石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石混合料質(zhì)量控制

劉燕

（南京先行交通工程設(shè)計有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210018）

石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石混合料也稱二灰碎石混合料。路面基層屬半剛性路面，具有良好的力學(xué)性能，具有板體性、水穩(wěn)性及較好的抗凍性。雖然早期強度較低，但隨著時間的推移，強度增長快。后期的整體強度高，是保證瀝青路面強度、穩(wěn)定性及耐久性的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)層。由于是重要的承重層，基層質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響瀝青路面的鋪筑質(zhì)量和道路的使用壽命。所以必須嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量，優(yōu)化生產(chǎn)配合比，合理選配性能良好的施工設(shè)備，采用最佳的組合方式，規(guī)范施工工藝，科學(xué)的組織管理，則是保證基層質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。句蜀公路改建工程是省道網(wǎng)化工程，全長29.602KM，其中二灰碎石基層鋪筑36.3萬平方米，厚度為18厘米。本文就句蜀公路改建工程中的二灰碎石基層質(zhì)量控制談?wù)勼w會。

1 原材料質(zhì)量控制

二灰碎石的原材料主要是石灰、粉煤灰和碎石，對原材料的質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)是保證二灰碎石混合料質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

石灰：石灰中氧化鈣（CaO）和氧化鎂（MgO）的含量對二灰碎石的強度有著顯著作用，特別是與粉煤灰發(fā)生水化反應(yīng)后，其用量多少起的影響極為明顯。

增加石灰劑量可以提高二灰碎石強度，但同時必然加大施工成本，且對于二灰碎石的抗裂性能十分不利，根據(jù)工程建設(shè)的實際情況，選用III級以上的石灰，滿足石灰劑量要求，既可增加有效的鈣鎂含量，提高穩(wěn)定效果，又不影響抗裂性能，對保證質(zhì)量十分有利。駐地監(jiān)理組對每批進(jìn)場的石灰嚴(yán)格要求施工單位自檢、報驗，監(jiān)理組試驗工程師抽驗頻率為40%，檢測結(jié)果生石灰CaO含量83.5%，消石灰CaO含量61%，均符合質(zhì)量要求。

粉煤灰：粉煤灰是一種火山灰材料，也是一種硅質(zhì)的或硅鋁質(zhì)的材料。它本身很少或沒有粘結(jié)性，但當(dāng)它以分散的狀態(tài)與水和消石灰混合時，在常溫下與氧化鎂發(fā)生反應(yīng)，生成一種具有粘結(jié)性的化合物。粉煤灰中與石灰發(fā)生水化反應(yīng)的氧化物主要是SiO2、Al2O3、和Fe2O3三種材料，其含量對二灰碎石混合料的強度有明顯影響。因此要求這三種材料的總含量大于70%，且燒失量小于20%。粉煤灰顆粒愈細(xì)，比表面積愈大，粉煤灰活性愈強，從而可提高混合料強度。而當(dāng)顆粒粗時，需水量增大，產(chǎn)生干縮性也變大，因此粉煤灰比表面積宜大于2500cm2/g或90%通過0.3mm篩孔，70%通過O.075mm篩孔。由于駐地監(jiān)理組不具備對粉煤灰檢測的條件，故委托有交通工程試驗資質(zhì)的東南大學(xué)交通學(xué)院工程檢測中心進(jìn)行試驗檢測，其結(jié)果SiO2、Al2O3、、Fe2O3三種材料的總含量為80.32%，燒失量3.8%，比表面積3140cm2/g。粉煤灰符合質(zhì)量要求。

表2 粉煤灰化學(xué)成分檢測記錄表

集料：根據(jù)設(shè)計要求，采用密實型二灰碎石結(jié)構(gòu)，使用1-3cm碎石最大粒徑不應(yīng)超過31.5mm、瓜子片石、和石屑。集料壓碎值應(yīng)控制在30%以下，含泥量則應(yīng)接近于零。經(jīng)駐地監(jiān)理組抽檢，碎石壓碎值為11.9%，針片狀2.9%，含泥量0.9%。瓜子片石針片狀9.8%，含泥量0.8%，石屑含泥量2.9%。其抽檢結(jié)果基本滿足規(guī)范要求。

