從“超密”談二灰碎石干密度控制標準
摘 要:本文從判定路基混合料結構狀態及壓實特性出發，提出以重型擊實標準值、試驗路建議值和理論計算值等三個干密度構成二灰碎石壓實度控制區間，供檢驗時掌握。文中提出了理論干密度計算公式（近似值），可供同行參考。
關鍵詞:路基 二灰碎石 干密度 標準
二灰碎石基層的壓實度是極為重要的質量檢測指標，然而在施工檢查驗收過程中，經常因壓實度是否達標、超標而引起爭議，特別是因超標被判定為“質量問題”時往往難以服人。超標是否是超密？結構密度適當、過密、超密如何界定以及會給二灰碎石性能帶來何種變化？學術上似乎也無定論。對此我們認為首先需要解決的是：作為壓實度計算依據的二灰級配碎石混合料干密度標準如何確定。
1 二灰碎石混合料屬于固結（膠結）密實穩定結構。
其成型強度主要依賴于二灰，特別是石灰的質量和數量所提供的固結作用，而體積穩定性則主要由結構狀態密實程度和空隙率大小決定。現行《公路路面基層施工技術規范》?JTJ034－2000?修訂說明中，有關此類混合料組成設計原理的論述，雖較JTJ034－93有所改進，但涉及其結構狀態方面，仍然認定當二灰與粒料之比在15∶85～20∶80時，混合料是骨架密實式結構。據我們推算，若按原規范推薦的A、B兩類級配組成范圍，能夠形成集料骨架的4．75mm以上顆粒重量，百分比僅為：A類為32～48％45～51％；B類為32～4852～55．25％（公式為4．75mm篩余量＊80～85％）。當級配粒徑為30mm、粗集料含量低于55％時，我們認為它應是懸浮密實結構，而形不成集料骨架。由于骨架密實式和懸浮密實兩種結構的擊實（或壓實）密度形成機理和效果有些不同，其要求也有所區別：前者應使主骨料能相互接觸而又不過分嵌擠，骨架間隙盡量填實；后者重在總體密實，減小空隙率，相對于骨架密實式而言壓實較難，但較易控制，得到的結構密度可能稍高。之所以出現密度標準和評定結果方面的困惑，與這些認識差距可能有較大的關系，需要加以探討。
2 目前施工中貫用的二灰碎石混合料干密度標準有三種：
2．1 按規范規定的重型擊實標準試驗求取的干密度（及含水量）
這是檢驗的“法定標準”。受重型擊實所模擬的壓實機具、噸位、功能限制，當采用18～20t以上光輪壓路機、16～20t以上膠輪壓路機和自重9～11t以上振動壓路機等重型機具實施壓實，且為保證壓實度而碾壓遍數較多時，此標準顯然偏低。據滬寧高速公路等工地資料粗略統計，重型擊實提供的干密度常在2．07～2．13g／cm3之間，我市多年來的試驗結果也大致如此，施工中較易達標，且經常出現“超密”。
我們認為，規范重型標準目前仍必須作為檢查驗收的依據，但需認清它是“干密度”的低限值，難以據之判定壓實質量。
2．2 以試驗路實際壓實結果求取的“干密度”建議值
在混合料配合比、級配和壓實設備、程序確定之后鋪筑試驗路，每碾壓一遍后取多組試件測算干密度平均值，以“遍次”和“干密度值”為兩軸繪制干密度變化曲線，取其曲線趨于變緩、變平直的折點所對應的干密度作為干密度建議值，此值作控制標準比較符合實際，且一般高于規范重型擊實標準。若建議值低于規范標準，則表明壓實功能不足，應增加重型機具，重新壓實檢測確定。
按照該標準控制，二灰碎石混合料的壓實質量和壓實度將有所提高，檢驗壓實度超過100％的“超密”情況一般較少，而且可避免壓實功的浪費。如果按該標準檢測的壓實度超過100％，而檢測值不大于計算理論密度，并不能判定壓實混合料結構“超密”。
2．3 計算理論干密度
