一种水泥稳定碎石混合料拌和均匀性的评价方法
阅读说明：本技术 一种水泥稳定碎石混合料拌和均匀性的评价方法 (Method for evaluating mixing uniformity of cement stabilized macadam mixture ) 是由 曹朋辉 路凯冀 母剑桥 王晓明 马艺虎 米轶轩 李征 王学光 陈雷 于蕾 杨效禹 于 2021-09-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种水泥稳定碎石混合料拌和均匀性的评价方法,包括：对水泥稳定碎石混合料进行拌和,在拌和过程中在不同的时间点至少选取三个位点进行取样,得到样品；对所述样品进行EDTA滴定,测定EDTA的消耗量及每个时间点EDTA消耗量对应水泥剂量的极差值X；对所述样品进行筛分,得到样品的各筛孔通过率极差值的和R-(X)和各筛孔通过率与标准值的差值的和T；将水泥剂量的极差值X、R-(X)和T和预设值进行对比是否均匀。选用新的评价指标和计算方式,从水泥均匀性和级配均匀性两个方面实现了对刚拌和水泥稳定碎料均匀性的评价,而非待凝固成型后才对均匀性进行评价,有效地避免了凝固成型后均匀性指标不合格带来的重新处理的劣势。(The invention relates to an evaluation method for mixing uniformity of a cement stabilized macadam mixture, which comprises the following steps: mixing the cement stabilized macadam mixture, and sampling at least three points at different time points in the mixing process to obtain a sample; performing EDTA titration on the sample, and determining the consumption of EDTA and the extreme difference value X of the consumption of EDTA corresponding to the cement dosage at each time point; screening the sample to obtain the sum R of the extreme difference values of the sieve pore passing rates of the sample X And the sum T of the difference values of the passing rate of each sieve pore and the standard value; extremely poor X, R of cement dosage X And comparing T with a preset value to determine whether the T is uniform or not. The method selects new evaluation indexes and calculation modes, realizes the evaluation of the uniformity of the stable crushed materials of the freshly mixed cement from the two aspects of the uniformity and the grading uniformity of the cement, but not evaluates the uniformity after solidification and forming, and effectively avoids the problem of unqualified uniformity indexes after solidification and formingThe disadvantage of reprocessing.)
技术领域
本发明涉及水泥拌和领域，具体涉及一种水泥稳定碎石混合料拌和均匀性的评价方法。
背景技术
目前，最新实施的《公路路面基层施工技术细则》（JTG/TF20-2015）从拌和工艺和拌和时间的角度对拌和均匀性提出了严格要求。即新拌水泥稳定碎石混合料的均匀性对于保证后续路面质量起到至关重要的作用，而拌和对混合料的均匀性有着直接影响。现在广泛使用的传统拌和方式为双轴卧轨式强制拌和，这种拌和方式的优点是操作工序简单，现场施工方便，短时间内能完成大方量的混合料拌和。但传统拌和容易使水泥颗粒出现“团聚”现象导致水化反应不充分，水泥利用率低，拌和存在速度梯度。而且常有混合料拌和不均匀导致粗集料表面露白的问题。
目前对新拌水泥稳定碎石拌和均匀性研究的特点为基于图像处理技术或者CT扫描技术，获取试件截面的图像，不同的是实际对截面图像的处理和评价方式的不同。
