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市政道路水穩基層水泥劑量的檢測及控制
2012-04-27 來源:中國鳴網
在廈門的城市道路建設中,水泥穩定碎石已被廣泛用于修建高等級道路路面的基層或底基層,雖然其具有易于取材、經濟適用、強度較高、板體性好等優點,但是隨著使用的不斷普及,施工質量控制上也出現許多缺陷與不足,尤其是水泥劑量控制不好,對基層的質量影響很大,水泥劑量太小,則不能確保基層的強度;而量太大既不經濟,還會使基層的裂縫增多,進而影響到路面面層投入使用后的水穩性。因此,水泥劑量檢測及控制,是水泥穩定碎石基層施工質量控制領域中的一個重要環節。

  要想能通過準確檢測及控制水泥穩定碎石中的水泥劑量來指導施工,首先應在試驗室配備不同水泥劑量的土樣,測定與之對應的不同EDTA化學試劑的耗量,繪制標準曲線,為下一步采用EDTA滴定法現場測定施工拌和時的水泥劑量做檢測準備;然后在生產過程中按照規范要求每2000m2檢測1次,至少6個樣品,用EDTA滴定法試驗檢測,再根據試驗結果進行調整;最后定期對工程數量與實際使用水泥劑量進行計算比較。

  一、工程實例

  廈門某工業區三期B標市政工程,水泥穩定砂石基層采用粗粒式穩定碎石,碎石10~30mm,石屑0~10mm,粗砂0~5mm,集料塑性指數為6.4,液限24.7%,施工配合比設計中各種集料的比例為碎石:石屑:砂=50:35:15,合成級配滿足《公路路面基層施工技術規范》(JTJ034-2000)中3號級配要求,集料壓碎值為22.6%,穩定劑為P.C32.5硅酸鹽水泥,5%水泥劑量的穩定碎石擊實試驗結果:ω0為6.0%,ρdmax為2.29g/cm3。

  二、標準曲線繪制

  眾所周知,標準曲線是工地檢測水泥劑量的標準,如果標準曲線的繪制出現問題,將無法保證水泥穩定碎石施工質量。為了更好地指導生產,共設計了4種不同情況的集料(表1),通過這4種不同情況集料的標準曲線,尋找他們之間的關系,得到更加合理的標準曲線。

  
 
        注:1.水泥劑量按照0、2%、4%、6%、8%摻入;2.最佳含水量為6%;3.考慮到加水后的集料通過2.36mm篩比較困難,而改用4.75mm篩

  通過對4種不同方式配制而成的試樣進行EDTA試驗,試驗時所用EDTA溶液是一次配制而成,氯化氨和氫氧化鈉溶液配制多次,得到的結果如表2,標準曲線見圖1。
 
  

  圖1標準曲線圖
 
  由表2、圖1,可以得出以下初步結論:

  1、混合料不過篩,直接按照配合比取干混合料摻兌水泥繪制標準曲線,這種做法符合現場實際。試樣中水泥顆粒無丟失,水泥劑量較準。每一份標準試樣的顆粒級配可能不同,而且施工現場的混合料顆粒級配也不可能與標準試樣土相同,由于標準試樣所取樣較少(300g),有時試樣級配差異大,影響了試驗精度。混合料未過篩用來做滴定所得標準曲線不平順、不圓滑,說明誤差大,而且在4%以內時變化較大,曲線陡,如圖1中1#曲線。

  2、混合料按照配合比進行配合過篩,過篩后再摻水泥來做試驗,就會改變試樣種類,使試驗室所做試驗與今后現場檢測的混合料種類不符,不能達到試驗室標準試驗是模擬施工現場情況繪制、準確計量得到結果的目的。因為現場根本不是將混合料過2.36mm篩后再用細顆粒拌水泥穩定料,但繪制的標準曲線圓順,曲線比較平穩,如圖1中2#曲線。

  3、混合料加水泥和水后直接過篩,由于水泥的粘結作用,過2.36mm篩非常困難,試驗時采用過4.75mm篩,從水泥與混合料粘結的作用機理可以得出,當細顆粒多時,水泥與混合料接觸的面積大,拌和時粘結在集料顆粒表面的水泥成分要多,過篩后的集料水泥含量偏大,加氯化氨溶液后攪拌時懸浮在水中的水泥顆粒成分多,在同一水泥劑量的情況下,需要消耗的EDTA量要多,符合實際情況,而且曲線比較平順,如圖1中3#曲線。

  4、如果混合料摻加水泥拌成穩定碎石再過篩,由于水泥與集料之間沒有水的作用,粘附能力較差,過篩時水泥會在篩分時落到細粒混合料中,因而使得集料中的水泥含量比其他3種情況更大,按照同一種水泥劑量配制的情況下,消耗的EDTA溶液更多,曲線變化較大,如圖1中4#曲線。

  

