有效控制路基施工的EDTA標準曲線繪制方法研究

劉鳳翰，陳曉玲

(南京交通職業(yè)技術(shù)學院，江蘇 南京 211188)

根據(jù)現(xiàn)行JTG/T F20-2015《公路路面基層施工技術(shù)細則》(以下簡稱“細則”)，路面基層、底基層施工質(zhì)量標準與控制包括原材料檢驗、施工參數(shù)確定、施工過程中的質(zhì)量檢查驗收等方面，其中現(xiàn)場摻灰量檢測是質(zhì)量控制中很重要的一個環(huán)節(jié)。細則要求：① 在材料準備階段，要繪制EDTA標準曲線；② 在鋪筑試驗段階段，應及時檢測拌和時的結(jié)合料劑量；③ 在施工過程中，結(jié)合料劑量控制為后場控制的關鍵內(nèi)容；④ 質(zhì)量檢查時，監(jiān)理單位應根據(jù)施工單位的質(zhì)量資料，對混合料結(jié)合料劑量進行獨立抽檢，綜合評價混合料的質(zhì)量和施工均勻性。

檢測基層和底基層混合料的摻灰量，目前常用EDTA滴定法，即JTG E51-2009《水泥或石灰穩(wěn)定土中水泥或石灰劑量的測定(EDTA滴定法)》(以下簡稱“現(xiàn)規(guī)程”)，此法適用于路面基層施工中快速測定穩(wěn)定土結(jié)合料的劑量。規(guī)范要求繪制的EDTA標準曲線與現(xiàn)場取樣檢測采用“類比法”。如何在室內(nèi)制作與現(xiàn)場施工過程相適應的標準曲線？現(xiàn)規(guī)程有諸多不適應性，目前還沒有較為統(tǒng)一的規(guī)范。針對這一問題，該文以石灰穩(wěn)定土為例，分析并總結(jié)有效控制路基現(xiàn)場檢測的EDTA標準曲線的繪制方法。

1 制作EDTA標準曲線的影響因素

室內(nèi)制作EDTA標準曲線的目的是用于現(xiàn)場摻灰量的檢測，要做到兩者具有類比性，需要分析兩者在制作過程中的各種影響因素，保證檢測工作的一致性。

1.1 測試時間的影響

EDTA滴定法的原理是通過檢測土體中的Ca2+、Mg2+含量進而得出溶液消耗量與摻灰量之間的關系。混合料拌和后，隨著養(yǎng)護時間的增加，灰土中游離的Ca2+、Mg2+與素土不斷發(fā)生物理化學反應，逐漸形成穩(wěn)定的化合鈣，有效游離的Ca2+、Mg2+相應不斷減少，此含量為一個隨時間而改變的量，而EDTA滴定法只能檢測出有效游離的Ca2+、Mg2+的含量，故在室內(nèi)制作EDTA標準曲線檢測現(xiàn)場摻灰量時，一定要注意兩者在測試時間上的一致性。

隨時間增加灰劑量檢測結(jié)果減小的現(xiàn)象，有些文獻稱之為“灰劑量衰減”，另有規(guī)范及文獻稱之為“隨時間的標準曲線”。該文稱之為“灰劑量衰減”。如何保證EDTA標準曲線與實際摻灰量檢測在測試時間上的一致性，建議在室內(nèi)提前做好灰劑量衰減曲線，繪制時選擇不同的測試時間，得出不同的EDTA溶液消耗量，并以測試時間為橫坐標，EDTA標準溶液消耗量為縱坐標繪圖，如圖1所示。

由圖1可知：隨測試時間的延長，EDTA標準溶液消耗量逐漸減小(混合料中有效游離的Ca2+、Mg2+逐漸減少)，且反映出壓實狀態(tài)比松散狀態(tài)衰減速率更快?？紤]測試時間的影響，建議在室內(nèi)均制作EDTA衰減曲線，以方便工程單位查閱。

