提高二灰土早期強度研究

田云海

(衡水路橋工程有限公司)

從化學成分上分析,粉煤灰是一種火山灰材料,主要成分是Si2O3、 Al2O3、Fe2O3,次要成份為 CaO、MgO等氧化物。在有石灰和水的條件下,粉煤灰能生成膠凝性物質,膠凝性物質主要有水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣、水化硅鋁酸鈣,這些膠凝物質固體顆粒膠結起來,可形成板體結構,從而有強度,上述水化過程較緩慢,為提高早期強度,只有加快水化過程才行,可采取摻加

Na2CO3來實現這一目標,其反應原理是 Na2CO3早期與消石灰

Ca(OH)2發生化學反應,生成石灰石 CaCO3,將固相顆粒膠結并密化,早期強度得到提高 ,同時產生一定數量 NaOH,擴散到粉煤灰中,進一步激活粉煤灰活性,加速石灰與粉煤灰反應使二灰土強度進一步得到了提高。

1 試驗與分析

1.1 試驗原材料

粉煤灰采用衡水電廠粉煤灰Si2O3+Al2O3+Fe2O3含量在 93.6%,燒失量為 6.9%,細度為 0.3mm篩,96.1%,0.075mm篩,79.3%。

消石灰采用隆堯石灰,砂性較大,塑性指數均低于 12,分別為 9.8、8.4。

1.2 配合比強度研究

(1)石灰、粉煤灰比例確定

用選定的石灰、粉煤灰進行配比試驗,按 1∶1.5、1∶2、1∶2.5、1∶3分別制備混合料,進行重型擊實試驗,按最大干密度 95%制件,7d無側限抗壓強度見表 1。

表 1 7d無側限抗壓強度

據以上試驗結果,石灰粉煤灰比例 1∶2混合料強度最高,因此選用 1∶2。

(2)配合比及強度試驗

據以往經驗土含量不小于 60%,因此對各種土質采用9∶18∶73、10∶20∶70、11∶22∶67、12∶24∶64四種比例,Na2CO3采用外摻法,劑量從 0.5%～3%,經擊實試驗驗證,外摻劑對擊實試驗無影響,但對灰劑量曲線滴定結果有影響,其強度試驗結果見表 2、表 3。

表 2 二灰土不同齡期強度(土塑性指數為 9.8)

表3 二灰土不同齡期強度(土塑性指數為 8.4)

據以上試驗結果分析,摻 Na2CO3對提高二灰土強度有明顯效果。隨Na2CO3增加,提高強度效果越明顯。以不超過 Na2CO3最大劑量為限,據Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2NaOH及石灰中CaO+MgO含量可計算出各混合料中Ca(OH)2中的大致含量,從而進一步計算出 Na2CO3最大劑量。隨齡期增長,作用效果逐漸減少。在土質差的地區,適量摻加 Na2CO3,對使7d強度達到規范要求有普遍效果。

2 施工中 Na2CO3劑量控制

施工中 Na2CO3加入水中溶解,靠灑水車灑水加入二灰土中,二灰土初拌 1遍后,先測其含水量,計算該段達到預定含水量所需用水量,并計算該段所需 Na2CO3用量,在水車中直接加入,計算出各水車噴灑面積,在往水車中加Na2CO3時要準確,保證各水車中的Na2CO3溶液濃度相同,并噴灑均勻。

3 施工中灰劑量檢測

Na2CO3的加入,會影響灰劑量標準曲線滴定結果,因此在施工中可由以下兩種方法進行灰劑量檢測。

3.1 在未加入 Na2CO3前檢測

該方法要求在試驗室標定未加Na2CO3的二灰土的灰劑量標準曲線,拌和均勻后,在未加入 Na2CO3前取樣進行檢測。

3.2 加 Na2CO3后檢測

Na2CO3的加入導致 EDTA耗量減少,而且加入時間的長短對EDTA耗量也會影響。先在室內標定加入Na2CO3后一定時間的灰劑量標準曲線,施工中加入 Na2CO3拌和后,在相同時間(標定曲線時間)取樣進行檢測,該方法受檢測時間及Na2CO3多少的影響,施工中Na2CO3噴灑均勻程度影響試驗精度。比較上述兩種方法,前一種較好。

4 結束語

以上方案已在衡榆副線和衡德高速上做了試驗段,已取得很好的效果。可望大面積推廣。