如何控制底基层二灰土的施工质量

如何控制底基层二灰土的施工质量

摘要随着中国交通事业的蓬勃发展,公路建设中材料的需求量日益骤增,而中国各个地区的资源分布和经济发展水平很不均匀.二灰土在公路工程建设中不仅材料来源丰富、低成本，而且具有良好的力学性能、板体性、水稳性和一定的抗冻性。所以，二灰土作为高等级公路底基层和其他等级公路的底基层、基层已被广泛应用。

关键词：二灰土控制质量

所谓二灰土顾名思义是由石灰、粉煤灰、土三种无机物有机组合，通过专门的设备，拌和、到碾压成型形成一种路用承重层材料。

一、二灰土的形成机理

二灰土是指一定数量的石灰、粉煤灰和土，加入适量的水，经拌和、摊铺、碾压及一定温度、湿度下养生后，形成具有一定抗压强度的筑路材料。掺入湿土中的石灰，同土主要发生两类化学反应，第一类是胶体反应，这几乎是石灰同土接触迅速反生的。石灰浆Ca(OH)2中游离的钙离子同粘土矿物吸附综合体中的钠、氢离子交换，从而减薄吸附水膜的厚度，促使土粒凝聚，形成团粒结构。第二类是胶凝反应，或称火山灰反应，需时间较长。粘土矿物中析出的活性二氧化硅和氧化铝在水溶液中同石灰发生作用，形成坚韧、不溶于水的硅酸钙凝胶，把土颗粒胶凝在一起。若将一定数量的高活性粉煤灰加入，就可以改善这一反应，因为粉煤灰的主要成分是二氧化硅和氧化铝，可以促进第二类反应，从而提高强度。

二、二灰土的特性

1、二灰土具有较高强度

二灰土成型后，虽然早期强度偏低，在气温较高的季节，如夏天7天无侧限抗压强度能达到0.6--0.8Mpa，在春天及秋天7天无侧限抗压强度能达到0.5Mpa左右，但二灰土后期强度高，一个月在夏季能达到1.7--2.0Mpa，二个月能达到3Mpa，以后强度还不断慢慢增长，因此，二灰土具有较高强度的一种路面结构层。

2、二灰土整体性好

二灰土成型后，经过一段时间的养护，其强度逐渐增高，最后形成一个有机的整体，形成整体的原因有两种，首先是由于石灰、粉煤灰含有许多化学活性物其中氧化钙、二氧化硅物质所形成的离子与粘土颗粒的离子发生化学、物理反应，从而形成大团粒结晶体，具有很高的强度；其次是由于机械的物理力学作用，二灰土摊平后，经过重型压实机具将其密实，使二灰土形成紧密的结合体；第一种情况是二灰土形成强度、板结的主要原理；第二种情况则是二灰土中强度形成的必要条件。因此，二灰土经过密实后具有良好的整体性。

3、二灰土具有良好的水稳性和抗低温能力

由于二灰土内部的物理化学反应，从而形成致密的整体，雨水不容易渗透，同时因为二灰土的化学反应有放热现象，致使在低温季度施工二灰土的强度仍不断增高，连盐高速射阳互通连接线A标在三月中旬施工的二灰土，通过现场检测7天强度能在0.4Mpa以上能充分说明二灰土抗低温能力。

4、二灰土施工方便

由于二灰土强度上来慢、是因为其物理化学反应也较之缓慢，因此从拌合到摊铺、碾压均有较长的操作时间，便于掌握不象水泥稳定材料从拌合到碾压只能在初凝时间内完成，一般控制在4 ～5小时之内。而二灰土从拌合到碾压成型，可以延长1～2天，对其强度没有太大的影响，所以，施工时受雨水、机械设备、人为因素的影响相对要小得多，施工二灰土相对比较容易和方便。

5、二灰土造价相对较为经济

要达到同样强度指标的二灰土与水泥稳定土造价比较，以15cm厚度为例，其二灰土材料成本较水泥稳定土成本低0.6～1.0元/m2（沿江高速公路张家港三标工程和连盐高速射阳互通连接线A标工程所报的综合价）。同时，有效地利用了工业废料，减少了环境污染，对环保起着助进作用。

6、二灰土提高了土源利用率

特别对于低塑和高塑的土质，二灰的加入起到了改善作用，众所周知，对塑指小于12的土质，仅靠石灰稳定效果不理想，7天无侧限强度在0.5Mpa左右，达不到规范要求0.7Mpa，而通过石灰、粉煤灰两种材料进行稳定，则其强度明显改观，2007年连盐高速公路射阳互通A标项目，7天强度达0.6Mpa以上，30天后达到1.5Mpa，当地的土源塑指均在12以下，而相对应的2004年沿江高速公路张家港三标项目土质塑指均在20以上，仅靠石灰稳定很难搅拌成型，总有不少大于5cm的土颗粒存在，因此，其拌合不均匀，但通过采用二灰土稳定后，先将粉煤灰与土预拌存放一段时间后，再与石灰搅拌在一起使较大颗粒的土块易于打开，搅拌也比较均匀，压实后强度也特别高。