目前，不論管理、施工、監理單位為保證二灰碎石質量，往往以計算理論干密度代替擊實試驗標準，但計算公式是建立在骨架密實理論基礎上的，所得到的數值一般偏小，也經常出現“超壓”、“超密”情況，雖然從道理上說不通，但實際如此。其原因除了混合料配合比、級配控制不準之外，計算公式也應考慮懸浮密實結構特點加以修正。
我們建議的理論干密度計算方法和公式如下：
①計算二灰級配碎石混合料空隙＝0時的理論密度
式中：ρT——混合料理論密度（視密度g／cm3）
P1…Pn——各類粒料的重量比例（％）
ρ1…ρn——各類粒料的視密度（g／cm3）
P灰——石灰的重量比例（％）
P粉——粉煤灰的重量比例（％）
ρ灰——石灰的視密度（g／cm3）
ρ粉——粉煤灰的視密度（g／cm3）
P1＋P2＋．．．．．．Pn＋P灰＋P粉＝100％
②計算壓實二灰碎石混合料的理論干密度（簡化公式）：
式中：ρT’——壓實混合料的理論干密度
（g／cm3）
ρT——見上式
Pw——混合料含水量（％）
ρw——水的常溫密度（≈1g／cm3）25／25℃
說明：
a．壓實二灰碎石混合料的含水量Pw，建議采用重型擊實試驗取值。此值一般可能高于試驗路法干密度標準對應的含水量，使計算出的ρT′略比實際偏小。
b．ρT′包含的混合料空隙率，近似于Pw對應的水體積百分比，但未考慮集料顆粒內部吸入水分的損失。
我們認為，由此方法和簡化計算出的壓實二灰碎石混合料理論干密度ρT′，實際上是一個近似值。但作為混合料壓實度控制標準的高限，應該沒有大的差距。若生產檢測出的壓實混合料干密度超過此標準，可以判定為不合理數據，要從配合比、級配改變方面找原因。據我們試算的理論干密度ρT′值（石灰巖碎石，含量80～85％）通常在2．20～2．26g／cm3，較為合理。
3 以上三種“干密度”，在生產實際中經常通過替代性選擇作為壓實度計算標準使用，從而造成檢驗標準的混亂。
我們認為，三者恰恰構成二灰級配碎石混合料的壓實度標準序列和控制范圍，應以規范擊實試驗標準為下限，以理論計算標準為上限，在施工和檢查驗收過程中綜合利用。具體要求是：
3．1 規范擊實試驗標準，作為交工驗收評定合格或不合格的基本依據，即不得低于規范規定的壓實度。
3．2 試驗路建議值標準，作為施工單位和監理單位自查、抽查的依據，檢驗達到該標準計算的壓實度后，方可進入下一工序。出現壓實度超過100％的數值，不能一律判定為“超密”；是否“超密”，要根據技術指標研究確定控制界線。
3．3 理論計算干密度標準，作為壓實度控制的上限，不得超越，若以此計算壓實度超過100％，通常是混合料配合比、級配出了問題，或者是測試錯誤，應予糾正。
通過工地實踐，我們認為按照以上控制標準系列和范圍掌握二灰碎石混合料的壓實度，是比較合理、可行的，既能較好保證和提高壓實質量，又可以減少“標準高低”、“是否超密”等不必要的爭議。于“二灰碎石結構‘密度過高’利弊如何？何為判定標準？出現粒料破碎情況是否是‘超密’造成的？”等問題，則需另行探討。
4 近幾年來，有一些專家和同行發表文章，探討二灰碎石混合料和粗集料（粒徑大于4．75mm）含量變化對干密度大小影響的規律，通過試驗、回歸、繪制圖表，找出工地檢測壓實度的簡便方法，深化、提高壓實度判定的正確性，這是很有必要的。但是，這些方法都建立在已確定某種干密度標準的基礎上，三種標準必然得出三種結果、三張圖表。我們建議，在工地采用上述方法時，以試驗路干密度建議值為基礎，基本可以達到規范質量要求。
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