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从“超密”谈二灰碎石最大干密度控制标准
【徐州市公路管理处 徐州 221002】
摘 要:本文从判定路基混合料结构状态及压实特性出发，提出以重型击实标准值、试验路建议值和理论计算值等三个最大干密度构成二灰碎石压实度控制区间，供检验时掌握。文中提出了最大理论干密度计算公式（近似值），可供同行参考。
关键词:路基 二灰碎石 干密度 标准
二灰碎石基层的压实度是极为重要的质量检测指标，然而在施工检查验收过程中，经常因压实度是否达标、超标而引起争议，特别是因超标被判定为“质量问题”时往往难以服人。超标是否就是超密？结构密度适当、过密、超密如何界定以及会给二灰碎石性能带来何种变化？学术上似乎也无定论。对此我们认为首先需要解决的是：作为压实度计算依据的二灰级配碎石混合料最大干密度标准如何确定。
1 二灰碎石混合料属于固结（胶结）密实稳定结构。
其成型强度主要依赖于二灰，特别是石灰的质量和数量所提供的固结作用，而体积稳定性则主要由结构状态密实程度和空隙率大小决定。现行《公路路面基层施工技术规范》JTJ034－2000修订说明中，有关此类混合料组成设计原理的论述，虽较JTJ034－93有所改进，但涉及其结构状态方面，仍然认定当二灰与粒料之比在15∶85～20∶80时，混合料就是骨架密实式结构。据我们推算，若按原规范推荐的A、B两类级配组成范围，能够形成集料骨架的4．75mm以上颗粒重量，百分比仅为：A类为32～48％至45～51％；B类为32～48至52～55．25％（公式为4．75mm筛余量＊80～85％）。当级配最大粒径为30mm、粗集料含量低于55％时，我们认为它应是悬浮密实结构，而形不成集料骨架。由于骨架密实式和悬浮密实两种结构的击实（或压实）密度形成机理和效果有些不同，其要求也有所区别：前者应使主骨料能相互接触而又不过分嵌挤，骨架间隙尽量填实；后者重在总体密实，减小空隙率，相对于骨架密实式而言压实较难，但较易控制，得到的结构密度可能稍高。之所以出现密度标准和评定结果方面的困惑，与这些认识差距可能有较大的关系，需要加以探讨。
2 目前施工中贯用的二灰碎石混合料最大干密度标准有三种：
2．1 按规范规定的重型击实标准试验求取的最大干密度（及最佳含水量）
这是检验的“法定标准”。受重型击实所模拟的压实机具、吨位、功能限制，当采用18～20t以上光轮压路机、16～20t以上胶轮压路机和自重9～11t以上振动压路机等重型机具实施压实，且为保证压实度而碾压遍数较多时，此标准显然偏低。据沪宁高速公路等工地资料粗略统计，重型击实提供的最大干密度常在2．07～2．13g／cm3之间，我市多年来的试验结果也大致如此，施工中较易达标，且经常出现“超密”。
我们认为，规范重型标准目前仍必须作为检查验收的依据，但需认清它是“最大干密度”的低限值，难以据之判定压实质量。
2．2 以试验路实际压实结果求取的“最大干密度”建议值
在混合料配合比、级配和压实设备、程序确定之后铺筑试验路，每碾压一遍后取多组试件测算干密度平均值，以“遍次”和“干密度值”为两轴绘制干密度变化曲线，取其曲线趋于变缓、变平直的折点所对应的干密度作为最大干密度建议值，此值作控制标准比较符合实际，且一般高于规范重型击实标准。若建议值低于规范标准，则表明压实功能不足，应增加重型机具，重新压实检测确定。
按照该标准控制，二灰碎石混合料的压实质量和压实度将有所提高，检验压实度超过100％的“超密”情况一般较少，而且可避免压实功的浪费。如果按该标准检测的压实度超过100％，而检测值不大于计算理论密度，并不能判定压实混合料结构“超密”。
