徐在鋒

(滄州市公路工程監(jiān)理中心)

測(cè)定水泥碎石中水泥計(jì)量方法的探討

徐在鋒

(滄州市公路工程監(jiān)理中心)

水泥碎石的水泥劑量測(cè)定過程中，往往會(huì)出現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果偏差較大的現(xiàn)象，通過分析水泥碎石各組成成分對(duì)水泥劑量測(cè)定的影響，剖析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果不確定的本質(zhì)原因，完善并總結(jié)了EDTA法在水泥穩(wěn)定碎石中的實(shí)際應(yīng)用。

水泥碎石;水泥劑量;集料;級(jí)配;比表面積

1 引言

水泥碎石屬水泥穩(wěn)定粒料類土(中粒土或粗粒土)，已廣泛應(yīng)用于高等級(jí)公路的基層或底基層結(jié)構(gòu)中，主要特點(diǎn)是早期強(qiáng)度高，易成型。

水泥在水泥碎石中起膠凝作用，其含量一般在4%～6%之間。水泥劑量過低使混合料達(dá)不到水泥碎石的強(qiáng)度要求，甚至造成在7～10 d內(nèi)鉆芯機(jī)不能在現(xiàn)場(chǎng)取出完整的芯樣;而劑量過高則會(huì)使路面產(chǎn)生過多的收縮裂縫。因此水泥劑量的檢測(cè)變得非常重要。

在實(shí)際工作中通常采用EDTA法測(cè)定水泥碎石中的水泥劑量。不同的試驗(yàn)人員做出的數(shù)據(jù)往往偏差較大，即使同一個(gè)試驗(yàn)檢測(cè)人員，同樣的混合料再現(xiàn)試驗(yàn)也會(huì)出現(xiàn)較大的試驗(yàn)偏差。

2 偏差分析

2.1 含灰量的影響

測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)，完全按最佳含水量配置水泥碎石，施工時(shí)總是有一定的偏差。為了便于分析，假設(shè)施工中最佳水泥劑量始終控制在設(shè)計(jì)劑量，舉例說明。

某水泥碎石的設(shè)計(jì)劑量x=5.2%，最佳含水量w0=5.8%，含水量控制在±1%，即4.8% ～6.8%之間。

(1)當(dāng)含水量在最佳含水量5.8%時(shí)，混合料質(zhì)量為1 000 g，則

水泥質(zhì)量為898.5×5.2%=46.7 g

(2)當(dāng)含水量為控制上限6.8%時(shí)，混合料質(zhì)量為1 000 g，則

集料干質(zhì)量1 000÷(1+6.8)÷(1+5.2)=890.0 g

水泥質(zhì)量為890.0×5.2%=46.2 g

(3)當(dāng)含水量為最佳含水量下限4.8%時(shí)，混合料質(zhì)量為 1 000 g，則

集料干質(zhì)量1 000÷(1+4.8)÷(1+5.2)=907.0 g

水泥質(zhì)量為907.0×5.2%=47.2 g

劑量測(cè)定中劑量與相同質(zhì)量混合料中的水泥質(zhì)量呈線性關(guān)系。水泥質(zhì)量為46.7 g時(shí)，水泥劑量為5.2%，則當(dāng)水泥質(zhì)量分別為46.2 g和47.2 g時(shí)，計(jì)算出對(duì)應(yīng)水泥劑量分別為5.15%和5.25%，因此可判斷為含水量在常規(guī)控制界限時(shí)，對(duì)水泥劑量測(cè)定的結(jié)果基本沒有影響。

2.2 集料級(jí)配的影響

水泥總是粘附在集料顆粒表面上，且集料單位面積粘附的水泥顆粒一樣多?；谶@個(gè)表面粘附假定，集料級(jí)配對(duì)水泥劑量測(cè)定結(jié)果的影響從本質(zhì)上說是比表面積對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。也就是說通過對(duì)集料級(jí)配對(duì)水泥比表面積的影響分析和比表面積變化時(shí)對(duì)水泥劑量測(cè)定結(jié)果影響的分析，就可以得出集料級(jí)配變化對(duì)水泥劑量測(cè)定結(jié)果的影響。

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(1)集料級(jí)配對(duì)比表面積的影響

表1為某公路篩分和比表面積對(duì)照實(shí)例。

由表1分析可知，4.75 mm篩孔以下部分只占總混合料的質(zhì)量的41%，但比表面積卻總比表面積的93.34%，0.075 mm篩孔以下部分只占總質(zhì)量的6%，比表面積卻占到了33.28%，達(dá)到了比表面積的1/3，所以同樣質(zhì)量的混合料大料和細(xì)料的比例的不同，造成的比表面積大小是有相當(dāng)?shù)牟町惖?，這種差異是不得不要考慮的。

按著數(shù)理統(tǒng)計(jì)的原理，樣本越大，其代表性越高，新規(guī)范JTG E51-2009規(guī)定，劑量測(cè)定中中粒土或粗粒土的取樣數(shù)量為1 000 g，JTJ051-94老規(guī)范中的300 g相比有了相當(dāng)大的提高，提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性。但相較于篩分試驗(yàn)，還是有一定差異的。

