，水分对混合料实际质量的影响也将导致集料比例的变化。应搭建专用的集料储存室，地面用水泥混凝土进行硬化处理，以减少水分和泥土等杂物对集料的影响。堆料不宜过高(一般不超过4 m)，以减少集料堆放过程中的离析。

2)拌合的影响。

在拌合过程中，每天应对拌合的混合料和料场集料进行抽检，根据变化及时调整拌和机的配比；严格控制拌合时间，拌合时间过短造成材料不充分混合，过长的搅拌时间则会使加入的水分散失，同时造成粗集料下沉，产生拌合时的离析；应设置适宜的运输皮带倾斜角度，将减缓粗料沿皮带向下翻滚造成混合料的离析；调用适当数量的运料车以保证拌合连贯，若运输料车未能及时回到拌和站时，拌和机应先停止集料供应，待上料皮带的熟料全部送进熟料仓后停止水泥和水的供应。

3)装料与卸料的影响。

混合料装车时，运输车辆应该进行前后移动装车，具体顺序为先装前后，再装中间。在施工现场卸料时，应该采用移动卸料，料堆间距适合，避免单一料堆过大，车厢底板需要处于良好启闭状态并涂润滑剂以利于混合料整体滑落。如出现明显的离析，则应在压实前用机械或人工进行简单的拌合，以减少级配变异。

2 水泥剂量变异的控制

水泥剂量及其均匀性是影响水泥改性级配碎石基层强度的重要因素。随着水泥剂量的变化，水泥改性级配碎石的力学性质也将显著的改变。水泥剂量太少，强度难以达到规定的要求；水泥剂量太大，虽然强度可以增加，但会产生较大的收缩裂缝，同时在经济上也不合理。所以应降低水泥剂量的施工变异，使混合料的水泥含量处于一个平衡值。

根据JTG E51-2009公路工程无机结合料稳定材料试验规程[3]，对水泥稳定碎石水泥剂量的检测，采用EDTA滴定法。规范要求每份试样的质量仅为300 g，现场检测时的试样的级配很难与制作标准曲线时的级配相同。因为细集料的比表面积比粗集料的大，相同质量的粗细集料所能粘结的水泥量有较大的差别，取样的不均匀将造成检测结果的偏差。将规范中的标准曲线制作方法与过9.5 mm方孔筛法进行比较，结果如表3所示。

表3 两种方法检测水泥剂量的对比

从表3可以看出，规范法所测的水泥剂量的变异系数大于过9.5 mm方孔筛法，采用过9.5 mm方孔筛法能提高水泥剂量检测的稳定性。因此，对于改性级配碎石，建议采用过9.5 mm方孔筛的方法对改性级配碎石的水泥剂量进行检测，降低取样不均匀性对检测结果的影响。

从水泥改性级配碎石摊铺时的48个取样检测的结果得知，最低水泥剂量为1.43%，最高水泥剂量为2.63%，整体数据的变异系数为13.57%，各个样本的差异较大。分析其原因如下：

1)检测方法的影响。

从上文可以看出，过9.5 mm方孔筛的检测方法优于规范规定的常规方法，建议将其定为推荐的检测方法。

2)检测过程操作的影响。

用EDTA法检测水泥剂量的试验，是一种对比试验，要求除混合料均匀之外，试验时的其他因素尽量相同。在搅拌时间、速度、静置时间和吸管的吸入深度上保持一致。一般滴定采取搅拌3 min，静置10 min为宜。钙红指示剂的加量不宜过少，约2 g即好，否则溶液的颜色变化不明显，对EDTA的消耗量模糊。氯化铵溶液中的氨易挥发，宜当天配当天用。

3)稳定土拌合设备的影响。

带高精度的水泥剂量系统厂拌设备能够减少水泥剂量的变异。建议采用带螺旋连续称量水泥剂量系统的稳定土拌合设备，使水泥剂量保持在一个相对比较稳定的范围。同时，在拌合的过程中要避免拌合缸超额拌合，并且应控制拌合的时间，使混合料拌合均匀。

3 压实度变异的控制

良好的压实度是工程质量的重要保证。压实度除了和压实机械的选择、压实工艺、碾压时间有密切关系外，混合料的含水量和级配的均匀性也对压实度产生较大影响。

将施工路段分三个施工段区间，根据JTG E51-2009公路工程无机结合料稳定材料试验规程和JTG E60-2008公路路基路面现场测试规程[4]，分别采用酒精燃烧法和灌砂法对现场改性级配碎石含水率和压实度进行检测，分析含水量的变异性与压实度变异性之间的关系。由于现场碾压工艺基本上没有变化，可以认为混合料的压实功不变。结果如表4所示。