2．3 计算理论最大干密度
目前，不论管理、施工、监理单位为保证二灰碎石质量，往往以计算理论最大干密度代替击实试验标准，但计算公式是建立在骨架密实理论基础上的，所得到的数值一般偏小，也经常出现“超压”、“超密”情况，虽然从道理上说不通，但实际如此。其原因除了混合料配合比、级配控制不准之外，计算公式也应考虑悬浮密实结构特点加以修正。
我们建议的理论最大干密度计算方法和公式如下：
①计算二灰级配碎石混合料空隙＝0时的理论密度
式中：ρT——混合料理论密度（视密度g／cm3）
P1…Pn——各类粒料的重量比例（％）
ρ1…ρn——各类粒料的视密度（g／cm3）
P灰——石灰的重量比例（％）
P粉——粉煤灰的重量比例（％）
ρ灰——石灰的视密度（g／cm3）
ρ粉——粉煤灰的视密度（g／cm3）
P1＋P2＋．．．．．．Pn＋P灰＋P粉＝100％
②计算压实二灰碎石混合料的理论最大干密度（简化公式）：
式中：ρT’——压实混合料的理论最大干密度
（g／cm3）
ρT——见上式
Pw——混合料最佳含水量（％）
ρw——水的常温密度（≈1g／cm3）25／25℃
说明：
a．压实二灰碎石混合料的最佳含水量Pw，建议采用重型击实试验取值。此值一般可能高于试验路法最大干密度标准对应的最佳含水量，使计算出的ρT′略比实际偏小。
b．ρT′包含的混合料空隙率，近似于Pw对应的水体积百分比，但未考虑集料颗粒内部吸入水分的损失。
我们认为，由此方法和简化计算出的压实二灰碎石混合料理论最大干密度ρT′，实际上是一个近似值。但作为混合料压实度控制标准的高限，应该没有大的差距。若生产检测出的压实混合料干密度超过此标准，可以判定为不合理数据，要从配合比、级配改变方面找原因。据我们试算的理论最大干密度ρT′值（石灰岩碎石，含量80～85％）通常在2．20～2．26g／cm3，较为合理。
3 以上三种“最大干密度”，在生产实际中经常通过替代性选择作为压实度计算标准使用，从而造成检验标准的混乱。
我们认为，三者恰恰构成二灰级配碎石混合料的压实度标准序列和控制范围，应以规范击实试验标准为下限，以理论计算标准为上限，在施工和检查验收过程中综合利用。具体要求是：
3．1 规范击实试验标准，作为交工验收评定合格或不合格的基本依据，即不得低于规范规定的压实度。
3．2 试验路建议值标准，作为施工单位和监理单位自查、抽查的依据，检验达到该标准计算的压实度后，方可进入下一工序。出现压实度超过100％的数值，不能一律判定为“超密”；是否“超密”，要根据技术指标研究确定控制界线。
3．3 理论计算最大干密度标准，作为压实度控制的上限，不得超越，若以此计算压实度超过100％，通常是混合料配合比、级配出了问题，或者是测试错误，应予纠正。
通过工地实践，我们认为按照以上控制标准系列和范围掌握二灰碎石混合料的压实度，是比较合理、可行的，既能较好保证和提高压实质量，又可以减少“标准高低”、“是否超密”等不必要的争议。至于“二灰碎石结构‘密度过高’利弊如何？何为判定标准？出现粒料破碎情况是否就是‘超密’造成的？”等问题，则需另行探讨。
4 近几年来，有一些专家和同行发表文章，探讨二灰碎石混合料和粗集料（粒径大于4．75mm）含量变化对干密度大小影响的规律，通过试验、回归、绘制图表，找出工地检测压实度的简便方法，深化、提高压实度判定的正确性，这是很有必要的。但是，这些方法都建立在已确定某种最大干密度标准的基础上，三种标准必然得出三种结果、三张图表。我们建议，在工地采用上述方法时，以试验路最大干密度建议值为基础，基本可以达到规范质量要求。