水及含水量：消解生石灰、混合料拌和及二灰碎石成型后的養(yǎng)護(hù)所使用的水對二灰碎石基層質(zhì)量有著重要的影響。駐地監(jiān)理組對句蜀公路改建工程C標(biāo)段抽驗進(jìn)場生石灰，檢測鈣鎂含量，其有效成分為83.5%，同時又抽檢消石灰，檢測鈣鎂含量為49.6%，Il級生石灰消解后III級消石灰都達(dá)不到，在簽發(fā)不允許使用該消石灰的監(jiān)理通知書的同時，幫助施工單位找原因。發(fā)現(xiàn)該施工單位使用消解生石灰的水水質(zhì)有問題，通過做PH值檢測，PH值為4，水呈酸性，立即通知禁止使用該水源消解石灰，控制水源質(zhì)量必須是能飲用的。

含水量的控制是以標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗求得的最佳含水量作為標(biāo)準(zhǔn)。句蜀公路工程二灰碎石最佳含水量7.6%，據(jù)有關(guān)材料和實測結(jié)果(日平均氣溫28℃，天氣干燥，運距11KM)二灰碎石從出廠到開始攤鋪含水量下降1%，為了使混合料運到現(xiàn)場攤鋪碾壓時含水量能接近最佳值 (或略低一點以降低干縮系數(shù))必須在場拌時將混合料含水量控制在最佳含水量加1%左右，在施工過程中控制標(biāo)準(zhǔn)即為8.6%.由于施工單位對含水量的控制缺乏正確認(rèn)識，認(rèn)為最佳含水量的混合料碾壓時粘輪，影響施工進(jìn)度，常擅自降低含水量。對此，監(jiān)理組提出口頭指令進(jìn)行批評，并熱情幫助施工單位采取措施，延長初壓段落，待表面部分水份蒸發(fā)后，再進(jìn)行碾壓，這樣既不影響施工，又能控制含水量，解決了含水量與粘輪的矛盾。針對上述情況，監(jiān)理組要求施工單位每天做二組以上灰劑量和含水量檢測。監(jiān)理組按50%的頻率進(jìn)行抽檢，加大監(jiān)督力度。

二灰碎石原材料料中對含水量的影響程度依次為粉煤灰最大，石灰次之，細(xì)集料較小，粗集料基本無影響。根據(jù)這一規(guī)律可以認(rèn)為，控制二灰碎石混合料含水量的關(guān)鍵是控制粉煤灰和石灰的含水量。

粉煤灰是親水性材料，持水率較高，極易吸收保持水分。在火力發(fā)電廠為了避免灰塵污染，多采用混排灰裝置收集，因此出廠時粉煤灰含水量普遍偏大。甚至在運到拌和場地后，仍高達(dá)50%以上。《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ034-2000)中規(guī)定濕粉煤灰含水量不宜超過35%，為達(dá)到這一要求，必須采取有效措施。如提前備料或濕粉煤灰和干灰按比例拌和，含水量控制在30%以下，凝固的粉煤灰塊打碎或過篩。料場堆放注意覆蓋，防止雨淋和揚灰。

石灰中所含水分主要是消解過程剩余的水，降低石灰含水量的做法是將石灰提前7-10天消解。既可消除生石灰的危害，又可通過蒸發(fā)降低石灰中所含水分，來達(dá)到控制石灰含水量的目的。每噸石灰消解需用水500-800公斤。如消解后估算較長時間內(nèi)暫不使用，應(yīng)用粘性土、塑料布或其他材料覆蓋封存，隔斷空氣和雨水，防止活性物質(zhì)損失。石灰的堆放應(yīng)選擇地勢較高，便于排水的位置。

2 級配和配合比設(shè)計

根據(jù)設(shè)計要求提出集料含量應(yīng)不低于80%，石灰、粉煤灰的比例為1：2-1：4。其7天無側(cè)限抗壓強度應(yīng)達(dá)到0.6MPa以上，壓實度大于97%。駐地監(jiān)理組為了加強對道路基層質(zhì)量的控制，要求7天無側(cè)限撓壓強度≥0.8Mpa作為強度控制指標(biāo)，壓實度要大于98%。

