石灰土配合比設(shè)計(jì)在工程中的應(yīng)用

張 利 清

(山西遠(yuǎn)方路橋(集團(tuán))有限責(zé)任公司，山西 大同　037000)

石灰土結(jié)構(gòu)是市政、公路中普遍使用的路面結(jié)構(gòu)形式之一，在工程中普遍使用。它以工程造價(jià)低、材料來(lái)源廣泛、施工方便等特點(diǎn)被廣泛推廣。石灰土是將石灰、土、水按照一定的比例混合后經(jīng)過(guò)壓實(shí)形成的具有一定承載力的工程實(shí)體。在技術(shù)指標(biāo)上，石灰土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、最大干密度、最佳含水量三個(gè)指標(biāo)是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，也是施工控制的重要依據(jù)。

1　原材料的控制

石灰土的原材料是石灰和土質(zhì)、水三部分組成。對(duì)于塑性指數(shù)的范圍一般選擇在0～26之間，塑性指數(shù)超過(guò)26的土質(zhì)顆粒較大難以施工。土質(zhì)的種類是優(yōu)先選用塑性指數(shù)在12～20之間的粉質(zhì)粘土和粘質(zhì)粉土。塑性指數(shù)偏低的土質(zhì)成型的石灰土7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)不到0.8 MPa,需要改變?yōu)樗喾€(wěn)定類結(jié)構(gòu)。塑性指數(shù)較高的土質(zhì)進(jìn)行“砂化”處理，進(jìn)行二次拌和，工序相對(duì)復(fù)雜一些。選取塑性指數(shù)小于4的碎石土需要摻加一定粘土進(jìn)行處理。路拌情況下采用寶馬拌和機(jī)時(shí)需2遍～3遍，采用旋耕犁拌和時(shí)需5遍～6遍。在施工過(guò)程中上土?xí)r，盡量避免塑性指數(shù)較高的粘土。

選取土質(zhì)的另一個(gè)原則就是土質(zhì)的礦物質(zhì)越多，石灰土的強(qiáng)度越容易增長(zhǎng)。粘性土灰土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度大于粉性土和砂性土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。了解土質(zhì)的情況可以在配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中做到有的放矢，具有更強(qiáng)的針對(duì)性。

石灰的質(zhì)量分為三個(gè)等級(jí)，高等級(jí)的路面一般采用二級(jí)及以上石灰，一般為鈣質(zhì)石灰。石灰的主要指標(biāo)是活性氧化物含量，它直接決定石灰土的強(qiáng)度。白云石石灰的質(zhì)量要優(yōu)于方解石石灰。生石灰進(jìn)行陳伏以后，石灰顆粒完全消解可以有效的與土質(zhì)形成板結(jié)強(qiáng)度。石灰的細(xì)度越大與土質(zhì)結(jié)合越充分，利于石灰土離子交換和凝膠作用、碳酸化反應(yīng)。

石灰的劑量用量在3%～5%時(shí)對(duì)土質(zhì)起到改良和穩(wěn)定的作用，石灰和土不能充分的反應(yīng)，土的密實(shí)度和強(qiáng)度得到改善。一般石灰土的劑量在6%～18%，石灰與土能夠充分反應(yīng)，土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性都得到較大的提高。超過(guò)18%以后石灰土的強(qiáng)度反而下降，石灰破壞了土的間距，自由灰的存在導(dǎo)致強(qiáng)度降低。

水：飲用水包含牲畜飲用的水，都可以應(yīng)用到工程中去。

2　石灰土配合比設(shè)計(jì)

石灰土配合比設(shè)計(jì)的強(qiáng)度與石灰的有效鈣鎂含量、石灰劑量、壓實(shí)度都有一定的關(guān)系。了解以上原則在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中可以根據(jù)曲線的特性確定一些利于施工的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，更有效的指導(dǎo)施工。

2.1　石灰的有效鈣鎂含量與石灰土的強(qiáng)度

室內(nèi)進(jìn)行石灰的有效鈣鎂含量與石灰土的強(qiáng)度的試驗(yàn)。石灰∶土=12∶88，最佳含水量15.6%，采用石灰的有效鈣鎂含量分別為86.2%,81.4%,73.3%的三種石灰進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，觀測(cè)它們與石灰土強(qiáng)度之間的關(guān)系，見(jiàn)表1。

表1　石灰的有效鈣鎂含量與強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)表

設(shè)計(jì)石灰土配合比時(shí)，生石灰的質(zhì)量是按照二級(jí)石灰設(shè)計(jì)，在施工過(guò)程中，材料存在一定的波動(dòng)，通過(guò)對(duì)不同鈣鎂含量的石灰土設(shè)計(jì)，可以清晰的看出石灰土質(zhì)量下限，可以及時(shí)調(diào)整配合比保證石灰土的質(zhì)量。

2.2　石灰劑量與石灰土的強(qiáng)度

石灰土的強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)隨著石灰的劑量增加而增加，達(dá)到一定劑量以后密度不再增加。在室內(nèi)對(duì)不同的石灰劑量進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，得到如表2所示數(shù)據(jù)。

