水泥稳定碎石抗压强度试验变异与预控

水泥稳定碎石抗压强度试验变异分析与预控摘要:水泥稳定碎石抗压强度变异性主要表现在试件强度单值波动范围大，精确度低。本文从影响强度变异产生的原因入手分析，结合工程实例对试验操作过程要点、方法步骤、注意事项等方面进行了分析，提出了降低试验结果变异系数，提高试验数据精确度的方法。关键词：水泥稳定碎石抗压强度试验变异系数引言水泥稳定碎石抗压强度是路面结构质量检查验收中的一个重要控制指标。《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTJ057－94）对强度的试验方法和步骤作了详细的表述。规定强度试验是用静力压实法将材料制成标准尺寸试件后测定受压破坏极限值。按照此方法进行试验，往往测得同组内每一个试件的抗压强度数值，单值波动范围大，试验精度降低，变异系数增大，甚至超出规范要求。本文对其变异性的影响相关因素进行了分析，提出了有效控制强度试验变异的方法和控制措施。1变异系数Cv数理统计中标准偏差S与样本的平均值X的比值为变异系数Cv.Cv是来表征数据的变异波动的程度，反映样本随机变量的不稳定性。可用下面的公式表示:Cv＝S／X表1水泥稳定碎石强度变异情况统计表脆数值牌项目忽无侧限抗压强瞒度（中试件）抵样本盼数支/爬组绕平均值乳／朋Mpa伤标准或差歼笑变异系数／％否石安高速公路挨39语3犹．茅8黑0.248乞6.5胜30妙9骑国道武涉段杠44创4.2灿0.389胞9.3孙国移道俊10杆6漆线邯郸段朱37似4钩．雕4鹅0.410摇9.3表1为三条重交通量的高等级公路的路面基层强度抽样调查结果。数据表明强度的变异性在路面基层试验检测中客观存在。现行规范对不同尺寸的成型试件的变异系数作了硬性规定见表2。如果超出控制范围的将增补试验数量，满足试验结果的精度要求。表2规范规定允许偏差系数值议试件类型淘大试件孕中试件酿小试件周变异系无数由C不v氧／％规≯捷20拾≯缴15发≯筐102强度变异原因分析2.1现场采样的随机性，增大了变异程度。制作试件所用的拌和料是在现场检测路段,采用随机选点的方法来确定位置取样，规范要求用于制件的拌和料应分别制取,不得作任何人为倾向性的加工处理，以最小的试验数量现场制件成型组成一组试件。由于用于制备试件的拌和料采样的随机性和材料本身的不均匀性，使各试件中水泥剂量、级配、含水量存有差异,在一定程度上增大了强度变异。2.2同组试件的水泥剂量不尽相同。表现在同组每个分样试件，实测各样剂量与施工控制剂量有差异，各样之间的剂量也不尽一致。对某一级公路水泥稳定碎石基层的同一配比实测8组水泥剂量与强度试验（每组9个试件），共72对试验数据统计分析汇总情况见表3。表3水泥剂量与抗压强度关系数据表候试件编号吃水泥剂愁量烦(订%)年抗压强度带（筝Mp汤a搞）心设计值叛实测值劣1山5.3病5.3惊4.5泽2姜5.4诚4.7春3巴5.5廉4.9谢·桶·咽·吸·因·塑·痛·倍·困·孔72誉5.4叮4.8水泥剂量是影响水泥碎石强度的主要因素，水泥剂量的多少与强度高低有良好的直线关系。从表3中也可以看出：抗压强度随着水泥剂量的增加而增加。不同水泥剂量微小变化也引起强度变异，变化幅度在0.2～0.3Mpa／0.1％。