石灰穩(wěn)定土最大干密度與齡期關(guān)系的試驗(yàn)分析

范文忠 孫海娟 唐建雄

【江蘇省蘇州市公路管理處　蘇州 215021】

摘 要：通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，分析石灰穩(wěn)定土最大干密度與齡期的關(guān)系，提出了不同齡期石灰穩(wěn)定土的最大干密度標(biāo)準(zhǔn)，為石灰穩(wěn)定土的TRANBBS施工、檢測(cè)、質(zhì)量評(píng)定提供指導(dǎo)。
關(guān)鍵詞：石灰土　干密度　齡期　試驗(yàn)

１　前言
石灰土施工目前已基本形成了一套較為成熟的施工工藝，通常的程序?yàn)椤叭⊥量訍炆摇档秃俊纳仆列浴\(yùn)至路基→二次加灰→粉碎晾曬、碾壓成型”，但石灰土的最大干密度、灰劑量隨著悶灰時(shí)間的長(zhǎng)短而發(fā)生變化，給質(zhì)量檢測(cè)帶來(lái)了一定的難度，即如何合理地確定各種悶灰齡期石灰土的最大干密度、灰劑量標(biāo)準(zhǔn)。我們根據(jù)目前石灰土施工的通常情況，通過(guò)試驗(yàn)，得到了部分石灰土的最大干密度以及灰劑量隨時(shí)間變化的關(guān)系。
２　工程實(shí)況
蘇嘉杭高速公路（江蘇段）先導(dǎo)試驗(yàn)段位于吳江市，全長(zhǎng)５公里，沿線(xiàn)取土坑土的部分TRANBBS技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表１。
３　石灰土施工工藝簡(jiǎn)介
石灰土施工，首先在取土坑挖方、摻３％～５％的生石灰、打堆悶料，時(shí)間一般在７～２０天左右，過(guò)濕土和石灰發(fā)生反應(yīng)，使土體顆粒松散，土的性質(zhì)改變，土的含水量、塑性指數(shù)降低，土體易于粉碎，然后悶灰土運(yùn)至路基，根據(jù)灰劑量檢測(cè)，確定是否滿(mǎn)足TRANBBS設(shè)計(jì)灰劑量，若石灰衰減前的灰劑量小于設(shè)計(jì)劑量，則需進(jìn)行第二次加灰，加灰時(shí)必須均勻地播撒，然后及時(shí)完成路基處理及成型。
４　石灰土成型機(jī)理
石灰穩(wěn)定土中的火山灰反應(yīng)是土中活性硅、鋁物質(zhì)與石灰提供的游離鈣之間的化學(xué)反應(yīng)。石灰與土的離子交換作用、絮凝團(tuán)聚作用，加上石灰本身的剝離、結(jié)晶和碳化作用，使穩(wěn)定土在結(jié)構(gòu)上發(fā)生了明顯的變化，土顆粒“叢生”在一起，成為顆粒較大的“聚集體”，穩(wěn)定土的密度也隨之發(fā)生了變化。
５　室內(nèi)試驗(yàn)及結(jié)果分析
通常規(guī)范表述的室內(nèi)石灰土最大干密度試驗(yàn)是將稱(chēng)量好的石灰與土在室內(nèi)拌和并悶料處理２４小時(shí)后即進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，而實(shí)際施工中，石灰土從摻灰、成型至質(zhì)量檢測(cè)的時(shí)間通常是不相同的，一般有以下幾種影響因素：
　　(１)取土坑過(guò)濕土進(jìn)行了悶生石灰處理。
　　(２)路基土摻灰后，沒(méi)有及時(shí)碾壓成型。
　　(３)由于氣候、土質(zhì)等的原因，摻灰土降低含水量的時(shí)間較長(zhǎng)。
　　(４)摻灰土返工。
　　(５)質(zhì)量檢測(cè)的時(shí)間較長(zhǎng)。
　　顯然，施工中石灰與土拌和超過(guò)一段時(shí)間后，其最大干密度與室內(nèi)試驗(yàn)所標(biāo)定的最大干密度存在差異，室內(nèi)干密度一般高于現(xiàn)場(chǎng)灰土的最大干密度，這種現(xiàn)場(chǎng)施工與室內(nèi)試驗(yàn)的差異導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度較難達(dá)到壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。在目前尚無(wú)相關(guān)規(guī)范可遵照?qǐng)?zhí)行的情況下，筆者圍繞兩方面的內(nèi)容做了一些試驗(yàn)，以尋求石灰土灰劑量隨時(shí)間衰減及最大干密度隨時(shí)間降低的規(guī)律。