1.2 壓實度的影響

“現(xiàn)規(guī)程”規(guī)定制作EDTA標準曲線采用剛拌和好的混合料，即松散狀態(tài)。根據(jù)“細則”，現(xiàn)場混合料如為取土坑則為剛拌和好的狀態(tài)，即松散狀態(tài)；如為試驗段和施工路段則為碾壓狀態(tài)。問題的提出：① 松散與壓實狀態(tài)對檢測結(jié)果的影響；② 現(xiàn)場檢測時，不同的取樣深度(對應不同的壓實度)，對測試結(jié)果的影響。

圖1 石灰穩(wěn)定土不同狀態(tài)EDTA衰減曲線

1.2.1 松散與壓實狀態(tài)的影響

在室內(nèi)準備兩種狀態(tài)的混合料進行對比試驗。按以下步驟進行：① 按設計灰劑量(該文選5%)配土；② 擊實試驗確定灰土的最佳含水率與最大干密度(該文ρdmax=1.698 g/cm3，w0=15.5%)；③ 計算各材料用量。如為壓實狀態(tài)混合料，按現(xiàn)場壓實度(該文取98%)計算混合料制件的質(zhì)量；④ 做好制件后用塑料袋包裹，放入養(yǎng)護室[(20 ℃±1)℃]。

試驗結(jié)果如圖2所示。

圖2 石灰穩(wěn)定土松散與壓實狀態(tài)衰減曲線

由圖2可知：在測試時間一致的情況下，混合料壓實狀態(tài)比松散狀態(tài)溶液耗量明顯減小。從理論上講，混合料在壓實狀態(tài)下，灰土中游離的Ca2+、Mg2+與素土更易形成穩(wěn)定的化合鈣，則相應有效游離的Ca2+、Mg2+快速減少，故反映出壓實狀態(tài)溶液耗量較松散狀態(tài)時減小的現(xiàn)象。

根據(jù)以上結(jié)果，應考慮現(xiàn)場混合料不同狀態(tài)的影響，如為取土坑剛拌和好的狀態(tài)，則采用松散狀態(tài)混合料繪制曲線，如為試驗段和施工路段等碾壓狀態(tài)，則應制作與現(xiàn)場同樣壓實度的制件繪制曲線。

1.2.2 不同壓實度的影響

根據(jù)“細則”，現(xiàn)場混合料攤鋪應保證足夠的厚度，碾壓成型后每層的攤鋪厚度宜為160～200 mm。材料壓實后，其密實度總是上部大、下部小，有時上下部的壓實度可能差8%～10%。

為確定現(xiàn)場取樣檢測摻灰量時，不同取樣深度(不同壓實度)對檢測結(jié)果的影響，選取高速公路和一級公路(對應的壓實度標準為98%)，3個不同壓實度：98%、93%、88%；根據(jù)設計灰劑量(5%)進行擊實試驗，得出最佳含水率與最大干密度(ρdmax=1.698 g/cm3，w0=15.5%)，分別進行計算并制件試件進行試驗。試驗結(jié)果見表1。

表1 不同壓實度石灰穩(wěn)定土制件EDTA檢測結(jié)果

由表1可知：同一時間3種壓實度檢測結(jié)果相差很小，都在平行試驗誤差范圍內(nèi)。由此可得，現(xiàn)場碾壓層上下部壓實度如相差10%，在此范圍不同深度取樣進行檢測，對檢測結(jié)果不會產(chǎn)生影響。

1.3 含水率的影響

混合料在現(xiàn)場拌和時均應達到最佳含水率，并在最佳含水率下進行碾壓成型。含水率的變化對混合料檢測結(jié)果有一定的影響。分別對松散及壓實狀態(tài)混合料進行試驗，根據(jù)設計灰劑量(5%)進行灰土擊實試驗(ρdmax=1.698 g/cm3，w0=15.5%)，根據(jù)最佳含水率分別配制3種不同含水率(12.5%、15.5%、18.5%)混合料，壓實度采用98%計算并制作試件進行試驗。檢測結(jié)果如圖3、4所示。

