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【摘要】本文从取芯时间引发的问题、压实度测定，以及试验注意事项这三个方面对寒冷地区道路基层取芯时间进行探讨。
【关键词】寒冷地区；道路基层；取芯时间；探讨
中图分类号：U41文献标识码： A
一、前言
随着道路网络的不断扩展，人们对于道路的铺设质量越加的关注，尤其是咋我国较为寒冷的北方地区，由于气候等因素造成了道路建设的多种问题，需要我们进行问题的解决。
二、取芯时间引发的问题
由于在我国的东北气候寒冷。冬季漫长，因此每年的施工期仅为每年的五月下旬到九月下旬，大约四个月的时间。由于时间宝贵，每年的五月份刚开始开工施工水泥稳定基层的时候。日最高气温刚刚达到20℃左右，夜间有时候还可能降到0℃以下。由于气温低对养生十分不利，为做到7—10d龄期能够取出完整的芯样，做到路面基层施工验收合格，施工单位往往采用多加水泥的办法来提高路面基层养生前期的强度。
1.P·O42.5级水泥凝结时间短
在2007我国为适应节能减排的需要，取消了P·O32.5级水泥。由于在水泥当中提高掺合料的比例，一般会使水泥的凝结时间延长，并导致早期的强度降低。设计者认为由于使用复合水泥、粉煤灰水泥等水泥品种可能导致水泥稳定基层材料不能满足现行的规范对基层材料的要求，所以就在设计中要求路面基层使用P·O42.5级水泥。为此笔者专门调查了几个水泥厂，并对取样水泥进行水泥的初终凝时间检测，试验结果表明，P·O42.5级水泥都没能满足“水泥的初凝时间应大于3h，终凝时间宜大于6h”的要求，这也从一定程度上说明P·042.5级水泥很大程度上可能存在凝结时间不足，影响道路基层压实度、强度以及后期使用性能。为追求早期强度，取芯的成功，所以在黑龙江省越来越多的项目开始使用P·O42.5水泥进行道路基层的生产。
水泥稳定类基层材料形成强度主要来自于两方面，一是，水泥起到的稳定作用，依靠水泥在集料之间形成的胶结力；二是，材料的相互嵌挤，形成嵌挤力。混合料从拌和、运输到初压、复压、终压一般要经历至少两到三个小时，当基层混合料在没能完成碾压，水泥就已经初凝，继续碾压将破坏水泥在集料表面形成的范德华力，使强度降低，同时水泥初凝之后将使材料千涩难以压实，使用相同压实功难以达到指定的压实度，即影响了集料之间嵌挤力的形成。
2.增加水泥剂量加重基层开裂
道路基层的使用性能不是一句简单的“强度越高越好”就能概括的，当半刚性基层当中加入的胶凝材料超过一定范围，会增大道路基层干缩与温缩，而导致基层开裂。基层开裂之后又会使面层发生反射裂缝。面层的裂缝形成之后，降水就会很快从反射裂缝部位渗入到道路基层内部，从而导致整个路面结构的破坏。
在寒冷地区由于冬季极端气温低，昼夜温差大等不利气候因素本身就增大了半刚性基层开裂的可能。当加入水泥剂量超过设计水泥剂量时，水泥稳定材料的裂缝增多、裂缝宽度也会增大。因此美国和法国分别限制了水泥剂量最大不能超过5％和6％。
3.水泥剂量增大对温缩系数的影响
水泥稳定级配碎石是目前高等级公路工程普遍采用的半刚性基层形式，对路面的使用性能起到关键性作用。为验证水泥剂量增大对水泥稳定级配碎石材料温缩性能的影响，本文在选定骨架密实型级配条件下，分别采用2％、3％、4％、5％、6％和7％六个水泥剂量进行基层混合料的温缩系数试验。
三、压实度测定
用钻芯取样法测定压实度的关键问题是看取的试件吸水率大小, 是否影响试件密度的测定, 如果试件吸水率太大,在测定试件密度时将影响试件测定精度;如果吸水率在小于2%时, 试件密度就可以利用表干法测定其密度。所以说, 该试验首先要解决的是试件吸水率问题。
1.试验检测
(1)试验仪器
① 路面取芯机(带φ150ｍｍ钻头)。
② 电子秤:最大称重10ｋｇ以上, 感量5 ｇ, 应有水中称重的挂钩。
③ 水槽。
④ 溢流水箱, 使用洁净水, 有水位溢流装置, 保持试件和网篮浸入水中后的水位一定。
⑤ 电风扇或烘箱。
(2)试验步骤