拌和现场水泥剂量控制不稳定，与实际控制值有较大偏差，同组试件中强度单个测值离散性容易变大，将会造成变异系数也随之增大。2.3成型试件的质量损失希成型试件所用皮的材料计算质搜量与试件成型旗后质量之间的奏差值定义为试迈件质量损失。莲造成质量受损失有主观和漫客观两个方面毯的原因，包括摄试件制作过程蠢中的水份损失狱和材料本身质停量损失。找水份损失有三尽种方式：垒（海1巴）水份的自然陕蒸发损失。蒸糟发损失量与所开处的试验室温六度、通风条件军等环境因素有星关，并随着试先验工作环境影裁响变化而不断抢变化。化（姓2尝）水泥的水化疯反应过程。从戚掺加、拌合到饮成型试件，时斑刻都发生水化炭反应，形成结陵合水化物。概（消3井）试验容器（画塑料袋、试模光、料斗等）表聪面吸附水份的虚损失。社材料本身损失哈有两种方式：冠（锈1堵）试件脱模后烟与成型称重前割，试件本身的院毛边、掉角料宴。降（凡2拜）试验容器在谁装料、脱模时吧本身附带的部唱分细料。巨试验操作经验漏表明：水分和铸材料本身的损谷失，往往是同糠时发生和形成减的，相互叠加蝴使试件成型质铺量减少。元按您150包×盲150×15过0M逃M伏中试件计算，郑即使在规范规众定页的勺1猾小时完成一个度成型试件，也朵有超2喇0毙～右4宽0屑克的质量损失涨，成型试件中嫁材馋料实际用量减灿少，实测压实惕度降低。脾2.农4耀试件尺寸发不标准弯，影响试件压蓬实度阶和饮强度槐试模厅的几何瞎尺寸误差在强采度试验中客观畅存在，试模裳直径和成型枪后助试件高度是影搭响望强度指标变异轨的主要数因素。对于试虾模直径可以直吐接量测，并在材试验计算中考泡虑予以校正。娘对于成型试件隙的高度主要取辩决于试模的高类度和上下压块铃的厚度，以及津压力机（反力污框架）上下压学板与试模接触收面的水平受力默情况和空隙大部小。神制作烘一组试件，采码用的试模不同茄或不匹配成叠套推,糊也会影响到试沫件的高度。试忆件成型后用游俯标卡尺量刚测拿,时每一个至试件的高度仍羡是镰不确定的拨变值。由于上央述客观条件的膜局移限摸,辞准确控制高度讨在实际工作中米很难做虎到识,叙成型试件实测苹高度与标准高希度总有差叮异逝,派二者避在华-0.虹2丙～蛋+1.0c击m壳范围波动。毙以某高速公路博为例，水泥稳雁定碎石混合料缸最大干密度伸为脾2.319g技/cm界3辜，压实度不小位于笑9坑8药％，最佳含水贞量剥5.8%馅。粗摊铺现场随机违布点取枪样柱9裕个，制作一组习试件，测周得禽7败天抗压强度。通每一个成型试伐件的要材傲料用量，可用倘下列公式盘（远1浅）耻计算：跪M唤1红＝淹0.7854辟D恐2悟P盘dmax夫H纵1桌K点1血(1+W)着熄粮樱湿童夏（睁1县）朴式中火：皂D弦－试模实测直倍径日,mm陵誓P雕dmax葵-壁制件时的最大运干密榴度扣,g/cm钢3蠢尾H徐1惨－试件高度抱（膊1佣5瓶）震,cm化未K钞1采－规定压实度谷，％牧左踏W袋－实测含水量撇，％活试件编号蝇S-1窜S-2弃S-3容S-4露S-5蜻S-6馒S-7袜S-8搭S-9赛试筒直追径除/cm弓15.00寄15.01敲15.01群15.00柳15.01厅15.01依15.00户15.01脖15.01炕实测含水醉量拒/%蠢6.8略6.7牢6.7赢6.8尊6.6殿6.9魔6.7躬6.6双6.8朴预定饺材衬料用楼量臣M嘉1笼／冒g芳6434旧6436早6436凝6434远6430在6448当6427塑6430符6442锐成型后试件质木量前M互2雅/g崖6403微6400嗓6405案6405穷6408脏6410熊6400游6411献6395见成型后试件高宫度蜂H锡2姥/cm丰15.06槐1特5顿．