摘 要:本文从判定路基混合料结构状态及压实特性出发，提出以重型击实标准值、试验路建议值和理论计算值等三个最大干密度构成二灰碎石压实度控制区间，供检验时掌握。文中提出了最大理论干密度计算公式（近似值），可供同行参考。
关键词:路基 二灰碎石 干密度 标准
二灰碎石基层的压实度是极为重要的质量检测指标，然而在施工检查验收过程中，经常因压实度是否达标、超标而引起争议，特别是因超标被判定为“质量问题”时往往难以服人。超标是否就是超密？结构密度适当、过密、超密如何界定以及会给二灰碎石性能带来何种变化？学术上似乎也无定论。对此我们认为首先需要解决的是：作为压实度计算依据的二灰级配碎石混合料最大干密度标准如何确定。
1 二灰碎石混合料属于固结（胶结）密实稳定结构。
其成型强度主要依赖于二灰，特别是石灰的质量和数量所提供的固结作用，而体积稳定性则主要由结构状态密实程度和空隙率大小决定。现行《公路路面基层施工技术规范》JTJ034－2000修订说明中，有关此类混合料组成设计原理的论述，虽较JTJ034－93有所改进，但涉及其结构状态方面，仍然认定当二灰与粒料之比在15∶85～20∶80时，混合料就是骨架密实式结构。据我们推算，若按原规范推荐的A、B两类级配组成范围，能够形成集料骨架的4．75mm以上颗粒重量，百分比仅为：A类为32～48％至45～51％；B类为32～48至52～55．25％（公式为4．75mm筛余量＊80～85％）。当级配最大粒径为30mm、粗集料含量低于55％时，我们认为它应是悬浮密实结构，而形不成集料骨架。由于骨架密实式和悬浮密实两种结构的击实（或压实）密度形成机理和效果有些不同，其要求也有所区别：前者应使主骨料能相互接触而又不过分嵌挤，骨架间隙尽量填实；后者重在总体密实，减小空隙率，相对于骨架密实式而言压实较难，但较易控制，得到的结构密度可能稍高。之所以出现密度标准和评定结果方面的困惑，与这些认识差距可能有较大的关系，需要加以探讨。
2 目前施工中贯用的二灰碎石混合料最大干密度标准有三种：
2．1 按规范规定的重型击实标准试验求取的最大干密度（及最佳含水量）
这是检验的“法定标准”。受重型击实所模拟的压实机具、吨位、功能限制，当采用18～20t以上光轮压路机、16～20t以上胶轮压路机和自重9～11t以上振动压路机等重型机具实施压实，且为保证压实度而碾压遍数较多时，此标准显然偏低。据沪宁高速公路等工地资料粗略统计，重型击实提供的最大干密度常在2．07～2．13g／cm3之间，我市多年来的试验结果也大致如此，施工中较易达标，且经常出现“超密”。
我们认为，规范重型标准目前仍必须作为检查验收的依据，但需认清它是“最大干密度”的低限值，难以据之判定压实质量。
2．2 以试验路实际压实结果求取的“最大干密度”建议值
在混合料配合比、级配和压实设备、程序确定之后铺筑试验路，每碾压一遍后取多组试件测算干密度平均值，以“遍次”和“干密度值”为两轴绘制干密度变化曲线，取其曲线趋于变缓、变平直的折点所对应的干密度作为最大干密度建议值，此值作控制标准比较符合实际，且一般高于规范重型击实标准。若建议值低于规范标准，则表明压实功能不足，应增加重型机具，重新压实检测确定。
按照该标准控制，二灰碎石混合料的压实质量和压实度将有所提高，检验压实度超过100％的“超密”情况一般较少，而且可避免压实功的浪费。如果按该标准检测的压实度超过100％，而检测值不大于计算理论密度，并不能判定压实混合料结构“超密”。
2．3 计算理论最大干密度