如彭勇等（彭勇，孙立军，董瑞琨.沥青混合料均匀性评价新方法的探讨[J].同济大学学报(自然科学版)，2005，33(2):166-168）采用截面上相等区域里集料累计面积值的大小，吴文亮等（吴文亮，李智，张肖宁.用数字图像处理技术评价沥青混合料均匀性[J].吉林大学学报(工)，2009，39(4):921-925.）考虑集料的分布位置、分布数量、面积比及转动惯量。该类方法虽然较为简单，但主观经验判断较多，误差较大，只能在一定程度上反映一些实际情况。
上述研究对于水泥稳定碎石的均匀性评价具有一定的借鉴意义，但这些均匀性评价指标都是针对混合料成型以后进行的评价，缺少对混合料新拌状态下胶凝材料和级配变异性的定量评价，而材料拌和均匀性是保证材料后续摊铺、压实的必要条件。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种水泥稳定碎石混合料拌和均匀性的评价方法，通过该评价方法中评价指标的重新设计，从水泥均匀性和级配均匀性两个方面实现了对刚拌和水泥稳定碎料均匀性的评价，而非待凝固成型后对拌和均匀性进行评价，有效地避免了凝固成型后均匀性指标不合格带来的重新处理的劣势。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种水泥稳定碎石混合料拌和均匀性的评价方法，所述评价方法包括：
对水泥稳定碎石混合料进行拌和，在拌和过程中在不同的时间点选取至少三个位点进行取样，得到样品；
对所述样品进行EDTA滴定，测定EDTA的消耗量及每个时间点EDTA消耗量对应水泥剂量的极差值X；
对所述样品进行筛分，得到样品的各筛孔通过率极差值的和RX和各筛孔通过率与标准值的差值的和T；
将水泥剂量极差值X、各筛孔通过率极差值的和RX和各筛孔通过率与标准值的差值的和T和预设值进行对比，若匹配，则均匀。
本发明通过对水泥拌和均匀性的评价方法重新的设计，选用新的评价指标和计算方式，从水泥均匀性和级配均匀性两个方面实现了对刚拌和水泥稳定碎料均匀性的评价，而非待凝固成型后才对均匀性进行评价，有效地避免了凝固成型后均匀性指标不合格带来的重新处理的劣势。
本发明中，在拌和过程中在不同的时间点选取至少三个位点进行取样指在每个时间点对拌和样选取至少3个位点进行取样，即取一次样即可得到三个样品，时间点的选择可以是10s、20s、30s、40s、50s、60s、70s、80s、90s、100s、110s、120s、130s、140s、150s、160s、170s、180s、190s、200s、210s、220s、230s、240s、250s、260s、270s、280s、290s、300s、400s、500s等中的一些组合。如可以是机搅拌叶片的中心轴位置A、搅拌叶片中部位置B及搅拌叶片外侧顶端位置C；
本发明中，按照水泥剂量分别为0%、2%、4%、6%以及8%绘制EDTA标准曲线（即采用含有特定水泥含量并混匀的混合料进行EDTA滴定并拟合），从而采用下述EDTA标准曲线得到不同水泥剂量x以及三种粒径范围内的EDTA消耗量y；
粒径范围0-9.5mm时 y=2.7525x+2.2
粒径范围9.5-19mm，不包括9.5mm端点值时 y=1.605x+0.84
粒径范围19-31.5mm，不包括19mm端点值时 y=1.230x+0.520
作为本发明优选的技术方案，所述拌和的方式包括振动拌和与非振动拌和。
作为本发明优选的技术方案，所述拌和的时间≥10s，例如可以是10s、20s、30s、40s、50s、60s、70s、80s、90s、100s、110s、120s、130s、140s、150s、160s、170s、180s、190s、180s、190s、200s、210s、220s、230s、240s、250s、260s、270s、280s、290s或300s等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述样品进行EDTA滴定为将所述样品在三种粒径范围内进行筛分，然后对所述筛分得到的粒级产物分别进行EDTA滴定，统计EDTA的消耗量及每个时间点EDTA消耗量对应水泥剂量的极差值X。
作为本发明优选的技术方案，所述三种粒径范围包括≤9.5mm、9.5-19mm，不包括9.5mm和19-31.5mm，不包括19mm。
作为本发明优选的技术方案，所述筛分的形式包括水洗筛分。
作为本发明优选的技术方案，所述振动拌和的转速为55-75r/min，例如可以是55r/min、56r/min、57r/min、58r/min、59r/min、60r/min、61r/min、62r/min、63r/min、64r/min、65r/min、66r/min、67r/min、68r/min、69r/min、70r/min、71r/min、72r/min、73r/min、74r/min或75r/min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述各筛孔通过率极差值的和RX为
RX=(Xmax31.5-Xmin31.5)+(Xmax26.5-Xmin26.5)+(Xmax19-Xmin19)+(Xmax9.5-Xmin9.5)+(Xmax4.75-Xmin4.75)+(Xmax2.36-Xmin2.36)+(Xmax0.6-Xmin0.6)+(Xmax0.075-Xmin0.075)，式中，Xmax0.075为样品中通过0.075mm筛孔通过率的最大值，Xmin0.075为样品中通过0.075mm筛孔通过率的最小值。