圖3 石灰穩(wěn)定土(松散狀態(tài))不同含水率衰減曲線

由圖3、4可知：① 不同含水率穩(wěn)定土隨測試時間的延長，溶液耗量隨之減少；② 相同測試時間，含水率越大，溶液耗量越小，反之越大；③ 松散狀態(tài)混合料，3種含水率測試結(jié)果表現(xiàn)出衰減的一致性，而壓實狀態(tài)混合料，表現(xiàn)出隨含水率的增大，衰減速率逐漸增大的現(xiàn)象。

圖4 石灰穩(wěn)定土(壓實狀態(tài))不同含水率衰減曲線

1.4 現(xiàn)場養(yǎng)生方式的影響

隨著養(yǎng)生溫度的上升，混合料物理力學反應加快。對于現(xiàn)場取土坑，應考慮現(xiàn)場拌和溫濕度的影響，對于碾壓成型的混合料，應根據(jù)現(xiàn)場的養(yǎng)生方式及檢測時的取樣深度，綜合考慮環(huán)境的設置。一般可考慮采用塑料袋包裹，包裹后的環(huán)境也很重要，因為現(xiàn)場取樣雖在一定深度范圍，但整個大氣環(huán)境對不同深度碾壓層也有著不同程度的影響。室內(nèi)試驗混合料養(yǎng)生方式如表2所示，檢測結(jié)果如圖5所示。

表2 室內(nèi)試驗混合料養(yǎng)生方式方案

圖5 石灰穩(wěn)定土不同養(yǎng)生方式衰減曲線

從圖5可見：混合料不同狀態(tài)及不同的養(yǎng)生環(huán)境，對檢測結(jié)果影響不容忽視?，F(xiàn)場無論是取土坑松散狀態(tài)還是現(xiàn)場碾壓成型狀態(tài)，在室內(nèi)制作相應曲線時，一定要考慮盡量與現(xiàn)場的環(huán)境相一致(主要指溫濕度)，不僅要考慮是否將試樣包裹，還要考慮包裹后試樣放置的環(huán)境(主要指溫度)。

2 有效控制路基施工的EDTA標準曲線的制作方法

針對以上影響諸因素，可將EDTA標準曲線的繪制分成兩種情況：① 現(xiàn)場取土坑用EDTA標準曲線；② 現(xiàn)場碾壓成型用EDTA標準曲線。路基施工EDTA標準曲線制作流程見圖6。

圖6 有效控制路基施工的EDTA標準曲線制作流程

在制作過程中，應注意以下事項：

(1)類比現(xiàn)場碾壓成型狀態(tài)時，混合料制件可用小刀輕輕削開，并盡量碾碎，現(xiàn)場取樣檢測時同法操作。

(2)考慮測試時間的影響，一般在室內(nèi)不做某一時刻的EDTA標準曲線，而制作EDTA衰減曲線，但在查閱時應注意標準曲線查EDTA耗量對應的灰劑量，而EDTA衰減曲線查相應測試時間對應的EDTA溶液耗量。

(3)制作曲線選取的測試時間，可取偶數(shù)，也可取奇數(shù)，如：1、3、5、7、9 d，一般現(xiàn)場檢測盡量在7 d之內(nèi)完成。

(4)測試時間雖以“d”為單位，實際操作時應注意每天在測試時間上的一致性。

3 其他應注意的問題

EDTA滴定法采用的是“類比法”，故在整個檢測過程中，應盡量保持原材料、檢測試劑、檢測設備、檢測人員等因素的一致性，從而提高試驗的精度。

洞穴相對于巖鷹的巨翅而言，著實狹小了太多，那翅膀一抖，青辰根本無處躲避。巨大的力量扇在他的身上，他的身子直朝一旁跌出，重重摜在洞壁上，又摔落在地。不過，他的天葬刀也割開了巖鷹的翅膀，巖鷹發(fā)出一聲慘叫，拖著一串鮮血，飛出了洞穴。