為了保證二灰碎石結(jié)構(gòu)的強度滿足設(shè)計要求，又要盡可能增加二灰碎石中集料的含量，要求二灰碎石結(jié)構(gòu)為嵌鎖密實型結(jié)構(gòu)，即骨料與骨料之間互相嵌鎖，形成骨架，骨架之間的空隙經(jīng)二灰填充。在做二灰碎石目標(biāo)配合比時計算不同級配填滿空隙所需要的二灰含量，嚴(yán)格控制二灰碎石的成型的最佳含水量，最大限度地減少裂縫的產(chǎn)生，同時又不至于使二灰碎石在攤鋪過程時產(chǎn)生離析。根據(jù)以上要求，最后確定采用的生產(chǎn)配合比為石灰6%、粉煤灰12%、集料含量82%。之后發(fā)現(xiàn)石灰中石塊顆粒較多。為了保證6%的灰劑量，在施工過程中，按石灰7%，粉煤灰12%，集料含量81%進(jìn)行控制。施工中各種材料配比偏差嚴(yán)格控制在允許范圍，集料±2%，粉煤灰± 1.5%，石灰±1%，水±2%（最佳含水量）。

2.1 集料及級配試驗

集料由施工單位確定的料廠取得，分別為1#料（10-30mm碎石）、2#料（瓜子片石）、3#料（石屑），根據(jù)其篩分結(jié)果進(jìn)行級配調(diào)試，經(jīng)調(diào)試滿足規(guī)范II型要求。

二灰碎石混合料集料篩分及級配（表4，表5）

2.2 混合料擊實試驗

根據(jù)配合比，分別用5個不同含水量的二灰碎石混合料試樣，按重型擊實標(biāo)準(zhǔn)確定不同含水量下的干密度，繪出曲線，找出最佳含水量和最大干密度。（表6，表7）

2.3 抗壓強度試驗

根據(jù)擊實試驗求得的最大干密度2.148g/ cm3及相應(yīng)的最佳含水量7.6%，以最大干密度的98%和最佳含水量，用?15×15cm試模制件，在相同條件下制9個試件，采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱在25±2℃條件下保濕養(yǎng)生6d，浸水1d，測定無側(cè)限抗壓強度。

根據(jù)規(guī)范規(guī)定，室內(nèi)試驗結(jié)果的平均抗壓強度R應(yīng)符合公式：

式中：Rd-設(shè)計抗壓強度為0.8Mpa;

CV-試驗結(jié)果偏差系數(shù)，以小數(shù)表示；

Za-標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表中隨保證率而變的系數(shù)，此處為1.645；

3生產(chǎn)配合比的調(diào)試和試驗路段鋪筑

調(diào)整拌和設(shè)備的進(jìn)料系統(tǒng)，使其符合設(shè)計的集料級配和混合料組成比例。從料場和施工現(xiàn)場分別取樣進(jìn)行試驗，級配組成及強度均符合規(guī)范要求。

每標(biāo)段二灰碎石施工前，必須進(jìn)行至少100-200米的試驗路段，以驗證生產(chǎn)配合比，確定施工配合比。檢驗施工方案、施工工藝、操作規(guī)程的適用性。確定二灰碎石采用攤鋪機(jī)鋪筑的松鋪系數(shù)，檢測攤鋪機(jī)及拌和設(shè)備的性能和生產(chǎn)能力。攤鋪機(jī)鋪筑二灰碎石時的標(biāo)高、厚度和平整度的控制方法，壓實機(jī)具的選擇和組合，碾壓順序、碾壓速度和碾壓遍數(shù)。運輸、攤鋪、碾壓工序機(jī)械施工相互協(xié)調(diào)與配合方法，二灰碎石基層接縫的處理方法。制定保證質(zhì)量的技術(shù)措施和質(zhì)量控制方法，確定每天作業(yè)段的鋪筑長度。

通過以上工作，原材料質(zhì)量滿足規(guī)范要求，混合料的施工配合比合理，混合料拌和均勻、攤鋪平整、優(yōu)化壓實機(jī)械的組合，后期養(yǎng)護(hù)方法得當(dāng)，二灰碎石基層質(zhì)量才能達(dá)到有效地控制。

[1]趙紀(jì)中.石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石混合料強度影響因素及施工技術(shù)研究[J].吉林大學(xué)，2007-03-30.