水泥穩定土基層現場密度測試方法的對比研究

周文淵 王冠通

(1.安徽省(水利部淮河水利委員會)水利科學研究院，安徽 蚌埠 233000； 2.中國核電工程有限公司，北京 100840)

1 概述

水泥穩定土常用于路面結構的基層和底基層，其具有良好的整體性，足夠的力學強度和抗水性，應用范圍很廣。

壓實度是道路基層或底基層質量檢測的實測關鍵項目之一，體現了水泥穩定土經現場壓實后的密實狀況，壓實度越高，密實度越大，水泥穩定土基層的整體性能越好。壓實度是指筑路材料壓實后的密度與標準密度之比[1]，標準密度即根據規范要求的擊實試驗方法確定的最大干密度。

常用的壓實度測試方法有環刀法、灌砂法、灌水法和鉆芯法。細粒土現場密度測定可采用環刀法或灌砂法，粗粒土現場密度測定可采用灌砂法、灌水法或鉆芯法。

本文采用灌砂測試法和鉆芯測試法，對某工程的水泥穩定土基層的現場密度進行了測定。并對兩種方法測得的結果進行了對比分析。

2 材料的室內試驗

2.1 顆粒分析試驗

采用干篩法對水泥穩定土的顆粒組成進行分析，依據JTG E51—2009公路工程無機結合料穩定材料試驗規程[2]和JTG/T F20—2015公路路面基層施工技術細則[3]，采用方孔篩進行顆粒分析試驗，篩孔直徑分別為53.0 mm，37.5 mm，26.5 mm，19 mm,9.5 mm，4.75 mm，2.36 mm，1.18 mm，0.6 mm，0.075 mm。試驗結果分析見表1。

2.2 水泥土擊實試驗

依據JTG E40—2007公路土工試驗規程和JTG E51—2009公路工程無機結合料穩定材料試驗規程，采用重型擊實試驗確定水泥穩定土的最大干密度值，作為評價壓實度的標準密度。擊實試樣的水泥劑量為6%，水泥劑量是水泥質量占全部粗細土顆粒與干土質量的百分比，即水泥劑量=水泥質量/干土質量。

表1 顆粒分析試驗結果表

經3次平行試驗，測得水泥劑量為6%時的水泥穩定土的最大干密度值分別為2.32 g/cm3,2.31 g/cm3和2.32 g/cm3。取最大干密度值平均值2.32 g/cm3作為壓實度檢測的標準密度。

3 現場密度測試

3.1 取樣與測試方法

本文目的是對灌砂法和鉆芯法的測試結果進行對比分析研究，為了減少誤差，采用隨機取樣的方法。要求兩種測試方法的水泥穩定土基層材料為同一批拌合料，采用相同的施工工藝流程，待水泥穩定土基層養生結束后，先隨機確定灌砂法測點的部位，再順著施工時水泥穩定土層的碾壓方向，距灌砂法測點位置20 cm左右，確定鉆芯法的測點位置，使用取芯鉆機鉆取芯樣。

灌砂法測試步驟和數據處理依據JTG E40—2007公路土工試驗規程中“T0111-1993灌砂法”章節和JTG 3450—2019公路路基路面現場測試規程[5]中“T0921-2019挖坑灌砂測試壓實度方法”章節的要求，開展水泥穩定土的壓實度現場測試試驗。

鉆芯法測試步驟依據JTG 3450—2019公路路基路面現場測試規程中“T0924-2008鉆芯測試路面壓實度方法”章節的要求。鉆孔芯樣直徑尺寸為100 mm，取出芯樣后，再按照JTG E40—2007公路土工試驗規程，使用灌砂法測定鉆孔孔洞的體積。

兩種測試方法取得土樣的干質量均采用烘干法測定。

3.2 兩種測試方法的對比

采用灌砂法測試9個測點，編號為G1～G9。采用鉆芯法測試9個測點，編號為Z1～Z9。兩種測試方法測得的水泥穩定土基層的干密度與壓實度結果見表2。

表2 干密度與壓實度測試結果匯總表

兩種測試方法測得的水泥穩定土的干密度值對比曲線見圖1。

對比分析兩種測試方法測得的結果，可以看出以下特點：

1)灌砂測試法測得的水泥穩定土基層的干密度值大于鉆芯測試法。筆者分析產生這一現象的原因有兩個：一是鉆芯法取樣過程中，鉆頭切割了水泥穩定粒料中的碎石；二是鉆芯取樣時，水泥穩定土芯樣底部斷裂，造成了芯樣底部的大粒徑碎石的脫落。而灌砂法，完整的收集了測試點試坑中的全部土樣。密度較大的碎石料的缺失，造成了鉆芯測試法測得的水泥穩定土基層的干密度值小于灌砂測試法。

2)灌砂測試法測得的水泥穩定土基層干密度值的離散性大于鉆芯測試法。這是由于兩種測試方法的取樣特點造成的。水泥穩定粒料不是理想的均勻的材料，即使同一批拌合料，采用相同的施工工藝流程，也避免不了水泥穩定土基層不同部位的不均勻性。采用灌砂測試法取樣時，完整的保留了試坑中的全部土樣，試坑尺寸不同和測試點材料的不均勻性都造成了試驗結果的離散性。鉆芯測試法取樣時，試樣尺寸趨于一致，取樣是對基層進行切割，降低了測試點材料不均勻性對試樣的影響。因此，灌砂測試法測得的水泥穩定土基層干密度值的離散性要大于鉆芯測試法。

4 結論與建議

本文通過開展灌砂測試法和鉆芯測試法對水泥穩定土基層的現場密度測試結果的對比分析，得到了以下結論：

1)灌砂測試法測得的水泥穩定土基層的干密度值大于鉆芯測試法。

2)灌砂測試法測得的水泥穩定土基層干密度值的離散性大于鉆芯測試法。

水泥穩定土基層具有一定的強度，進行灌砂法測試現場密度時，效率偏低，但取樣有代表性，測試結果也更符合工程實際。

鉆芯測試法相對于灌砂測試法，效率較高，但不能保證取樣的完整性。因此采用鉆芯測試法用于檢測評定工程質量需進一步論證與研究。