樸志海，姚瑞珊，孫明剛，池 波，王普夷

(1.龍建路橋股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009；2.黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150025)

1 前 言

在綜合穩(wěn)定基層材料中，水泥劑量的傳統(tǒng)檢驗(yàn)方法是EDTA滴定法，這是《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》中明確規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法，適用于檢測(cè)水泥或石灰的劑量。為了開拓綜合穩(wěn)定基層材料配合比設(shè)計(jì)思路，也是為了擴(kuò)大礦物摻合料的使用范圍，提高基層穩(wěn)定材料的耐久性，經(jīng)過近幾年的不懈努力，我研究團(tuán)隊(duì)參照“特貧混凝土”設(shè)計(jì)思路，研制了一種明顯區(qū)別于傳統(tǒng)的綜合穩(wěn)定基層材料，其膠凝材料由50%水泥和50%粉煤灰組成，同時(shí)摻加復(fù)合聚羧酸鹽高性能外加劑(復(fù)合了減水劑、緩凝劑、引氣劑、膨脹劑或減縮劑、保坍劑等)?；谏鲜鲲@而易見的特點(diǎn)，在檢測(cè)膠凝材料劑量實(shí)踐中，為了與傳統(tǒng)檢測(cè)方法進(jìn)行比對(duì)，也為了探索快速確切實(shí)用，又環(huán)保經(jīng)濟(jì)的檢測(cè)方法，經(jīng)過多年的研究和大量的實(shí)踐檢驗(yàn)，我研究團(tuán)隊(duì)推出了一種新的膠凝材料劑量檢測(cè)方法，暫且命名為水洗法。以下即是本項(xiàng)研究的基本思路和方案。

2 基礎(chǔ)試驗(yàn)

2.1 粗集料系列試驗(yàn)(JTG E42-2005)

粗集料系列試驗(yàn)，包括篩分析(T0302-2005)、針片狀顆粒含量(T0312-2005)、壓碎指標(biāo)值(T0316-2005)、堆積密度(T0309-2005)、表觀密度及吸水率(T0304-2005)、含泥量(T0310-2005)等。

2.2 粗集料篩分析

粗集料篩分析應(yīng)采用水洗法，篩分析試驗(yàn)完成后可計(jì)算出小于0.075 mm篩下物質(zhì)的百分含量，設(shè)其含量用PG篩下表示。

2.3 細(xì)集料試驗(yàn)(JTG E42-2005)

細(xì)集料試驗(yàn)，包括篩分析(T0327-2005)、密度及吸水率(T0330-2005)、堆積密度(T0331-2005)、表觀密度(T0328-2005)、含泥量(T0333-2005)等。

2.4 水泥試驗(yàn)(JTG E30-2005)

水泥試驗(yàn)，包括比表面積(T0504-2005)、密度(T0503-2005)、比表面積(T0504-2005)、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性(T0505-2005)、膠砂強(qiáng)度(T0506-2005)等。

2.5 檢測(cè)篩余物含量

2.6 粉煤灰試驗(yàn)(GB/T1596-2017)

粉煤灰試驗(yàn)，包括細(xì)度(GB/T1345-2017)、需水量比(GB/T1596-2017)、燒失量(GB/T1596-2017)、含水量(GB/T1596-2017)、安定性(GB/T1346-2017)、強(qiáng)度活性指數(shù)(GB/T1596-2017)等。

2.7 混凝土外加劑(GB8076-2008)試驗(yàn)

混凝土外加劑試驗(yàn)，包括減水率(GB8076-2008)、凝結(jié)時(shí)間差(GB8076-2008)、抗壓強(qiáng)度比(GB8076-2008)等。

3 檢測(cè)方案

3.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備階段

步驟1:準(zhǔn)備好綜合穩(wěn)定基層材料配合比，使用振動(dòng)式攪拌機(jī)攪拌綜合穩(wěn)定基層材料，用以檢測(cè)綜合穩(wěn)定基層材料的實(shí)際含水率和水泥及粉煤灰劑量。

步驟2:將攪拌均勻的綜合穩(wěn)定基層材料，隨機(jī)稱取質(zhì)量相同的六份備用，單位g，精確至0.01 g。其中，三份用于烘干試驗(yàn)，烘干后可以計(jì)算出綜合穩(wěn)定基層材料的含水率；另三份用于水洗試驗(yàn)，水洗烘干后可以計(jì)算出水泥及粉煤灰質(zhì)量。烘干試驗(yàn)和水洗以后，結(jié)合其他已知量，可以進(jìn)一步計(jì)算出水泥及粉煤灰的劑量。

3.2 烘干試驗(yàn)

步驟1:將其中任意三份綜合穩(wěn)定材料同時(shí)放入事先加熱到105±5 ℃的鼓風(fēng)烘干箱中，烘干至恒重；

步驟2:小心地取出烘干至恒重的試驗(yàn)材料放入干燥器中，冷卻后稱取質(zhì)量，精確至0.01 g。

3.3 計(jì)算烘干物中水的質(zhì)量

以上各式中綜合穩(wěn)定基層材料和水的質(zhì)量單位均為g，計(jì)算精確至0.01 g。以三份綜合穩(wěn)定基層材料中水的質(zhì)量算術(shù)平均值作為測(cè)定值。

3.4 水洗試驗(yàn)

步驟1:取3.1試驗(yàn)準(zhǔn)備階段中步驟2稱量好準(zhǔn)備用于水洗試驗(yàn)的三份綜合穩(wěn)定材料中的一份倒入0.075 mm方孔篩中。