目前，不论管理、施工、监理单位为保证二灰碎石质量，往往以计算理论最大干密度代替击实试验标准，但计算公式是建立在骨架密实理论基础上的，所得到的数值一般偏小，也经常出现“超压”、“超密”情况，虽然从道理上说不通，但实际如此。其原因除了混合料配合比、级配控制不准之外，计算公式也应考虑悬浮密实结构特点加以修正。
我们建议的理论最大干密度计算方法和公式如下：
①计算二灰级配碎石混合料空隙＝0时的理论密度
式中：ρT——混合料理论密度（视密度g／cm3）
P1…Pn——各类粒料的重量比例（％）
ρ1…ρn——各类粒料的视密度（g／cm3）
P灰——石灰的重量比例（％）
P粉——粉煤灰的重量比例（％）
ρ灰——石灰的视密度（g／cm3）
ρ粉——粉煤灰的视密度（g／cm3）
P1＋P2＋．．．．．．Pn＋P灰＋P粉＝100％
②计算压实二灰碎石混合料的理论最大干密度（简化公式）：
式中：ρT’——压实混合料的理论最大干密度
（g／cm3）
ρT——见上式
Pw——混合料最佳含水量（％）
ρw——水的常温密度（≈1g／cm3）25／25℃
说明：
a．压实二灰碎石混合料的最佳含水量Pw，建议采用重型击实试验取值。此值一般可能高于试验路法最大干密度标准对应的最佳含水量，使计算出的ρT′略比实际偏小。
b．ρT′包含的混合料空隙率，近似于Pw对应的水体积百分比，但未考虑集料颗粒内部吸入水分的损失。
我们认为，由此方法和简化计算出的压实二灰碎石混合料理论最大干密度ρT′，实际上是一个近似值。但作为混合料压实度控制标准的高限，应该没有大的差距。若生产检测出的压实混合料干密度超过此标准，可以判定为不合理数据，要从配合比、级配改变方面找原因。据我们试算的理论最大干密度ρT′值（石灰岩碎石，含量80～85％）通常在2．20～2．26g／cm3，较为合理。
3 以上三种“最大干密度”，在生产实际中经常通过替代性选择作为压实度计算标准使用，从而造成检验标准的混乱。
我们认为，三者恰恰构成二灰级配碎石混合料的压实度标准序列和控制范围，应以规范击实试验标准为下限，以理论计算标准为上限，在施工和检查验收过程中综合利用。具体要求是：
3．1 规范击实试验标准，作为交工验收评定合格或不合格的基本依据，即不得低于规范规定的压实度。
3．2 试验路建议值标准，作为施工单位和监理单位自查、抽查的依据，检验达到该标准计算的压实度后，方可进入下一工序。出现压实度超过100％的数值，不能一律判定为“超密”；是否“超密”，要根据技术指标研究确定控制界线。
3．3 理论计算最大干密度标准，作为压实度控制的上限，不得超越，若以此计算压实度超过100％，通常是混合料配合比、级配出了问题，或者是测试错误，应予纠正。
通过工地实践，我们认为按照以上控制标准系列和范围掌握二灰碎石混合料的压实度，是比较合理、可行的，既能较好保证和提高压实质量，又可以减少“标准高低”、“是否超密”等不必要的争议。至于“二灰碎石结构‘密度过高’利弊如何？何为判定标准？出现粒料破碎情况是否就是‘超密’造成的？”等问题，则需另行探讨。
4 近几年来，有一些专家和同行发表文章，探讨二灰碎石混合料和粗集料（粒径大于4．75mm）含量变化对干密度大小影响的规律，通过试验、回归、绘制图表，找出工地检测压实度的简便方法，深化、提高压实度判定的正确性，这是很有必要的。但是，这些方法都建立在已确定某种最大干密度标准的基础上，三种标准必然得出三种结果、三张图表。我们建议，在工地采用上述方法时，以试验路最大干密度建议值为基础，基本可以达到规范质量要求。
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