表4 含水量与压实度的变异系数

从图1可以看出，线性方程的拟合度达到0.739 1，压实度的变异系数随着含水率的变异系数的增大而增大。因此，控制好含水量的变化，有利于压实度的稳定。

从以下几方面提出控制压实度的措施：

1)含水率的影响。

推荐采用带水泵+智能涡轮流量计类型系统的厂拌设备，此系统精度能够达到±0.5%；混合料经过运输车辆运送到施工现场过程中水分会随重力往下渗透，造成水分分布的不均匀，并且面层的集料的水分蒸发速度快，这种现象随着运输距离的增大、气温的升高以及施工延时时间的增加变化相当明显。因此，拌和站应建在离施工现场较近的地方，以减少运距，如果运距较远，需用帆布等遮盖物将混合料遮盖运输，并根据当地气候、施工时的温度、风速及运距，预先模拟从拌和站到施工现场的水分损失量，在拌合时补偿水分。

2)级配的影响。

试验室得出的最大干密度和最佳含水量，是在规定的级配中通过重型击实试验来确定的。如果在施工工程中，混合料发生了离析，则在压实功一定的情况下，压实程度必将不同。

3)施工延迟的影响。

水泥的初凝时间一般约为2 h[5]，超出这个时间后，水泥将发生硬化。随着施工延迟时间的增加，混合料中含水量将越来越低，水分起的润滑作用也将减弱，集料之间的摩阻力增加，增加了压实难度，以致在相同的压实功下压实度难以达到预定的要求。对于不同延迟时间下的混合料进行室内击实试验，其结果如表5所示。

表5 压实度与延迟时间的关系

从表5中可以看出，当延迟时间为120 min时，压实度已不能达到规范要求的98%了，建议施工时在90 min内进行摊铺碾压。

4)施工工艺的影响。

在一定的碾压器械下，相同的碾压遍数只能使一定厚度的改性级配碎石达到预定的压实度，如果碾压厚度过厚，在固定的压实功下达不到理想的压实度。因此施工时需选择与碾压厚度相匹配的压路机来进行碾压[6]，并且严格选用操作熟练的压路机操作人员，保证固定的碾压遍数和碾压速度。

4 结语

本文根据现场道路的修筑，在实验室和施工现场相关数据采集的基础上，通过引进变异系数这个统计量，对改性级配碎石施工质量控制进行了探讨，得出以下结论：

1)拌和站级配的控制是整个混合料级配控制的关键；对4.75 mm粒径以下的集料变异性的控制尤为重要。

2)过9.5 mm方孔筛的水泥剂量的检测方法能够提高水泥剂量检测的精度；检测时与制定对比图时的操作统一性相当重要。

3)含水率的变异与压实度的变异有很大的正相关，碾压时的含水率是个重要的控制因素；级配的变异、施工延迟和施工工艺也对碾压效果产生很大的影响。

[1] 王荣鑫.数理统计[M].西安：西安交通大学出版社，1986：24-25.

[2] JTG E42-2005，公路工程集料试验规程[S].

[3] JTG E51-2009，公路工程无机结合料稳定材料试验规程[S].

[4] JTG E60-2008，公路路基路面现场测试规程[S].

[5] 黄政宇.土木工程材料[M].北京：高等教育出版社，2002：30-32.

[6] JTJ 034-2000，公路路面基层施工技术规范[S].

Study on construction quality control of modified grading gravel base

JIANG Shao-xi1LIU Shi-kang2

(1.GuangdongAcademyofBuildingDesign,Guangzhou510000,China;2.No.6EngineeringLimitedCompanyofCCCCFirstHarborBureau,Tianjin300451,China)

Taking the in-situ detection data of modified grading gravel of the second-level highway pavement base as the basis, the paper puts forward modified grading gravel base quality control measures from three aspects of grading, cement dosage and compaction degree, and concludes the critical measures of taking diameter below 4.75 mm content as the control grading change. In addition, over 9.5 mm square sieving method can improve cement dosage detection accuracy.

modified grading gravel, variability, quality control

1009-6825(2014)03-0217-03

2013-11-13

蒋少稀(1988- )，男，硕士； 刘士康(1984- )，男，助理工程师

U416.214

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