悶灰土在路基工程中的應(yīng)用

魏小飆,李浦達(dá)

(1.江西省高等級公路管理局贛州管理處;2.鷹潭市公路管理局)

現(xiàn)階段對于填方路基填料除少數(shù)采用 EP S材料外(還處在試用階段),絕大多數(shù)仍采用素土或摻灰土。在常規(guī)情況下,使用消解石灰摻入素土后拌和均勻耕曬,待最佳含水量附近或稍大時(shí)即可碾壓成型。但是由于一些公路項(xiàng)目受前期征地、拆遷工作的影響,工期往往嚴(yán)重滯后,施工溫度低,而且土的天然含水量大 、在土塑性指數(shù)又較高的情況下,常規(guī)施工方法就不能適用。為了降低土含水量必將等待較長的時(shí)間,同時(shí)塑性指數(shù)高的土粉碎也較困難。在這種情況下,在備土區(qū)直接摻入生石灰進(jìn)行悶灰不失為一個(gè)好的辦法。

悶灰土在初期的化學(xué)反應(yīng)主要表現(xiàn)為C a O+H2O=C a(O H)2,反應(yīng)主要特點(diǎn)有二：一是消耗了一部分土中的水,一定程度上降低了含水量;二是在反應(yīng)過程中放出大量的熱量得以有效利用,加快土中水的蒸發(fā)和反應(yīng)速度。這樣不但可以降低土的含水量,而且可以降低土的塑性指數(shù),為工程的施工提供時(shí)間,但是生石灰的摻入必將使土的性質(zhì)發(fā)生較大的變化。變化可能發(fā)生在以下幾個(gè)方面：土的塑性指數(shù)、灰土的最佳含水量、最大干密度等。同時(shí)石灰土中石灰劑量隨時(shí)間的流失必將不斷的衰減,但生石灰土與消石灰土石灰劑量的衰減規(guī)律可能有所不同。

1 試驗(yàn)步驟及目的

(1)選擇土樣。采用的是在現(xiàn)場取有代表性的塑性指數(shù)及含水量均較高的土;

(2)將土樣烘干,摻入消解石灰做石灰劑量滴定曲線,為準(zhǔn)確起見,本試驗(yàn)所用石灰均為III級石灰(有效C a O+Mg O含量為 55.0%,剛好達(dá)到III級要求);

(3)在該土中摻入生石灰進(jìn)行不同劑量、不同時(shí)間的悶灰,筆者采用的石灰劑量分別為 6%、8%、10%,時(shí)間是悶灰3 d和10d進(jìn)行試驗(yàn)。由于悶灰無法準(zhǔn)確控制石灰劑量,故在進(jìn)行試驗(yàn)前根據(jù)石灰劑量滴定曲線滴定其石灰劑量,不足時(shí)用消石灰補(bǔ)足;

(4)對以上樣品采用重型擊實(shí)法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn),同時(shí)定期進(jìn)行石灰劑量的滴定,測定石灰劑量的衰減,為最大限度的模仿現(xiàn)場,灰土始終處于壓實(shí)密封的狀態(tài)。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

(1)生石灰悶灰土試驗(yàn)結(jié)果(悶灰 3 d用消石灰補(bǔ)足灰劑量后進(jìn)行試驗(yàn))

表1 生石灰悶灰土試驗(yàn)結(jié)果

(2)生石灰悶灰土試驗(yàn)結(jié)果(悶灰10d用消石灰補(bǔ)足灰劑量后進(jìn)行試驗(yàn))

表2 生石灰悶灰土試驗(yàn)結(jié)果

(3)直接摻消石灰到規(guī)定劑量后試驗(yàn)結(jié)果

表3 直接摻消石灰到規(guī)定劑量后試驗(yàn)結(jié)果

2.2 石灰劑量衰減試驗(yàn)結(jié)果

(1)生石灰悶灰 3 d用消石灰補(bǔ)到規(guī)定灰劑量后試驗(yàn)結(jié)果

(2)生石灰悶灰10d用消石灰補(bǔ)到規(guī)定灰劑量后石灰劑量衰減曲線

(3)直接外摻消石灰到規(guī)定劑量衰減曲線

3 試驗(yàn)結(jié)論

(1)從匯總表結(jié)果看出,在一段時(shí)間的基礎(chǔ)上悶灰時(shí)間的長短在較長的一段時(shí)間內(nèi)對同劑量灰土的最大干密度影響不大。

(2)悶生石灰土與摻消石灰土在同土質(zhì)同樣石灰劑量的情況下,最大干密度差別較大,由于工藝不同素土在生石灰的化學(xué)作用下土的塑性指數(shù)明顯下降,導(dǎo)致灰土最大干密度下降,本例土樣在同樣石灰劑量的情況下悶生石灰土比摻消石灰土標(biāo)準(zhǔn)密度下降了約0.05 g/cm3,壓實(shí)度約 3%。

(3)從上條可以看出悶灰土對干密度的影響較大,因此用室內(nèi)土摻消解石灰所得的最大干密度來控制現(xiàn)場用悶灰土填土的壓實(shí)度是不合理的。應(yīng)采用同條件的灰土重型擊實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)密度來控制現(xiàn)場壓實(shí)度。

(4)從匯總表結(jié)果看出,悶灰時(shí)間的長短在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)對最佳含水量影響不大,但由于生石灰的消解,導(dǎo)致在最初幾天悶生石灰土的最佳含水量有增大的趨勢,到悶灰后第 6 d左右為峰值。

(5)從上條可以看出當(dāng)采取在取土坑進(jìn)行悶灰措施時(shí),時(shí)間不宜太短,否則到現(xiàn)場碾壓后由于生石灰未完全消解容易出現(xiàn)放炮的現(xiàn)象。也不宜悶灰時(shí)間太長,若時(shí)間長容易使消解后的石灰與土板結(jié)產(chǎn)生強(qiáng)度,從而浪費(fèi)石灰,同時(shí)時(shí)間長容易出現(xiàn)陰雨等天氣,給施工帶來不利影響。

(6)通過悶生石灰土與摻消石灰土的衰減曲線可看出,在較長的一段時(shí)間里灰劑量的衰減速率大概相當(dāng),因此,在土質(zhì)相近的情況下,消解石灰的衰減曲線可以用于悶灰土灰劑量的檢測,但灰劑量的衰減計(jì)算時(shí)間應(yīng)從碾壓時(shí)間開始算起。

(7)不同劑量的灰土灰劑量的衰減速率大致相同(有待更多試驗(yàn)加以論證)。

4 結(jié) 語

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)充分說明了同樣土質(zhì)的土在生石灰和消石灰的不同作用下其性質(zhì)會(huì)產(chǎn)生諸多不同的變化,同時(shí)這些變化對工程質(zhì)量檢測也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

[1] 公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程(JTJ057-94)[S].人民交通出版社.

[2] 公路土工試驗(yàn)規(guī)程(JTJ051-93)[S].人民交通出版社 .