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水泥稳定碎石延迟时间试验方法探讨戴迎娣

发表时间：2020/5/7 来源：《基层建设》2020年第2期作者：戴迎娣

[导读] 摘要：对于水泥稳定碎石基层施工过程中延迟时间是其重要的控制因素，在本研究中以某高速公路水泥稳定碎石基层作为研究对象，通过开展室外延迟试验，针对不同影响因素对混合料延迟强度产生的影响，提出有效控制施工延迟时间。

        句容市昌达公路养护工程有限公司江苏镇江 212400
        摘要：对于水泥稳定碎石基层施工过程中延迟时间是其重要的控制因素，在本研究中以某高速公路水泥稳定碎石基层作为研究对象，通过开展室外延迟试验，针对不同影响因素对混合料延迟强度产生的影响，提出有效控制施工延迟时间。该延迟时间试验结果对于同类型工程施工来说可提供重要的经验借鉴。
        关键词：水泥稳定碎石；延迟时间；试验；方法
        当前在高速公路路面基层施工过程中，水泥稳定碎石基层成为重要的结构之一，也是路面承重层，其施工质量对于整个路面的使用寿命以及使用性能来说产生十分重要的影响。针对水泥稳定碎石材料由于集料和水泥遇水会出现凝结反应，进而可从水拌和到碾压结束的延迟时间对水泥稳定碎石混合料强度和干密度产生相对明显的影响，进而影响水泥稳定碎石基层的施工质量。因此从一定程度上来看，延迟时间对于水泥稳定碎石基层施工质量来说是十分重要的。国外通常要求将施工延迟时间设置为两小时，由于国内在公路施工过程中考虑由于国内在工程施工过程中考虑路拌法的施工方式，根据国家标准中针对公路路基施工技术的有关规定，对延迟时间设置为3-4小时，由于高速公路水泥稳定碎石施工采用的是集中厂拌法的方式，在设计配合比的过程中还需要通过延迟时间的方式来确定合适的控制时间，以进行施工指导。延迟时间对于混凝混合料强度产生的影响，主要受到外部和内部两种因素影响，内部因素包括集料性质、水泥种类，尤其是水泥种类对延迟时间试验产生的影响是十分重要的。外部因素包括施工过程中的环境温度、湿度、含水量等因素。在水泥稳定碎石混合料配合比选择的过程中，如果施工可确保生产和原材料配合比稳定性，则施工过程中的外界温度，含水量等外部因素对于延迟时间的影响则十分重要，由于开展室内延迟时间试验相比现场条件来说，无论在湿度温度以及含水量等多个方面存在较大差异，而使通过室内延迟时间试验获得的控制时间，对于实际施工指导意义不大。因此在本研究中提出模拟现场施工条件下的延迟实验分析，考虑到现场施工过程中的含水量，温度等因素，确定各因素对于混合料延迟时间的影响，提出符合实际施工的延迟控制时间，能够为实际工程质量控制提供重要的参考。本研究以某高速公路工程为研究对象，采用18厘米水泥稳定碎石基层，要求7天无侧限抗压强度达到3.5兆帕。
        1原材料及混合料构成设计
        1.1原材料
        在本研究中所使用的水泥为P.O42.5缓凝水泥，粗细集料选择为石灰岩。
        1.2混合料构成设计
        本研究中选择P.O42.5缓凝水泥进行研究，其初凝和终凝时间分别为5小时40分钟，6小时40分钟，各项技术指标可满足相关部分要求。
        石灰岩集料共计4种作为研究骨料，其规格为0~4.75mm、4.75~13.2mm、13.2~19mm、19~31.5mm，这4种级别，压碎值为18%。根据高速公路路面层施工技术规范三级配中值，水泥剂量为4.5%，最佳含水率为5.1%，最大干密度为2.45克每立方厘米。具体混合料级配构成如下表所示。