斯02锐1匠5促．貌0吃1捡4辈．孤97毅1发5皮．仔01丈1祥5见．印07扬1她5别．夫05折1饲5江．筹09破1苹5处．破04纳7犯天抗压强扇度刷R尽（嫩Mp跳a礼）荣3申．换73哈3袋．鄙93淡3假．瑞81遍3棚．速86灌4比．跨03炭3享．闻73宁3兽．磨53坡3攻．酿71什3擦．栏91细试件实际压实窃度弊K旬2折/%慢97.1易97.3艰97.5嫩97.8蛙97.6抬97.0泊97.3卷97.1松97.0看K环2寸平均是值弱/%敏97.3倚表某4越慈抗压强度试验振的实际压实度炎计算结薯果谊振假设试件成型贯后为理想状态禽的等密度均匀逗实体。成型后趁质里量恒M五2扩，实测平均高报度捆H辨2涛，根据试件质体量损失量关系时知晴M域2豆<M烟1衬,目D难值可以直接测杰得望,贫设为定值。已仆知成型后试件侧质量，可以将百公路式仰(1购)东可以反向推导退出成型后试件常实际压实度与时实测高度的关造系累式厅(香2)万，利用旦表居4竞相关数据，屑可耀将实孤测拐M波2扬和库H饮2咱，代入到公式伶（舱2霞）中，计算稀实际介压实度洁值透K何2听。物K模2垄=M每2畅/0.785容39矿8毅（茅1+何W什）疗D见2镰H炊2奴P矛dmax州（东2闲）再式致中瑞:K毛2迈-待成型试件的实赶际压实文度擦,%雨M践2让-塞成型试件后的榜质量景，饭g漏侍H抖2吹-狐成型后试件实捞测高式度面,cm川表架4塔中计算结果表助明试件高度对售试件的全压实度有显著锤影响串，二者成反比字关系狼。成型试件高排度取值高于标绵准高幼度美15c葱m夹，就不能够达痰到预定的干密拐度，压实度达神不到设计标准蓄，增加组了码强度变异县性下。嫁经验数据表明底试件高度每增院大平0.1m膨m排，造成试件实逃际压实度降低克约校0.1扑％叠～呈0.勉2像％，强度也呈跪现降低趋势掀，变异程度休相对触增大玩。溉2.匪5施材料的级配组愤成变化贺从材料的取样死到成型的过程君中，每一次对威材料的扰动都薪易影响内部级检配的细小变动垂，每个成型试责件的级配变动摆，也将影响到愉试件的密实度秋，从而反映强师度试验值的波椅动变化。蔬3受．强度变异的砌预控方法和侍控制瓣措施寻3猜．秒1跨退增强混合料的腔拌合均匀性。挖皂控拌合料要分层弟分次进行，装耀料时不能够人尼为地将大料集炭中放在试模的辨中部或底部，杰避免大料或小较料过多的集中枝。要尽量使各基组试件的材料否变化趋于稳定朗一致，减少试桑件密度的不均肢匀性。档3.雁2抛试件的高度的漆适度控制和确武定医可以通过不同袜的制件方法解乐决试件高度不著易准确控制的哑难题。在上压卫块上加垫片，无是一种实用性惠强效果好的方拥法。既在上压羽头放置直鲜径暮5c马m凯（可视压头实他际情况而定）睛的圆形垫片，射垫片可以用不蜡同厚度的钢板株（白铁皮），疑垫片厚度由通州过预先制件的喷试验结果来确叹定。不同试模杨应有不同的厚霞度垫片，二者档应配套并标注艇清楚。试验操阁作过程中，将黎垫片和上压头效一并均匀压进跃试筒内，确保唱试件中心和干柴密度对称变谦化宗,怨保持同样的等昌密度压实状态敌。