① 用钻芯取样机完整取出基层(底基层)试样, 并用小毛刷清扫试件表面, 将残系的杂物去掉装入塑料袋内, 并在塑料袋内放入桩号位置单。
② 在试验室内, 将试件放入水槽浸水, 使试件充分浸水使其饱和。
③ 测定试件的吸水率, 根据测定的吸水率, 可分别采用表干法和蜡封法测定试件的密度, 当吸水率≤2%时, 采用表干法;当Ｓ≥2%时采用蜡封法。
表干法:
ａ.挂网篮, 浸入溢流水箱中, 调节水位, 将天平调平或复零, 把试件置于网篮中, 称取试件水中质量ｍｗ;
ｂ.从水中取出试件, 用洁净的拧干湿毛巾轻轻擦去试件表面水, 称取试件的表干质量ｍｆ;
ｃ.用烘箱或电风扇将试件烘干或吹干至恒重, 称取试件空中质量ｍａ;
ｄ.计算试件的毛体积相对密度和毛体积密度:
蜡封法:
ａ.将非干燥状态试件用烘箱电风扇烘干(吹干)至恒重, 称取干燥试件的空中质量ｍａ;
ｂ.将烘干后的试件冷却;
ｃ.将石蜡熔化至其熔点以上5.5 ±0.5 ℃;
ｄ.将试件浸入石蜡液中, 至全部表面被石蜡封住后迅速取出试件, 在常温下放置30 ｍｉｎ, 称取蜡封试件的空中质量ｍａ;
ｅ.挂上网篮, 浸入溢流水箱中, 调节水位, 将天平调平或复零, 将蜡封试件放入网篮浸水约1 ｍｍ, 读取水中质量ｍｃ;
ｆ.计算试件的毛体积相对密度γｆ:
式中ｍａ — 試件的空中质量, ｇ;
ｍｐ— 蜡封试件的空中质量, ｇ;
ｍｃ— 蜡封试件的水中质量, ｇ;
γｐ— 在常温下石蜡对水的相对密度。
试件的毛体积密度ρｆ =ｖｆ×ρｗ
式中ρｗ — 常温水的密度,取1 ｇ/ｃｍ3
ｇ.将烘干的试件用手锤打碎,通过5 ｍｍ筛筛分出试件中的砾石含量。
2.压实度计算
根据试件砾石含量, 查标准击实中砾石含量与最大密度关系式(或关系图)确定对应的最大密度ρａ。
通过上述对比, 采用钻芯取样测定的压实度与按常规灌砂法测定的压实度相差较小, 钻芯取样法所测定的水泥稳定砾料基层压实度, 基本能反映实体工程实际压实情况。同时, 利用钻芯取样法还可以检查水泥稳定砾料基层的整体性(7 ｄ以后)和基层的厚度,通过上述试验, 其压实度
四、试验注意事项
(1) 过分强调7d取出完整芯样，导致使用凝结时间较短的P·O42.5级水泥和增大水泥剂量成为一种趋势。凝结时间缩短将会导致基层的强度与压实度降低。而增大水泥剂量将增大基层开裂的可能。
(2) 由于在不同的温度条件下，水泥的水化反应速度将发生很大的改变，因此取芯时间要根据具体的温度情况来进行确定。笔者曾提出一种采用温度小时累计的方法来确定最佳的取芯时间，即观测温度变化。以20℃条件下养生7d作为标准养生。现在中国天气网每天都要公布实时的温度数据，通过采集时刻温度当累计温度时间达到3360℃·h的时刻为推荐取芯时间，来进行路面基层取芯。
(3) 在规定的7—10d时间内如果没能取出完整的芯样，就确定为不合格工程，要进行返工处理的做法有失妥当。如果发现没能取出完整芯样，首先要总结原因发现问题，确定问题之后再进行处理。取芯不成功，可按《芯取样测路面基层压实度》所述方法检验材料的压实度，并进行EDTA的滴定。找出不能取芯成功的原因，如果压实度和水泥剂量都不存在问题，则要追溯到配合比设计可能存在的问题，必要的时候要重新进行基层的配合比设计。
五、结语
总的来说，在寒冷的地区进行道路的建设，建设者的建设时间较短，需要较高的建设质量，这就需要相关的检测来保障，通过对道路基层的取芯实验有助于我们更好地了解道路的建设状况，从而更好地保障道路质量。
参考文献
[1]赵秀云，陈亮亮，赵银. 寒冷地区道路基层取芯时间的探讨. [J]. 《低温建筑技术》. 2011年6月，第8期，222-224页
[2]王海涛,邓小军,刘肖群. 半刚性基层沥青路面施工质量控制措施[J]. 低温建筑技术. 2010年8月，第6期，369-371页
[3]孙红兵. 钻芯取样测路面基层压实度. [J]. 黑龙江交通科技. 2012年6月，第9期，269-271页