(1)原材料質(zhì)量要求一致，注意儲存。

各種原材料應按“細則”要求堆放、儲存和應用。如：石灰應堆放成高堆并用篷布和土覆蓋，然后，邊使用并揭蓋。在使用前應重新檢測其有效成分，應保證現(xiàn)場檢測與室內(nèi)檢測在原材料質(zhì)量上的一致性。

(2)試劑應盡量檢測前配制，當天用完；氯化銨溶液應當天用完，其他試劑也不宜久存，一般不宜超過3 d。鈣紅指示劑顏色變化要比較明顯，易于判定。

(3)混合料各材料用量計算應正確；應提前做好灰土擊實試驗，得出最佳含水率與最大干密度，根據(jù)現(xiàn)場干密度與最佳含水率制件。

(4)混合料應充分拌和均勻，先拌和干料，拌勻后再噴水濕潤，充分拌和均勻。

(5)在制作灰劑量衰減曲線時，可以設計灰劑量在中間，再增加兩個灰劑量(設計灰劑量±2%)制作，為現(xiàn)場灰劑量檢測提供更可靠的數(shù)據(jù)。

(6)整個試驗過程應有專人負責，從原材料的控制、試驗過程控制、檢測結(jié)果的分析等制定統(tǒng)一規(guī)劃，協(xié)調(diào)一致。操作人員應提高自身操作水平，操作手法要求一致。

4 結(jié)論

以石灰穩(wěn)定土為例，并結(jié)合現(xiàn)場實際，即取土坑取樣(松散狀態(tài))和碾壓成型狀態(tài)取樣(壓實狀態(tài))，對EDTA標準曲線與現(xiàn)場摻灰量檢測在測試時間、壓實程度、含水率、養(yǎng)護方式等各個方面進行全面分析，提出有效控制路基施工的EDTA標準曲線制作方法。

(1)混合料隨養(yǎng)生時間的延長，EDTA標準溶液耗量逐漸減小(混合料中有效游離的Ca2+、Mg2+逐漸減少)，且反映出壓實狀態(tài)比松散狀態(tài)衰減速率更快。故在檢測過程中應注意混合料在測試時間上的一致性。

(2)為了反映不同取樣深度對檢測結(jié)果的影響，選取高速公路和一級公路對應的壓實度標準98%，并根據(jù)“細則”所述實際現(xiàn)場碾壓層最大壓實度可能相差10%左右，從而選取3個不同壓實度(98%、93%、88%)進行試驗。結(jié)果表明：在此范圍不同深度取樣，對檢測結(jié)果無影響。

(3)含水率對混合料檢測結(jié)果有一定的影響。松散狀態(tài)時，混合料檢測結(jié)果表現(xiàn)出衰減的一致性；壓實狀態(tài)時，混合料檢測結(jié)果反映出衰減速率逐漸增大的現(xiàn)象。

(4)混合料不同狀態(tài)及不同的養(yǎng)生環(huán)境，對檢測結(jié)果影響不容忽視?，F(xiàn)場無論是取土坑松散狀態(tài)還是現(xiàn)場碾壓成型狀態(tài)，在室內(nèi)制作相應EDTA曲線時，不僅要考慮是否將試樣包裹，還應考慮包裹后試樣放置的環(huán)境(主要指溫度)。

(5)建議將EDTA標準曲線的繪制分成兩種情況：① 現(xiàn)場取土坑用EDTA標準曲線；② 現(xiàn)場碾壓成型用EDTA標準曲線。另考慮不同測試時間的影響，建議EDTA標準曲線的制作統(tǒng)一按衰減曲線繪制。

(6)在制作灰劑量衰減曲線時，可以設計灰劑量在中間，再增加兩個灰劑量(設計灰劑量±2%)制作，為現(xiàn)場灰劑量檢測提供更可靠的數(shù)據(jù)。

(7)EDTA滴定法采用的是“類比法”，故在整個檢測過程中，應盡量保持原材料、檢測試劑、檢測設備、檢測人員等因素的一致性，從而提高試驗的精度。