表2　不同的石灰劑量的7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)表

在一定范圍內(nèi)增加調(diào)整石灰劑量對(duì)石灰土的強(qiáng)度影響最快，在選取石灰劑量的時(shí)候考慮強(qiáng)度增長(zhǎng)趨勢(shì)，盡量選在強(qiáng)度變緩的區(qū)段，是對(duì)石灰土的質(zhì)量和成本的統(tǒng)一。

2.3　壓實(shí)度對(duì)石灰土強(qiáng)度的影響

進(jìn)行石灰土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，考慮壓實(shí)度對(duì)石灰土強(qiáng)度的影響。在路面工程中，石灰土試件成型重量時(shí)乘以壓實(shí)度作為試件成型的重量，在室內(nèi)模擬壓實(shí)度與路面強(qiáng)度的關(guān)系，見(jiàn)表3。

表3　12%的石灰土強(qiáng)度與壓實(shí)度統(tǒng)計(jì)表

從表3中可以看出提高路面的壓實(shí)度對(duì)石灰土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度有一定的影響，每增加1%的壓實(shí)度，石灰土強(qiáng)度增加3%～5%。增加壓實(shí)度是提高石灰土的顆粒之間的物理性能，石灰土的最大干密度提高石灰土的無(wú)側(cè)限強(qiáng)度隨之提高[1]。在實(shí)際施工的過(guò)程中適當(dāng)提高路面的壓實(shí)度可以有效地提高路面的強(qiáng)度，在路面檢測(cè)石灰的劑量略低的情況下，可以適當(dāng)?shù)膹浹a(bǔ)路面壓實(shí)度保證路面的質(zhì)量。

2.4　溫度對(duì)石灰土強(qiáng)度的影響

溫度對(duì)石灰土的強(qiáng)度影響較大，在濕度一定的情況下，溫度越高石灰與土質(zhì)之間的反應(yīng)越充分形成板結(jié)強(qiáng)度。在室內(nèi)進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度要求在20 ℃，但是在石灰土施工的溫度環(huán)境是變化的。施工期間可以查詢當(dāng)?shù)氐奶鞖鉁囟龋瑢?duì)石灰土強(qiáng)度進(jìn)行溫度修正，在符合規(guī)范要求的前提下適當(dāng)調(diào)整石灰劑量。同時(shí)建立溫度與強(qiáng)度的函數(shù)曲線關(guān)系，建立自然養(yǎng)護(hù)與強(qiáng)度的回歸方程，科學(xué)的指導(dǎo)生產(chǎn)。

3　石灰土配合比在施工過(guò)程中的控制

石灰土在施工過(guò)程中主要是控制石灰的劑量、含水量和壓實(shí)度。石灰的劑量通過(guò)石灰碼方和EDTA方法來(lái)檢測(cè)可以保證石灰劑量的準(zhǔn)確性。含水量的控制采用就地拌和的方式，進(jìn)行拌和的第一遍時(shí)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試石灰土的含水量，在設(shè)計(jì)最佳含水量的基礎(chǔ)上添加1%～2%的用水量進(jìn)行控制。補(bǔ)灑用水量以后進(jìn)行燜料、穩(wěn)壓保證石灰土的含水量均勻一致。進(jìn)行第二遍拌和時(shí)后續(xù)的穩(wěn)壓、刮平盡量避開(kāi)高溫時(shí)間，主要是防止石灰土表面起皮干裂的現(xiàn)象發(fā)生，施工過(guò)程中局部出現(xiàn)翻漿的地方及時(shí)換填處理。

壓實(shí)度的控制按照制定的技術(shù)方案進(jìn)行施工，施工過(guò)程中將松鋪系數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度建立相關(guān)系數(shù)，通過(guò)測(cè)量石灰土的松鋪系數(shù)快速推斷出壓實(shí)度合格率，最后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的壓實(shí)度確認(rèn)施工質(zhì)量。長(zhǎng)期積累數(shù)據(jù)形成一整套相關(guān)的系數(shù)，為后續(xù)工程管理提供方便。

4　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)石灰土的材料、配合比設(shè)計(jì)、施工過(guò)程的控制三個(gè)方面分析了石灰土配合比在工程中的應(yīng)用。將工程實(shí)體以設(shè)計(jì)的參數(shù)為準(zhǔn)繩進(jìn)行質(zhì)量控制。對(duì)原材料的控制進(jìn)行要點(diǎn)分析，對(duì)石灰土強(qiáng)度的設(shè)計(jì)控制從石灰的鈣鎂含量、石灰劑量、壓實(shí)度、天氣溫度四個(gè)方面進(jìn)行量化控制。在施工過(guò)程中對(duì)石灰劑量、含水量、壓實(shí)度進(jìn)行有效的控制。將配合比設(shè)計(jì)的參數(shù)貫穿到施工中去，起到良好的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧永忠.石灰土有效鈣鎂含量與強(qiáng)度關(guān)系的試驗(yàn)研究[D].南京：南京林業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.

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