察如果上下压板删不平行，不能演够处于水平状杨态，加压时容的易造成试件高培度不一救致亦,侨需要及时解除筹压力旋转试筒丙重新调整优后稼继续加压。碰通过大量试验准数据验证，试口件高度控制机在消150.0庄mm茫～尿150.5m怜m快之间较佳。箭因此，计算习一个试件聋所需材料像用量时拿应采用试模直仔径实际尺寸和店调整吵高度的方法自确定友。奸3顶．伐3魄沸适当补偿试件汪的损失量刃黄川要充分考虑在月试件真成型过程中的晒水份和材料的厘损失量，也要设考虑试件高度敞变值所引起示的材料增加量既。绿△烫M=疯M溪1绑-隶M成2诊+M记3黑+M俘4多抹叙朝掉鲁乌该（贴3燥）之式商中剪:唉鸦△得M---芬-尾试件补偿的损冠失屑量尾,g猪M砖1州---旷-乘预定计算材料袭质药量拨,g推M伯2氏---扎-与成型后试件质浮量吃,g筋勒秃M瓦3看---吸-无试件高度影响冰所造成的增加垃量塑,g趴贱封M挽4粱---纽-箱成型试件边角柴料质惯量路,g瑞△蓝M映伞值应根据不同夺的试模尺寸试乌验预估所得，崇并在试验过程命中全及时京调整和修正。吃按美照盛M崭浙（露M践1灵+历△棚M耗根）值称重每个参试件的质窑量游,提实测成型试件碎高贯度刮H喊2勺,奸并以评实际压实姜度逗K偿2姑控制在规定尘值馋0袄～＋仁0.3竿％范围为宜烤。初水泥稳定碎石议的中试件一般脉补偿辈约封2版0冰～逆4紧0流克。凑3.4速枯严格试验操作妄方法的规范性箱和仔细程度。扔姑态（前1亭）规范要求秃在豪1允小时完成从拌碎合开始到完成国成型试件。如娱果条件允许，天要尽量缩短用捉时，进一步满漏足制件过程的智时间要求。埋床扇（留2筝）减少水分和盒材料损失量。繁充分考虑试验胳环境条件，采借取对拌合料和乌试件密封操作搜，试模预先用馋湿布擦拭补偿蜂等保护措施。带写总（辉3魂）要认真绣制作试件，轨规范加压，保铜持两头压块压论进速度要均匀巧。试件破坏时圈数值，要实现捐智能化电子数唤码计值显示，唤减少人为因素竟影响。波（夸4餐）要熟悉和掌雅握试验基本原分理和技术馋要求，提高试氧验人员操作的济熟练程度和水标平。4结语豆4.1疗傲通过本文的研缩究海,择可以看出材料拉的现场取样、评材料本身的剂旧量和级配、制个件兔过程中的质量蛋损失等方面是抄抗压强度试验舒变异的根源，闪对抗压强度的薄变异性能有显炉著影响。膝4.2断企统一试验环境论状况和试验操皆作状态，可以琴减少强度变异森的可能杠性。施工现场寒取样、室内试无验操作、冷试验中间过程含、养生条件等津方面，都要尽阁量满足同丘等作条件下的弊同吸一性要求盖。昌骆4.3怨隙依据本文提出伞的强度变异预牧控方法和措施虹，能够简捷有撞效控制强度试判验变异程度，莫从矮而提高强度的当准确度，降低选了试验繁的变异李系数，满足规绍定试验精度要税求。大量的室误内试验数据显最示，与规范方原法帽比老对植，变异系数较李预控前犁降低了遍2沃％命～顺4佳％。灾4.4芦基造成强度变异殃的不确定和随宝机因素很多，兽这都将对强度摇试验变异性产祝生不同的影响且。本文仅针对楚试验具体操作昂方面进行了浅蓬显的分析，对碍强度产生的力责学等方面的影灭响因素进行深期入的理论和试歪验研究也是非献常有必要的。投4.假5雷展本文仅仅针对需水泥稳定碎石谨强度的变异特陡征进行了分析四和研究，提供肤一些参考方法蓝和保证措施，艺对于类似其它辆的无机结合料咽的强度试验也烂有一定