[4]胡力群,沙爱民. 半刚性基层材料温缩系数测定影响因素研究[J]. 公路交通科技. 2011年11月，第1期，102-104页
【关键词】寒冷地区；道路基层；取芯时间；探讨
中图分类号：U41文献标识码： A
一、前言
随着道路网络的不断扩展，人们对于道路的铺设质量越加的关注，尤其是咋我国较为寒冷的北方地区，由于气候等因素造成了道路建设的多种问题，需要我们进行问题的解决。
二、取芯时间引发的问题
由于在我国的东北气候寒冷。冬季漫长，因此每年的施工期仅为每年的五月下旬到九月下旬，大约四个月的时间。由于时间宝贵，每年的五月份刚开始开工施工水泥稳定基层的时候。日最高气温刚刚达到20℃左右，夜间有时候还可能降到0℃以下。由于气温低对养生十分不利，为做到7—10d龄期能够取出完整的芯样，做到路面基层施工验收合格，施工单位往往采用多加水泥的办法来提高路面基层养生前期的强度。
1.P·O42.5级水泥凝结时间短
在2007我国为适应节能减排的需要，取消了P·O32.5级水泥。由于在水泥当中提高掺合料的比例，一般会使水泥的凝结时间延长，并导致早期的强度降低。设计者认为由于使用复合水泥、粉煤灰水泥等水泥品种可能导致水泥稳定基层材料不能满足现行的规范对基层材料的要求，所以就在设计中要求路面基层使用P·O42.5级水泥。为此笔者专门调查了几个水泥厂，并对取样水泥进行水泥的初终凝时间检测，试验结果表明，P·O42.5级水泥都没能满足“水泥的初凝时间应大于3h，终凝时间宜大于6h”的要求，这也从一定程度上说明P·042.5级水泥很大程度上可能存在凝结时间不足，影响道路基层压实度、强度以及后期使用性能。为追求早期强度，取芯的成功，所以在黑龙江省越来越多的项目开始使用P·O42.5水泥进行道路基层的生产。
水泥稳定类基层材料形成强度主要来自于两方面，一是，水泥起到的稳定作用，依靠水泥在集料之间形成的胶结力；二是，材料的相互嵌挤，形成嵌挤力。混合料从拌和、运输到初压、复压、终压一般要经历至少两到三个小时，当基层混合料在没能完成碾压，水泥就已经初凝，继续碾压将破坏水泥在集料表面形成的范德华力，使强度降低，同时水泥初凝之后将使材料千涩难以压实，使用相同压实功难以达到指定的压实度，即影响了集料之间嵌挤力的形成。
2.增加水泥剂量加重基层开裂
道路基层的使用性能不是一句简单的“强度越高越好”就能概括的，当半刚性基层当中加入的胶凝材料超过一定范围，会增大道路基层干缩与温缩，而导致基层开裂。基层开裂之后又会使面层发生反射裂缝。面层的裂缝形成之后，降水就会很快从反射裂缝部位渗入到道路基层内部，从而导致整个路面结构的破坏。
在寒冷地区由于冬季极端气温低，昼夜温差大等不利气候因素本身就增大了半刚性基层开裂的可能。当加入水泥剂量超过设计水泥剂量时，水泥稳定材料的裂缝增多、裂缝宽度也会增大。因此美国和法国分别限制了水泥剂量最大不能超过5％和6％。
3.水泥剂量增大对温缩系数的影响
水泥稳定级配碎石是目前高等级公路工程普遍采用的半刚性基层形式，对路面的使用性能起到关键性作用。为验证水泥剂量增大对水泥稳定级配碎石材料温缩性能的影响，本文在选定骨架密实型级配条件下，分别采用2％、3％、4％、5％、6％和7％六个水泥剂量进行基层混合料的温缩系数试验。
三、压实度测定
用钻芯取样法测定压实度的关键问题是看取的试件吸水率大小, 是否影响试件密度的测定, 如果试件吸水率太大,在测定试件密度时将影响试件测定精度;如果吸水率在小于2%时, 试件密度就可以利用表干法测定其密度。所以说, 该试验首先要解决的是试件吸水率问题。
1.试验检测
(1)试验仪器
① 路面取芯机(带φ150ｍｍ钻头)。
② 电子秤:最大称重10ｋｇ以上, 感量5 ｇ, 应有水中称重的挂钩。
③ 水槽。
④ 溢流水箱, 使用洁净水, 有水位溢流装置, 保持试件和网篮浸入水中后的水位一定。
⑤ 电风扇或烘箱。
(2)试验步骤
① 用钻芯取样机完整取出基层(底基层)试样, 并用小毛刷清扫试件表面, 将残系的杂物去掉装入塑料袋内, 并在塑料袋内放入桩号位置单。