        2水泥稳定碎石容许延迟实验研究
        由于在工程施工过程中大部分为5~10月份，白天温度较高，湿度也随季节不同发生较大变化，在本次现场条件选择该施工过程中不利于气候条件，即7月和8月条件开展室外延迟时间试验分析。该季节气温较高，而且光照强室外延迟，试验过程中要求白天室外温度在35摄氏度，地表温度在40~50摄氏度之间，具体的室外延迟时间试验设计方案如下所示。第一，需要确定配合比在一定的时间不同室外条件下测定混合料在不同延迟条件下，对于7天和28天无侧限抗压强度产生的影响。第二，测试的过程中主要分为两个条件，其中1个条件为覆盖和不覆盖，第2个条件为混合料最佳含水率以及最佳含水率分别加1%，2% 3%进行试验。第三，养护条件设置为室内标准养护条件。第四，混合料使用专用搅拌机拌和，经拌好的混合料铺在硬塑料板上，厚度为20厘米，覆盖过程中需要使用塑料膜覆盖压紧。将温度计挂在离地面1.5米位置，使用测温枪对地表温度进行测量。第五，在各延迟时间段之前需要进行击实检测，测试击实干密度，在制件时要求每制备3~4个样品需要测量含水率。第六，对应延迟时间分别取0、2、4、6小时，试验过程中需要在上午10点到下午4点。该时间段内开展。第七，需要开展试验比较，提前针对相同配合比室内延迟时间，探究室内温度为25摄氏度，使用塑料膜覆盖压紧，对应延迟时间选0、2、4、6小时。
        2.1延迟时间对压实结果产生的影响分析
        在选定级配、水泥剂量，最佳含水率的基础上将混合料均匀拌合按照国家标准，结合项目所使用的水泥初凝时间为340分钟，从加水开始，按加水之后立刻开展检验，加水之后焖料分别进行1、2、3、4、5小时击实检测，以延迟时间作为横坐标，最佳含水率和干密度为纵坐标，绘制击实结果和延迟时间之间的曲线图，如下图所示。

        根据该结果可以发现水泥稳定碎石混合料最大干密度随拌和时间增加而逐渐减小，并且延迟时间越长则干密度损失越大，可以发现利用无延迟时间混合料击实检测，结果统一成型无侧限抗压强度的样品会给试验结果带来误差。
        2.2延迟时间对抗压强度结果影响
        从不覆盖条件下对延迟结果产生的影响来看，从混合料含水量变化结果如下表所示。

在处于35摄氏度不覆盖条件下，初始加水量为最佳含水率、加1%+、2%+、3%的最佳含水率，延迟时间在0~6小时之间，平均失水率达每小时0.6%，即蒸发水和反应水总消耗达每小时零0.6%。从强度来看，如下表所示。

初始加水量不同延迟时间对于7天强度产生的影响是比较明显的，在初始加水量为最佳含水率时，7天强度会随延迟时间增加而逐渐降低，且最迟延迟控制时间为两小时。在初始加水量为+1%的情况下，零小时7天强度相比初始加水量为最佳含水率时要低0.9兆帕，两小时混合料含水量在最佳含水率附近，此时7天强度达到最高值，即5.2兆帕，之后会随延时时间增加而逐渐降低，在初始加水量为+2%的最佳水率时，在4小时内出现7天强度最高值，此时实际含水量为最佳含水率。初始含水量为最佳含水率+2%和+3%，此时0小时的样品未成形，初时含水量为+3%，在初期阶段存在严重的吸水问题，4小时之后其实际含水量与初始加水量接近为+1%最佳含水率。两小时后实际含水量在4小时7天强度峰值达到最高值，此时实际含水量也处于最佳含水率周边。初始加水量不同时，此时最大延迟控制时间存在较大差异，初始加水量为最佳水率，此时最大延迟控制时间为两小时，初始加水量为+1%最佳含水率，此时最大的延迟时间为三小时，初始加水量为+2%含水率和+3%的含水量时，此时延迟时间为4~5小时。
针对处于室外覆盖条件下延迟结果，首先从含水量上来看，含水量的变化如下表所示。

        在初始加水量为最佳含水量+1%，+2%的含水量时延时间在0~6小时内平均失水率为每小时0.1%，其是与室内覆盖延迟时间存在较大差异的。含水率的变化是指水泥水化反应耗水量，也就是在零到六小时延迟时间内水泥水化反应耗水量，即每小时0.1%。从强度上来看，在初始加水量为最佳含水率+1%、+2%含水量时，通过绘制延迟时间对7天强度影响，结果发现在不同初始加水量时延迟时间对于强度产生影响是比较明显的，在初始加水量为最佳含水率这种情况下，其强度会随延迟时间增加逐渐降低，在4小时为最大延迟控制时间，在初始还是量为+1%最佳水量时，在4小时内出现7天强度最高值，在4~5小时内为其最大延迟控制时间在初始加水量为2%最佳含水率，这种情况下在4小时出现7天强度最高值，为3.8兆帕，这种情况下很难达到理想的强度检验值。
        小结
        影响延迟控制时间和强度的因素为温度及时间，相对来说含水率的影响是比较大的，温度主要通过含水率变化而发挥作用。因此通过上述研究合理控制水泥稳定碎石延时时间是十分重要的，同时在试验过程中还需要对各延迟时间水稳混合料进行击实检验。
        参考文献：
        [1]蔡志芳.市政道路施工中水泥稳定碎石基层施工技术应用[J].江西建材，2018（1）.
        [2]李智，刘健，靖红晨，et al.基于微观骨架指标的水泥稳定碎石振动成型时间研究[J].建筑材料学报，2019，22（4）.
        作者简介；
        姓名：戴迎娣，性别：女，出生年月：1983-9，职称：工程师，研究方向：公路工程试验检测，工作年限：16年，毕业院校：东南大学。