由于二灰土具有以上诸多优点，因此，在北方具备条件的地方，比较广泛的采用二灰土这种材料作为道路底基层或基层，收到了良好的经济与社会效益。

三、二灰土的施工质量控制

尽管二灰土具有良好特性，但如果施工缺乏科学知识，不按操作规程办事，很容易出现弹簧、起皮、裂缝夹层拌和不均匀等常见病害，因此，本人就近几年对二灰土施工所了解和掌握到的一些情况，谈谈个人的一些看法。

（一）、二灰土的组成设计

二灰土的组成设计也象水泥稳定集料一样十分重要，不能等闲视之，优秀的组成设计不仅能满足设计和规范要求，同时能节约成本，因此，作为施工企业应高度重视。

1）、二灰土的选材

⑴石灰

石灰是二灰土中的主化剂，因此，对石灰品质要有较高的要求。好的二灰土混合料是由石灰、粉煤灰、土和水按一定的比例混合起来的稳定类的结合料。因此，二灰土混合料的质量直接取决于材料的好坏，所以对材料的检验和管理尤为重要。从二灰土

混合料强度形成机理可知，石灰质量主要取决于有效氧化钙加氧化镁含量，本工程采用Ⅲ级以上钙质生石灰,有效氧化钙加氧化镁含量≥70%，在规定的场地随用随消解，消解过程中严控消石灰的含水量，严防有“夹生”和“过湿”现象；并过5mm的筛孔，滤去过大的石灰颗粒；对每批使用前石灰，都有专业试验人员负责检测其有效氧化钙加氧化镁含量，并做好记录；尽量缩短存放时间，防止有效活性成分减少。

⑵粉煤灰

粉煤灰材料差别较大，有的厂家出的粉煤灰颗粒细，烧失量也小，有的厂家出的粉煤灰烧失量大，且颗粒粗，品质不稳定，由于粉煤灰是二灰土的第二固化剂，对其强度有较大影响，实验表明，细度模量小，烧失量小的粉煤灰配置稳定性明显好于粉煤颗粒粗、烧失量大的二灰土，所以，在选粉煤灰要注重挑颗粒小、烧失量小的粉煤灰作为二灰土原材料。其各项技术指标如下，它的主要成分Si02,A1203和Fe203总含量大于70%，烧失量不大于20%，比表面积大于2500cm3/g,干燥、不含团块，不含杂质，符合规范要求。见表一

⑶土

在二灰土中所占的比例较大，它起到混合料骨架作用。有关试验资料表明，在同种二灰土比例的情况下，随着土质的塑指变化而发生变化，特别是塑指10～20之间其二灰土强度变化尤为明显，塑指高二灰土强度亦高。但由于土质塑指越高越难以粉碎，不便于施工（特别是塑指在20以上），因此，选择土的时候要挑选塑指在12～15轻亚粘土比较理想，既容易满足二灰土强度要求，又满足施工的和易性。在使用中，我们必须充分粉碎土中的大颗粒，增加土粒比表面积，使二灰土强度形成中的机理反应更充分。含水量适中的轻亚粘土，因减少防晒、粉碎而减少了时间和费用，不仅保证施工质量、进度，而且带来显著的经济效益。

⑷水

二灰土混合料拌和用水应符合洁净的饮用水要求，防止有油污和有机化学物质。本工程采用集中厂拌，机械化程度高，生产比较集中，故在施工前做好当地水源和给水、储水设备落实工作。在拌和厂附近深井引来水，并修建一个600m3的蓄水池来保证供应。

2）、配合比设计

首先由试验室确定二灰土三种材料各自的比例，试验时一般固定一组材料用量不变，然后调其他两种材料比例，我们通过沿江高速公路张家港三标项目二灰土的试验可以看出，石灰用量从8%增加14%，其强度不断增加，早期强度尤为明显，但到14%以后，其强度并不明显。而粉煤灰用量从15%～45%增加含量其强度也不断增加，特别是后期强度（1个月、2个月）比较明显，但45%以后，强度反而下降，这说明粉煤灰到45%是极限，但粉煤灰用量越大，施工难度就越大。

试验配比要遵循经济合理，早期强度高，便于施工的原则，对于华北地区比较经济又满足设计和规范要求的比例为：石灰：粉煤灰：土为（8～12）：（30～40）：（48～62）在施工时试配比可以参照上面的比例进行试验和调整，从而选择最佳配合