為了保證最大干密度隨時(shí)間降低曲線(xiàn)的正確性，在對(duì)各層次的土取樣后，對(duì)各層次的土樣深度按土層厚度比例摻入，比例為１：１：２，在含水量達(dá)到１４％～２０％左右摻入５％、６％、１０％的石灰悶料，按不同的悶灰天數(shù)，即１天、７天、１０天、１５天、２０天、３０天，在悶灰到期前１天，用ＥＤＴＡ滴定石灰劑量，即可得出５％灰土的灰劑量隨時(shí)間衰減的曲線(xiàn)，為了保證曲線(xiàn)的準(zhǔn)確性，還應(yīng)做３％石灰土的衰減試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表２和圖１。在悶灰到期后，分別做標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表３和圖２。
為了檢驗(yàn)最大干密度隨時(shí)間降低的正確性，筆者針對(duì)Ｋ８３＋１５３～Ｋ８３＋４００路段（９０區(qū)）在現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備了５％、６％、１０％灰土樣品進(jìn)行室外露天條件下悶灰，悶灰時(shí)間為３０天，３０天后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表４。通過(guò)對(duì)表４中兩種條件下的３０天悶灰齡期最大干密度的比較，可以看出施工現(xiàn)場(chǎng)悶灰３０天的石灰土?熏其最大干密度發(fā)生了一定程度的降低，即比室內(nèi)悶灰３０天的最大干密度要小。究其原因主要是由于室外自然條件下悶灰與室內(nèi)塑料簿膜悶灰相差較大，土性變化情況不盡相同。
６　質(zhì)量控制與檢測(cè)
目前，規(guī)范中通常的檢測(cè)方法是，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)成型好的石灰土，按環(huán)刀法或灌砂法隨機(jī)抽查幾處壓實(shí)度，同時(shí)從取樣中取適量灰土，用作制備溶液，進(jìn)行灰劑量測(cè)定，然后將實(shí)測(cè)結(jié)果，即干密度、灰劑量與最大干密度、設(shè)計(jì)灰劑量進(jìn)行比較計(jì)算，從而判定該石灰土施工段落合格與否，其中不考慮灰土成型的周期長(zhǎng)短和灰劑量的衰減。
本次試驗(yàn)的目的是希望質(zhì)量監(jiān)督、建設(shè)、監(jiān)理、施工單位統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。建議日常檢測(cè)中，灰劑量衰減可以參考表２的結(jié)果?熏密度檢測(cè)應(yīng)根據(jù)該灰土悶灰起始日及檢測(cè)日期來(lái)確定最大干密度標(biāo)準(zhǔn)，目前，石灰土從悶灰至成型的周期長(zhǎng)短不一，短則１０天，長(zhǎng)則３０天左右，造成了各級(jí)檢測(cè)部門(mén)在質(zhì)量抽查時(shí)，難以掌握灰土干密度標(biāo)準(zhǔn)。從本次試驗(yàn)看，一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于悶灰齡期達(dá)到１０、１５、２０、３０天的石灰土，建議其最大干密度標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)分別降低１％、２．５％、３．７％、４．５％。對(duì)于某一悶灰齡期石灰土的灰劑量、干密度標(biāo)準(zhǔn)也可通過(guò)查圖１和圖２用內(nèi)插法確定，這在一定程度上提供了科學(xué)、合理的檢測(cè)依據(jù)。
７　小結(jié)
本次試驗(yàn)結(jié)果僅代表部分路基施工路段，對(duì)于諸如砂性土或其他土質(zhì)是否適用，不能一概而論。筆者建議，若能將該類(lèi)試驗(yàn)交由專(zhuān)門(mén)檢測(cè)機(jī)構(gòu)或科研院校作專(zhuān)題研究或試驗(yàn)，以更好地尋找規(guī)律，掌握科學(xué)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，為工程建設(shè)提供準(zhǔn)確的指導(dǎo)意見(jiàn)，那無(wú)論對(duì)提高工程質(zhì)量、加快工程進(jìn)度，還是控制建設(shè)費(fèi)用，均將產(chǎn)生積極的影響。

參考文獻(xiàn)

〔１〕ＪＴＪ０３４－２０００.《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》.人民TRANBBS交通出版社
〔２〕ＪＴＪ０５１－９３.《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》.人民交通出版社