步驟2:打開正對(duì)方孔篩的水龍頭，用流水充分沖洗方孔篩中的綜合穩(wěn)定基層材料，邊沖洗邊不斷地輕輕搖動(dòng)方孔篩，持續(xù)約300～400 s。直到綜合穩(wěn)定基層材料中水泥及粉煤灰全部被沖洗干凈，下泄水流變得清澈透明為止，關(guān)閉水龍頭。

整個(gè)沖洗過程中必須十分仔細(xì)小心，其中大于0.075 mm的顆粒損失率不得超過樣品總質(zhì)量的0.1%。

步驟3:分別將剩余兩份準(zhǔn)備水洗的綜合穩(wěn)定基層材料依次參照以上步驟完成水洗試驗(yàn)。

3.5 計(jì)算膠凝材料劑量

將已經(jīng)過充分水洗的三份綜合穩(wěn)定基層材料篩上剩余物質(zhì)，分別小心仔細(xì)地轉(zhuǎn)移到合適的搪瓷盤中，然后同時(shí)將三個(gè)搪瓷盤放入事先加熱到105±5 ℃的鼓風(fēng)烘干箱中，烘干至恒重，小心取出放入干燥器中，冷卻后分別稱取質(zhì)量，精確至0.01 g。在操作過程中樣品的損失率不得超過樣品總質(zhì)量的0.1%。

3.6 計(jì)算水泥及粉煤灰平均質(zhì)量

水泥及粉煤灰平均質(zhì)量按下列公式計(jì)算。

3.7 計(jì)算綜合穩(wěn)定基層材料的含水率、水泥及粉煤灰劑量

(1)綜合穩(wěn)定基層材料的含水率按下式計(jì)算

(2)綜合穩(wěn)定基層材料的水泥及粉煤灰劑量

4 驗(yàn)證實(shí)例

為驗(yàn)證上述理論，進(jìn)行了大量比對(duì)試驗(yàn)，以下列表是兩次有代表性的驗(yàn)證試驗(yàn)。

表1 綜合穩(wěn)定基層材料實(shí)際含水率、

圖1 實(shí)配混合料膠凝材料劑量與其他兩種檢測(cè)方法檢測(cè)結(jié)果對(duì)比圖

表2 綜合穩(wěn)定基層材料實(shí)際含水率、膠凝材料劑量檢測(cè)試驗(yàn)

圖2 實(shí)配混合料膠凝材料劑量與其他兩種檢測(cè)方法檢測(cè)結(jié)果對(duì)比圖

從以上兩次有代表性的驗(yàn)證試驗(yàn)中得出如下結(jié)論：使用“水洗法”與“EDTA”滴定法檢測(cè)材料劑量所得的結(jié)果具有很好的相關(guān)性，同時(shí)，用水洗法測(cè)得膠凝材料劑量與實(shí)配膠凝材料劑量偏差大小與下列因素有關(guān)。

(1)做粗集料水洗篩分試驗(yàn)取樣的代表性；

(2)篩分的準(zhǔn)確程度；

(3)特別是0.075 mm篩孔篩下物含量與待測(cè)試樣的一致性。

考慮到混合料配制理念已完全更新，研究團(tuán)隊(duì)在本項(xiàng)目研究過程中增加了混合料含水率檢測(cè)項(xiàng)目，施工時(shí)可以實(shí)時(shí)掌握真實(shí)含水率，為保證混合料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度提供了依據(jù)。

5 結(jié) 語

水洗法檢測(cè)綜合穩(wěn)定基層材料中膠凝材料劑量，是一種創(chuàng)新的檢測(cè)方法。經(jīng)我研究團(tuán)隊(duì)大量實(shí)踐檢驗(yàn)，本方法可操作性良好，與傳統(tǒng)ETA檢測(cè)方法相貫性良好。并且，與傳統(tǒng)檢測(cè)方法相比，本方法具有以下優(yōu)點(diǎn)。

(1)將綜合穩(wěn)定基層材料劃歸為特貧混凝土范疇。進(jìn)行綜合穩(wěn)定基層材料配合比組成設(shè)計(jì)時(shí)，參考并融合進(jìn)去水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)的有益手段和方法。這種考量是基于多年研究和探索的基礎(chǔ)之上的，對(duì)綜合穩(wěn)定基層材料來說不啻是一場(chǎng)革命。

(2)等量，甚至是超大摻量粉煤灰的應(yīng)用。在綜合穩(wěn)定基層材料中摻加大于或等于50%Ⅱ級(jí)以上粉煤灰、摻加復(fù)合聚羧酸鹽高性能外加劑，既綠色環(huán)保，又可以降低混合料配合比的成本，其經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益十分顯著。

(3)攪拌無機(jī)結(jié)合料時(shí)，采用機(jī)械振動(dòng)攪拌機(jī)攪拌，以此取代傳統(tǒng)的手工拌和方式(，有效提高了綜合穩(wěn)定基層材料配合比設(shè)計(jì)效率，與現(xiàn)場(chǎng)施工普遍使用的拌合機(jī)械做到了無縫銜接，同時(shí)有效改善了檢測(cè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

(4)用“水洗法”檢測(cè)綜合穩(wěn)定基層材料中膠凝材料計(jì)量，同時(shí)用烘干法檢測(cè)水的含量，此方法既準(zhǔn)確快速實(shí)用，又環(huán)保經(jīng)濟(jì)。施工時(shí)根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比設(shè)計(jì)膠凝材料劑量和最佳含水率之間的偏差，便于查找造成偏差的原因，及時(shí)糾正偏差，保證工程質(zhì)量。

(5)綜合穩(wěn)定基層材料容許延遲時(shí)間可靈活控制(由緩凝劑控制)，這樣就擴(kuò)大了水泥的選材和適用范圍。