曹学禹，刘 阳

（河南交通职业技术学院，河南 郑州 450000）

无机结合料稳定材料的无侧限抗压强度可以简单概括为试件制作、试件养护、强度测定、结果评定四个过程。以河南某地区二级公路为例：底基层为水泥稳定土，水泥剂量为5%，通过击实试验测得的稳定土的最大干密度ρdmax为1.82g/cm3，最佳含水率w0为12.0%，施工要求的压实度K≥93%，设计强度Rd=1.5MPa。在施工前需要通过无侧限抗压强度试验验证设计的可行性。

1 试件制作

1.1 选择试模规格

根据《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）中4.3.2条款，试件尺寸为径高比为1∶1的圆柱体，选择直径为10cm的试模，制得的试件尺寸为直径10cm、高10cm的圆柱体，试件体积V=π×52×10=785cm3。

1.2 确定试件数量

试验最少试件数量如表1所示。

表1 平行试验的最少试件数量

需要注意的是，表1中的细粒材料是指公称最大粒径小于16mm的材料，中粒材料指大于等于16mm，小于26.5mm的材料，粗粒材料指公称最大粒径不小于26.5mm的材料。本案例为水泥稳定土，属于细粒材料，试件数量暂选6个。

1.3 计算制备一个试件需要的各种材料用量

在计算之前需要明确两个概念。水泥剂量是指混合料中水泥的质量占干土质量的百分比，即水泥剂量=（水泥的质量÷干土的质量）×100%；最佳含水率不是土的最佳含水率，而是稳定土混合料的最佳含水率。以本案例为例，最佳含水率=[水的质量÷（水泥+干土）的质量]×100%。在进行无侧限抗压强度试件制作之前，需要对水泥稳定土进行击实试验，求得该稳定土混合料的最佳含水率和最大干密度，具体操作请参照标准《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）中的T0804-1994无机结合料稳定材料击实试验方法。

水泥稳定土的组成材料有干土、水泥、水，三者组合在一起是湿混合料。湿混合料的质量mw等于混合料的湿密度ρw乘以试件体积V，即mw=ρw×V。本案例中没有混合料湿密度指标，但可以通过干密度ρd和湿密度ρw二者的关系ρd=ρw÷（1+w）推导出混合料的湿密度ρw，即ρw=ρd×（1+w）。由于无侧限抗压强度所反映的是混合料在施工现场摊铺、碾压完成且养护7d龄期后的强度，所以公式中的ρd和ρw均为混合料在施工现场碾压完成后的密度。本案例中虽然不知道ρd，但可以通过压实度指标K换算得到，即K=（ρd÷ρdmax）×100%，可知ρd=K×ρdmax。式中施工要求的压实度指标K可通过规范查得，最大干密度ρdmax通过击实试验求得。通过上述推导我们可以得出公式：

代入数据，可得mw=93%×1.82×785×（1+12%）=1488（g）。

本案例最佳含水率为12%，即水∶干混合料（干土+水泥）=12∶100。可以理解为如果混合料中有12g水，则有干混合料为100g，湿混合料就是100+12=112g，也就是水占湿混合料的12/112，干混合料占湿混合料的100/112，于是水和干混合料质量计算如下：

干混合料由水泥和干土组成。本案例水泥剂量5%，即水泥∶干土=5∶100。可以理解为如果干混合料中有5g水泥，则就有干土100g，干混合料就是105g，也就是水泥占干混合料的5/105，干土占干混合料的100/105，于是干混合料中水泥质量和干土质量计算如下：

至此，水泥稳定土中需要的各种材料用量，水泥∶干土∶水=63.3∶1265.3∶159.4。

校核：63.3+1265.3+159.4=1488g。

如果试验用的土为湿土，假定湿土的含水率为6%，设湿土里水的质量为x，干土应为1265.3g，则（x÷1265.3）×100%=6%，x=1265.3×6%=75.9g。那么湿土质量应取1265.3+75.9=1341.2g，水的质量应取159.4-75.9=83.5g。

试件采用静压法成型，可用压力试验机成型，如图1所示，或反力框架与千斤顶成型，如图2所示。详情参照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）中的T0843-2009无机结合料稳定材料试件制作方法（圆柱形）。试件制作完成后，称取试件质量，测量试件高度。

图1 压力机成型试件

图2 反力框架和千斤顶成型试件

2 试件养护

将制作好的试件装入塑料袋内，放入标准养护室进行养护，如图3所示。养护温度20±2℃、湿度≥95%，养护龄期7d，前6d保湿养生，最后一天浸水，水温20±2℃。浸水前量高称质量。

3 强度测定

可以用压力机、万能试验机、路面强度试验仪测定其强度，但要注意的是试件的破坏荷载应大于测力量程的20%且小于测力量程的80%。水泥稳定碎石一般强度较高，可以用300kN的压力试验机进行抗压强度试验，水泥稳定土、石灰稳定土一般强度较低，宜用路面强度试验仪和测力计完成强度试验。本案例强度测定采用路面强度试验仪测定，如图4所示。与这个仪器配套使用的是测力计，试验室测力计的量程一般由7.5kN、20～30kN、50kN、100kN几种规格。

图3 无侧限抗压强度试件养护

图4 路强仪测定试件强度

在测定强度之前，需要根据以往的经验估测试件的破坏荷载，选择适应的测力计，同时还需要将测力计的回归方程求解出来。本案例采用20～30kN的测力计，测力计回归方程为

式中：x为百分表读数，y为检定荷载。

本案例中6个试件强度测试结果如表2所示。

表2 无侧限抗压强度试验记录表

4 结果评定

计算6个试件的平均值R、标准差S、变异系数Cv。=1.79；S=0.063；Cv=3.52%。变异系数满足表1中6个试件小于10%的规定，数件数量选择6个符合要求。按3倍标准差法剔除异常值，若则该数据应剔除，且同一组试验样本异常值剔除应不多于2个。本案例6个试件的强度与平均值之差的绝度值均未超过3倍标准差，故无需剔除。强度代表值，大于设计强度Rd=1.5MPa，强度满足要求。

5 结束语

无侧限抗压强度试验控制点在于以下几个方面：（1）成型试件时各种材料的用量计算；（2）强度测定时通过测力计百分表读数换算试件强度；（3）结果评定时试验数据的处理。只有掌握这3个要点才能较好地完成试验，为路面基层施工提供准确的数据，为保证工程质量提供有力保障。水泥稳定碎石、石灰稳定土等其他无机结合料稳定材料的无侧限抗压强度试验可以参考本案例进行。