② 在试验室内, 将试件放入水槽浸水, 使试件充分浸水使其饱和。
③ 测定试件的吸水率, 根据测定的吸水率, 可分别采用表干法和蜡封法测定试件的密度, 当吸水率≤2%时, 采用表干法;当Ｓ≥2%时采用蜡封法。
表干法:
ａ.挂网篮, 浸入溢流水箱中, 调节水位, 将天平调平或复零, 把试件置于网篮中, 称取试件水中质量ｍｗ;
ｂ.从水中取出试件, 用洁净的拧干湿毛巾轻轻擦去试件表面水, 称取试件的表干质量ｍｆ;
ｃ.用烘箱或电风扇将试件烘干或吹干至恒重, 称取试件空中质量ｍａ;
ｄ.计算试件的毛体积相对密度和毛体积密度:
蜡封法:
ａ.将非干燥状态试件用烘箱电风扇烘干(吹干)至恒重, 称取干燥试件的空中质量ｍａ;
ｂ.将烘干后的试件冷却;
ｃ.将石蜡熔化至其熔点以上5.5 ±0.5 ℃;
ｄ.将试件浸入石蜡液中, 至全部表面被石蜡封住后迅速取出试件, 在常温下放置30 ｍｉｎ, 称取蜡封试件的空中质量ｍａ;
ｅ.挂上网篮, 浸入溢流水箱中, 调节水位, 将天平调平或复零, 将蜡封试件放入网篮浸水约1 ｍｍ, 读取水中质量ｍｃ;
ｆ.计算试件的毛体积相对密度γｆ:
式中ｍａ — 試件的空中质量, ｇ;
ｍｐ— 蜡封试件的空中质量, ｇ;
ｍｃ— 蜡封试件的水中质量, ｇ;
γｐ— 在常温下石蜡对水的相对密度。
试件的毛体积密度ρｆ =ｖｆ×ρｗ
式中ρｗ — 常温水的密度,取1 ｇ/ｃｍ3
ｇ.将烘干的试件用手锤打碎,通过5 ｍｍ筛筛分出试件中的砾石含量。
2.压实度计算
根据试件砾石含量, 查标准击实中砾石含量与最大密度关系式(或关系图)确定对应的最大密度ρａ。
通过上述对比, 采用钻芯取样测定的压实度与按常规灌砂法测定的压实度相差较小, 钻芯取样法所测定的水泥稳定砾料基层压实度, 基本能反映实体工程实际压实情况。同时, 利用钻芯取样法还可以检查水泥稳定砾料基层的整体性(7 ｄ以后)和基层的厚度,通过上述试验, 其压实度
四、试验注意事项
(1) 过分强调7d取出完整芯样，导致使用凝结时间较短的P·O42.5级水泥和增大水泥剂量成为一种趋势。凝结时间缩短将会导致基层的强度与压实度降低。而增大水泥剂量将增大基层开裂的可能。
(2) 由于在不同的温度条件下，水泥的水化反应速度将发生很大的改变，因此取芯时间要根据具体的温度情况来进行确定。笔者曾提出一种采用温度小时累计的方法来确定最佳的取芯时间，即观测温度变化。以20℃条件下养生7d作为标准养生。现在中国天气网每天都要公布实时的温度数据，通过采集时刻温度当累计温度时间达到3360℃·h的时刻为推荐取芯时间，来进行路面基层取芯。
(3) 在规定的7—10d时间内如果没能取出完整的芯样，就确定为不合格工程，要进行返工处理的做法有失妥当。如果发现没能取出完整芯样，首先要总结原因发现问题，确定问题之后再进行处理。取芯不成功，可按《芯取样测路面基层压实度》所述方法检验材料的压实度，并进行EDTA的滴定。找出不能取芯成功的原因，如果压实度和水泥剂量都不存在问题，则要追溯到配合比设计可能存在的问题，必要的时候要重新进行基层的配合比设计。
五、结语
总的来说，在寒冷的地区进行道路的建设，建设者的建设时间较短，需要较高的建设质量，这就需要相关的检测来保障，通过对道路基层的取芯实验有助于我们更好地了解道路的建设状况，从而更好地保障道路质量。
参考文献
[1]赵秀云，陈亮亮，赵银. 寒冷地区道路基层取芯时间的探讨. [J]. 《低温建筑技术》. 2011年6月，第8期，222-224页
[2]王海涛,邓小军,刘肖群. 半刚性基层沥青路面施工质量控制措施[J]. 低温建筑技术. 2010年8月，第6期，369-371页
[3]孙红兵. 钻芯取样测路面基层压实度. [J]. 黑龙江交通科技. 2012年6月，第9期，269-271页
[4]胡力群,沙爱民. 半刚性基层材料温缩系数测定影响因素研究[J]. 公路交通科技. 2011年11月，第1期，102-104页