在JTG E42-2005的試驗(yàn)規(guī)程中，對(duì)于最大公稱直徑是26.5 mm的為了減少樣本的偏差，篩分的要求是最小樣本質(zhì)量為20 kg，四分法分至不少于2.5 kg進(jìn)行篩分。取樣1 000 g，去掉水分和水泥的情況之下，質(zhì)量也只有900 g左右，不能真實(shí)的反應(yīng)級(jí)配狀況，而一顆37.5 mm的粒料的質(zhì)量大約有70 g，26.5的粒級(jí)的質(zhì)量也有40 g左右，多取一顆這樣的顆粒和少取一顆這樣的顆粒對(duì)篩分結(jié)果會(huì)產(chǎn)生明顯的影響。

(2)比表面積變化時(shí)對(duì)水泥劑量測(cè)定結(jié)果影響

基于前面的假設(shè)，集料單位面積粘附的水泥顆粒一樣多，因此比表面積大小和所粘附的水泥顆粒多少呈正比例線性關(guān)系，也就和水泥劑量檢測(cè)結(jié)果呈正比例線性關(guān)系。

因此造成同樣的混合料再現(xiàn)試驗(yàn)出現(xiàn)較大的試驗(yàn)偏差的原因在于樣品取樣質(zhì)量相對(duì)于集料公稱粒徑來說偏小，使得試樣中的比表面積離散較大，也就使得集料表面上的水泥顆粒含量發(fā)生了較大的變化。致使產(chǎn)生了較大的含量誤差。

1.3 消除方法

(1)篩孔尺寸的選擇

篩孔尺寸的選擇，應(yīng)能使900 g樣本具有代表性，且能在實(shí)踐中順利完成，我們備選了三個(gè)篩孔選擇，2.36 mm、4.75 mm、9.5 mm。在JTG E42-2005的試驗(yàn)規(guī)程中規(guī)定最大稱粒徑為9.5 mm的篩分試驗(yàn)質(zhì)量不小于1 000 g，4.75 mm的篩分質(zhì)量不少于500 g，因此，9.5 mm篩孔達(dá)不到使樣本達(dá)到具有代表性的要求，而剩下的只有2.36 mm、4.75 mm兩個(gè)篩孔，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，由于混合料比較濕潤(rùn)，在過篩的時(shí)候混合料又容易形成小團(tuán)，2.36 mm的篩孔過篩很困難，而4.75 mm篩孔過篩基本不受影響，故篩孔4.75 mm篩孔為最佳選擇。

(2)劑量測(cè)定常出現(xiàn)的4種情況

①標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)都未過篩。兩過程保持了一致性，但檢測(cè)結(jié)果變異較大，正是本文要解決的問題;

②標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定過篩，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)都未過篩。使標(biāo)準(zhǔn)曲線與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)沒有一致性，現(xiàn)場(chǎng)過篩后，由于比表面積的增加，使得礦料所粘附的水泥較多，試驗(yàn)所消耗的EDTA較多，所以試驗(yàn)結(jié)果偏大。

③標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定時(shí)過篩，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)不過篩。同樣使標(biāo)準(zhǔn)曲線與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)沒有一致性，但由于比表面積的減小，使得礦料所粘附的水泥較少，試驗(yàn)所消耗的EDTA較少，所以試驗(yàn)結(jié)果偏小。

④標(biāo)準(zhǔn)曲線檢測(cè)時(shí)過篩，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)過篩。兩過程保持了一致性，同時(shí)檢測(cè)結(jié)果變異較小，是檢測(cè)的最佳方案。

2 結(jié)論

目前，在公路工程無機(jī)結(jié)合料的試驗(yàn)檢測(cè)規(guī)程中，采用TG E51-2009的標(biāo)準(zhǔn)來代替老規(guī)程JTJ051-94，雖然新規(guī)范拌中粗粒土的取樣質(zhì)量有300 g提高到現(xiàn)在的1 000 g，減少了部分誤差，但就誤差來說仍然很大，有必要對(duì)先規(guī)范進(jìn)行補(bǔ)充，用過篩的方法以減少誤差。使該方法的試驗(yàn)結(jié)果能真實(shí)有效地反映工程質(zhì)量，從而能真正能的指導(dǎo)施工。

［1］公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范(JTJ 034-2000)［S］.

［2］公路工程無機(jī)結(jié)合穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程(TG E51-2009)［S］.

［3］公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTG F40-2004)［S］.

［4］沈?qū)W峰.水泥穩(wěn)定砂礫水泥劑量測(cè)定(EDTA滴定法)［J］.中外公路，2000，(7).

U416.214

C

1008-3383(2012)04-0002-02

2011-12-28

徐在鋒(1972-)，河北省滄州市新華區(qū)人，工程師，研究方向:公路工程監(jiān)理。