  5、1#曲線和2#曲線相差比較少,特別在水泥劑量為3%~5%,兩條曲線基本重疊,在同一EDTA溶液耗量的情況下最大僅相差0.6%,如果現場采用2#曲線作標準曲線時,建議改用這兩條曲線的平均值確定的曲線,如圖1中5#曲線。

  三、水泥劑量檢測

  現場進行水泥劑量EDTA試驗的難點是試驗取樣問題,根據《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》(T0809-94)EDTA滴定法中的要求,選取有代表性的水泥穩定碎石混合料300g,為了克服取樣困難,可嘗試采用:

  1、取3000g混合料過4.75mm篩,然后再從過篩后的試樣中取兩份各300g滴定,采用3#標準曲線來確定水泥劑量。

  2、取樣嚴格按照混合料四分法,然后取兩份試樣各300g滴定,采用2#標準曲線來確定水泥劑量(規范要求方法)。

  3、從拌和機皮帶取白料(沒有加水泥)然后按照前面3#標準曲線確定的水泥劑量加水泥再滴定,用5#曲線檢驗水泥劑量。

  4、兩種試驗方法結果的比較,下基層試驗路段鋪筑中,共鋪筑300m,按照150m一次測6個試樣,在拌和站取水泥穩定料按照前述3種試驗方法進行了12次試驗,試驗情況如表3。

  表3試驗情況比較(基層厚度設計18cm)

  
 
  由表3可知:用3#標準曲線滴定的水泥劑量的平均值偏低,但是變異系數小,用2#標準曲線滴定的水泥劑量的平均值稍大,同時變異系數大,因為過4.75mm篩后取樣時能夠保證試樣比較一致。由于取樣量只有300g,當用四分法進行取樣時很難保證粗細比例跟拌和機出來的料一樣,粗細料比例變化很大,特別是碎石中的大顆粒,加上人為因素,EDTA試驗結果變化大,經過上面的對比試驗認為,按照3#標準曲線的試驗方法可行,操作性強,人為因素影響少。因此,工業區三期B標市政工程采用3#標準曲線的試驗方法進行水泥劑量的檢測及控制。

  四、水泥劑量控制

  1、過程控制

  標準曲線和EDTA水泥劑量試驗是施工水泥劑量控制的準備工作,根據EDTA試驗檢查施工當天每段時間的水泥劑量是否達到基層配合比設計要求,如果檢測出來的水泥用量偏高,需要減少拌和機水泥出量,一般采用轉速控制水泥量;否則,調高轉速,直到水泥劑量在4.5%~5.5%之間。

  2、工程量與用量核對控制

  由于基層施工需要的水泥用量大,且一般是散裝水泥。這樣,可以5d或者1周為1個時間段來核對水泥用量和實際施工的工程量。如經過計算理論上需要的水泥量和實際施工時所用的水泥量相差不超過±5%,認為拌和機的水泥計量正常,從5d施工的1.5Km基層看,需要的水泥用量為408t,實際購買用于該段基層的水泥量為420t,偏差為+2.93%,說明水泥控制情況較好。

  3、結果控制

  根據《公路路面基層施工技術規范》(JTJ034-2000)的要求,以6d保濕,浸水24h后無側限抗壓強度進行控制。同時基層施工的齡期為7~10d時,應能取出完整率達到80%以上的芯樣,這樣的基層才合格。從已施工的下基層交驗情況看,無側限抗壓強度達到4.8~5.2Mpa,芯樣完整率基本上達到80%~90%,基層裂縫少,實踐證明以3#標準曲線檢測及控制水泥劑量,水泥穩定砂石基層質量得到很好的控制,這從后期的水穩基層鉆芯取樣及質量評定結果均符合要求得以充分證明。

  五、注意事項

  1、為了提高試驗的精度,在標準曲線試驗及現場檢測水泥劑量的試驗過程中,每個樣品攪拌的時間、速度和方式應力求相同。具體做法可在做標準曲線試驗時記錄好每分鐘攪拌的次數,在今后的試驗中均應力求相同。

  2、配制的氯化氨溶液,可根據待測樣品數量確定,最好當天用完,不要放置過久。

  3、做標準曲線時,應使工地實際所用水泥劑量位于準備標準曲線所用劑量的中間,即應有兩種劑量大于實用劑量、兩種劑量小于實用劑量。

  4、混合料取樣一定要有代表性,混合料含水量控制在允許偏差(±2%)范圍內。

  5、素集料或水泥如有改變,必須重做標準曲線。

  六、結束語

  隨著水泥穩定碎石基層在城市道路建設中的推廣,水泥穩定碎石基層的水泥劑量檢測和控制變得越來越重要,施工水泥穩定碎石基層時必須從施工過程和結果來控制水泥劑量;同時,需要一種適合工地實際情況,可操作性強、變異系數小的控制與檢測辦法;以確保所施工的水泥穩定碎石基層在經濟上節約,功能上滿足半剛性基層混凝土路面的要求。
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