灰剂量衰减

石灰改善土灰剂量衰减曲线探索与思考

李玉生

(江西交通工程监理公司南昌 330008)

摘要：通过对安徽省马芜高速公路路基石灰改善土在施工中存在的灰剂量实测值的争议而引发的对钙镁含量随时间变化进行室内试验测定与分析，提出石灰剂量随时间呈现线性关系衰减的新概念，以便做好石灰改善土的施工时间控制，并用以指导石灰土施工的灰剂量合格与否的判定。

关键词：道路工程；灰剂量测定与分析；灰剂量随时间线性衰减新概念；灰剂量判定

0 前言

马芜高速公路是安徽省沿江城市通往江苏、上海等发达城市地区的主要通道，是沟通我国东南沿海与中西部的大通道。设计路面宽度28m双向4车道，设计行车速度为120km/h，地处平原微丘地带，下卧软土地基，周围土质多属高液限微膨胀土，含水量多在18%-25%，不适宜直接作路基填料，在路基95区必须经改善后才能使用，根据设计要求灰剂量分别为5%、5%、7%、、10%，按4层施工，每层层厚为20cm。

1 石灰改善土的施工要求

1.1原材料

土：灰土的施工一般对土的塑性指数有一定的要求，宜在（15-20）之间，因为土的塑性指数愈大，混合料的强度也愈高，混合料愈易压实，但粉碎土团困难，而砂性土无粉碎问题但难压实。本工程多为含水量较大的高液限粘性土，适宜用灰土施工。

石灰：当地盛产石灰，多数能达到III级以上，满足石灰土施工要求，生石灰经充分消解后过5mm的筛使用。

1.2施工工艺

本工程采用路拌法灰土施工，其主要施工工艺与路基施工方案相同，只是在普通路施工方案的基础上增加了布灰、拌和、二次精平、养生的工序。具体工艺如下：施工准备→试验段施工→素土摊铺、整型→布灰、拌和、整平→碾压成型→洒水养生→检查验收。

1.2.1施工准备原材料备料，各种试验和技术工作准备。

1.2.2试验段施工按施工组织设计在现场作一试验段，验证施工组织和压实设备的配备等。

1.2.3素土摊铺、整型用自卸汽车运土至现场，推土机或平地机摊铺素土并初步整平，控制松铺厚度、平整度和摊铺宽度。

1.2.4布灰、拌和用自卸车运灰至已摊好的素土顶，采用人工布灰便于控制灰量均匀，灰厚约为3cm厚，布灰完成后，用宝马拌和机进行拌和3-4遍，拌和过程中不断地检查含水量、灰剂量和均匀程度是否符合设计及规范要求，符合后用平地机精平，严格控制平整度和摊铺宽度。

1.2.5碾压成型检查含水量是否合适，并进行调整，当混和料整型后接近最佳含水量时，采用12t以上压路机和40t拖式振动压路机碾压，最后用三轮静压压路机或胶轮压路机光面。

1.2.6洒水养生养生时间须7d，期间禁止重型车辆通行。

1.2.7检查验收碾压完毕，按验收规范进行检验。

2 对施工中经常存在问题的思考

规程[1]中明确灰剂量的测定值不受龄期（7d以内）的影响，但监理与施工单位在抽检灰剂量时所测值与下料预控值相差较大，且在不同时间测定值偏差较大，经常出现在整型后甚至碾压完成后灰剂量不合格而返工的现象，但加灰后处理后又出现压实度不足的现象，为此双方在石灰剂量衰减概念未提出前经常发生技术争执。按照石灰与土作用的机理，初步得出石灰与土壤发生反应应遵循质量守恒定律，用EDTA溶液滴定法测出钙镁含量应是不变的，这与规程所述并不相冲突的。那到底是什么原因让钙镁含量不断减少呢（无1次例外）？经多次试验、分析、研究、并查阅石灰的各项化学性能，初步认为是由于石灰土中的氧化钙与土体孔隙中的空气中的CO2和水会产生碳化反应致使灰剂量随着时间的延长而逐渐减小。

为了证实该猜测，确保现场检测的灰剂量符合实际掺灰量，以便正确反映石灰土的真实压实度及探索路基填料在压实后灰剂量损失的规律性，也为了更好的指导工程施工和试验检测工作，试验工程师完成了灰剂量随时间衰减的一系列试验：灰剂量标准曲线试验、7%和10%石灰剂量随时间衰减试验，得出了以下具体数据。

1a4.JPG

1a5.JPG

图1 标准曲线图

16a.JPG

2.1曲线说明

标准曲线以石灰剂量为横轴，EDTA溶液消耗量为竖轴按线性关系绘制两者的关系曲线图如图1、图2、图3所示。

7%、10%石灰剂量衰减曲线分为累计衰减量和逐天衰减量与时间的关系曲线，以时间为横轴，分别以累计衰减

量和逐天衰减量为竖轴。

有关试验的几点说明：

1、严格按照规程[1]T0809-94无机结合料稳定土的无侧限抗压强度试验方法中的试件制作方法进行石灰土的备料和试样的制作与养生。

2、混合料应按最佳含水量进行配制，拌和均匀后浸润24h后制件；

3、制件用试模尺寸应尽量采用统计规格的试筒，一般以150mm×150mm试件较方便，这样做出数据更为准确；

4、制件的压实度为95％，灰土剂量分别为7％及10％；

5、试样在浸润和养生过程中均应放置在混凝土标养室内进行养生；

6、从混合料拌和时间开始计算，按第0d（即拌和当天）第1d（浸润24h后成型前）、2d、4d、6d、8d、10d、12d、14d、16d、20d和27d的龄期分别从试件上采截取样品敲碎过筛按四分法缩样后用EDTA滴定法进行灰剂量的测定；

7、7%、10%灰剂量试验原始数据表格中无EDTA用量的其他数据为按线性内插推算的数据，以便于绘制关系曲线。

表2 石灰剂量衰减原始数据表

17a.JPG

3 结语

以上数据和曲线的形状充分说明了以下几点：

1、灰剂量并未按规程上所说在前7d内无影响，相反在前3d的衰减非常明显，在4d-7d衰减速度减小，7d-12d 后衰减变缓，在12d后基本趋于平稳；

2、灰剂量的衰减与时间的关系呈现线性关系，试验工程师只要在工地现场根据不同的材料要求做好该关系曲线，便可作为施工控制的依据；

3、从表格中反映前2d的每天衰减量为10%-15%，3d-4d为5%左右，4d-12d为1.5%-3%，12d以后为1.5%以下，经验数值可供参考；

4、第1d数据说明在未成型前，灰土处于松散状态，土颗粒间隙大，与空气接触良好，氧化钙与空气中的CO2充分作用，导致灰剂量急剧下降，因此在施工中应在最短的时间内完成碾压成型工作，以保证灰剂量满足设计要求，确保灰土强度。

通过以上分析，了解到要做好灰土施工除按规范要求组织施工外，还应根据实际情况作出合理的分析与调整。同时，作为技术干部也应敢于提出问题，敢于对规范中模糊的技术提出质疑，敢于接受新观点，敢于通过自身的努力不断地创新工程技术和知识。