作为本发明优选的技术方案，所述各筛孔通过率与标准值的差值的和T中的筛孔通过率为分别通过31.5mm、26.5mm、19mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、0.6mm和0.075mm筛孔的通过率。
本发明中的T可参考如下算法：
T=(A1-D1)+(A2-D2)+(A3-D3)+(A4-D4)+(A5-D5)+(A6-D6)+(A7-D7)+(A8-D8)
下表1中的标准值D为合成级配对应的通过各筛孔的质量百分率。如D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8分别为100.0、96.6、76.7、48.7、31.0、20.5、10.3、4.3。
表1
作为本发明优选的技术方案，所述评价方法包括：
对水泥稳定碎石混合料进行拌和，在拌和过程中在不同的时间点选取至少三个位点进行取样，得到样品；对所述样品进行EDTA滴定，所述样品进行EDTA滴定为将所述样品在三种粒径范围内进行筛分，然后对所述筛分得到的粒级产物进行EDTA滴定，统计EDTA的消耗量和每个时间点EDTA消耗量对应水泥剂量的极差值X；所述三种粒径范围包括≤9.5mm、9.5-19mm，不包括9.5mm和19-31.5mm，不包括19mm；
对所述样品进行筛分，得到样品的各筛孔通过率极差值的和RX和各筛孔通过率与标准值的差值的和T；所述各筛孔通过率极差值的和RX为=(Xmax31.5-Xmin31.5)+(Xmax26.5-Xmin26.5)+(Xmax19-Xmin19)+(Xmax9.5-Xmin9.5)+(Xmax4.75-Xmin4.75)+(Xmax2.36-Xmin2.36)+(Xmax0.6-Xmin0.6)+(Xmax0.075-Xmin0.075)，式中，Xmax0.075为样品中通过0.075mm筛孔通过率的最大值，Xmin0.075为样品中通过0.075mm筛孔通过率的最小值；
如所述各筛孔通过率与标准值的差值的和T中的筛孔通过率为分别通过31.5mm、26.5mm、19mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、0.6mm和0.075mm筛孔的通过率；
将水泥剂量极差值X、各筛孔通过率极差值的和RX和各筛孔通过率与标准值的差值的和T和预设值进行对比，若匹配，则均匀。
本发明中，水泥均匀性，对于粒级≤9.5mm部分，若水泥剂量的极差值X≤0.10%则认为该粒级范围内水泥分布均匀，对于粒级9.5mm-19mm，不包括9.5mm部分，若水泥剂量的极差值X≤0.20%，则认为该粒级范围内水泥分布均匀；对于粒级为19mm-31.5mm，不包括19mm部分，若水泥剂量的极差值X≤0.25%，则认为该粒级范围内水泥分布均匀。
级配均匀性：各筛孔通过率极差值的和RX＜15%且各筛孔通过率与标准值的差值的和T＜30%，则该粒级范围内颗粒分布均匀。
还需要说明的是，对于水泥均匀性和级配均匀性判定合格与否的标准并不局限于本发明提供数值标准，但判定的逻辑框架需依据本发明提供的，即本领域技术人员可以依据期望值变动水泥剂量极差值X、各筛孔通过率极差值的和RX和各筛孔通过率与标准值的差值的和T的预设值，而不能将各筛孔通过率极差值的和RX且各筛孔通过率与标准值的差值的和T同时达到标准这一评判准则进行更改。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明通过对水泥拌和均匀性的评价方法重新的设计，选用新的评价指标及取样点和计算方式，从水泥均匀性和级配均匀性两个方面对刚拌和水泥稳定碎料均匀性的评价，而非待凝固成型后才对均匀性进行评价，通过对拌和料的均匀性进行综合判断，有效地避免了凝固成型后均匀性指标不合格带来的重新处理的劣势。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例提供一种水泥稳定碎石混合料拌和均匀性的评价方法，所述评价方法包括：
对水泥稳定碎石混合料进行拌和（采用振动拌和，转速为55r/min，振动强度为3），在拌和过程中在不同的时间点（10s、30s、50s、80s、120s、160s、200s和300s）分别选取三个位点（拌和机搅拌叶片的中心轴位置A、搅拌叶片中部位置B及搅拌叶片外侧顶端位置C）进行取样，得到样品；
对所述样品进行EDTA滴定，为将所述样品在三种粒径范围内进行筛分，然后对所述筛分得到的粒级产物进行EDTA滴定，统计EDTA的消耗量和每个时间点EDTA消耗量对应水泥剂量的极差值X；所述三种粒径范围包括≤9.5mm、9.5-19mm，不包括9.5mm和19-31.5mm，不包括19mm；
按照水泥剂量分别为0%、2%、4%、6%以及8%绘制EDTA标准曲线（即采用含有特定水泥含量并混匀的混合料进行EDTA滴定并拟合），从而采用下述EDTA标准曲线得到不同水泥剂量x以及三种粒径范围内的EDTA消耗量y；
粒径范围0-9.5mm时 y=2.7525x+2.2
粒径范围9.5-19mm，不包括9.5mm端点值时 y=1.605x+0.84
粒径范围19-31.5mm，不包括19mm端点值时 y=1.230x+0.520
采用上述拟合曲线计算样品中的水泥剂量及其极差值。
对所述样品进行水洗筛分，筛分结果详见表6。得到样品的各筛孔通过率极差值的和RX和各筛孔通过率与标准值的差值的和T；所述各筛孔通过率极差值的和RX为=(Xmax31.5-Xmin31.5)+(Xmax26.5-Xmin26.5)+(Xmax19-Xmin19)+(Xmax9.5-Xmin9.5)+(Xmax4.75-Xmin4.75)+(Xmax2.36-Xmin2.36)+(Xmax0.6-Xmin0.6)+(Xmax0.075-Xmin0.075)，式中，Xmax0.075为样品中通过0.075mm筛孔通过率的最大值，Xmin0.075为样品中通过0.075mm筛孔通过率的最小值；所述各筛孔通过率与标准值的差值的和T中的筛孔通过率为分别通过31.5mm、26.5mm、19mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、0.6mm和0.075mm筛孔的通过率；
将水泥剂量极差值X、各筛孔通过率极差值的和RX和各筛孔通过率与标准值的差值的和T和预设值进行对比，详见表5和表7。
实施例2
本实施例提供一种水泥稳定碎石混合料拌和均匀性的评价方法，所述评价方法包括：
对水泥稳定碎石混合料进行拌和（采用非振动拌和，转速为55r/min），在拌和过程中在不同的时间点（10s、30s、50s）选取三个位点（拌和机搅拌叶片的中心轴位置A、搅拌叶片中部位置B及搅拌叶片外侧顶端位置C）进行取样，得到样品；
对所述样品进行EDTA滴定为将所述样品在三种粒径范围内进行筛分，然后对所述筛分得到的粒级产物进行EDTA滴定，统计EDTA的消耗量和每个时间点EDTA消耗量对应水泥剂量的极差值X；所述三种粒径范围包括≤9.5mm、9.5-19mm，不包括9.5mm和19-31.5mm，不包括19mm；
按照水泥剂量分别为0%、2%、4%、6%以及8%绘制EDTA标准曲线（即采用含有特定水泥含量并混匀的混合料进行EDTA滴定并拟合），从而采用下述EDTA标准曲线得到不同水泥剂量x以及三种粒径范围内的EDTA消耗量y；
粒径范围0-9.5mm时 y=2.7525x+2.2
粒径范围9.5-19mm，不包括9.5mm端点值时 y=1.605x+0.84
粒径范围19-31.5mm，不包括19mm端点值时 y=1.230x+0.520
采用上述拟合曲线计算样品中的水泥剂量及其极差值。
对所述样品进行水洗筛分，筛分结果详见表6，得到样品的各筛孔通过率极差值的和RX和各筛孔通过率与标准值的差值的和T；所述各筛孔通过率极差值的和RX为=(Xmax31.5-Xmin31.5)+(Xmax26.5-Xmin26.5)+(Xmax19-Xmin19)+(Xmax9.5-Xmin9.5)+(Xmax4.75-Xmin4.75)+(Xmax2.36-Xmin2.36)+(Xmax0.6-Xmin0.6)+(Xmax0.075-Xmin0.075)，式中，Xmax0.075为样品中通过0.075mm筛孔通过率的最大值，Xmin0.075为样品中通过0.075mm筛孔通过率的最小值；所述各筛孔通过率与标准值的差值的和T中的筛孔通过率为分别通过31.5mm、26.5mm、19mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、0.6mm和0.075mm筛孔的通过率；
将水泥剂量极差值X、各筛孔通过率极差值的和RX和各筛孔通过率与标准值的差值的和T和预设值进行对比，详见表5和表7。
上述实施例中的水泥稳定碎石用集料，并依据《公路工程集料试验规程》中的有关方法进行检验。进行粗细集料单一粒径的筛分试验、压碎值、针片状颗粒含量、粉尘含量等，如表2和表3所示，选用水泥稳定碎石用PC325水泥（缓凝），并依据《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTGE30-2005)中的有关方法进行检验，如表4所示。
表2
表3
表4
表5
表6
表7
通过上述结果可知：对于粒级≤9.5mm部分，若水泥剂量的极差值X≤0.10%则认为该粒级范围内水泥分布均匀；结合实施例1和2的结果可知，实施例1搅拌50s后即达到标准，而实施例2仍未达到标准；
对于粒级9.5mm-19mm，不包括9.5mm部分，若水泥剂量的极差值X≤0.20%，则认为该粒级范围内水泥分布均匀；结合实施例1和2的结果可知，实施例1搅拌50s后即达到标准，而实施例2仍未达到标准；
对于粒级为19mm-31.5mm，不包括19mm部分，若水泥剂量的极差值X≤0.25%，则认为该粒级范围内水泥分布均匀；结合实施例1和2的结果可知，实施例1搅拌50s后即达到标准，而实施例2仍未达到标准。
各筛孔通过率极差值的和RX＜15%且各筛孔通过率与标准值的差值的和T＜30%则该粒级范围内颗粒分布均匀；通过实施例1和2的结果分析可知，只有实施例1中搅拌50s达到合格值。
通过上述实施例可知，本发明通过对水泥拌和均匀性的评价方法重新的设计，选用新的评价指标和计算方式，从水泥均匀性和级配均匀性两个方面实现了对刚拌和水泥稳定碎料均匀性的评价，而非待凝固成型后才对均匀性进行评价，有效地避免了凝固成型后均匀性指标不合格带来的重新处理的劣势。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
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