淺談石灰衰減對路基填筑施工的影響

陳金順 蔣昭漢 賈永發

(中交第一公路工程有限公司 100024）

淺談石灰衰減對路基填筑施工的影響

陳金順 蔣昭漢 賈永發

(中交第一公路工程有限公司 100024）

在石灰土施工過程中，為避免浪費、降低成本、加快施工進度，并保證石灰劑量及壓實度檢測達到要求，有必要進行石灰及石灰土標準干密度的衰減試驗。

路基施工; 石灰土; 衰減

Subgrade construction；calcareous soil；Attenuation

1 工程概況

本合同段為濱州至德州（魯冀界）高速公路第九合同段，位于德州市境內，全長12.7km, 合同造價2.7億元，合同工期32個月。主要工程有：路基、路面、橋涵、通道等。

主要工程數量：路基挖方27km3；填方1398 k m3；路面鋪筑長度為11.889km；橋梁主要工程有中橋653.96m/9座；通道橋341.5m/21座(人通1座、拖通15座、汽通5座)；涵洞859.22 m/16道；混凝土方量約6萬方；路面工程有二灰土底基層307212m2,水穩碎石基層576178m2,瀝青路面層三層共計1137003 m2。

2 路基施工現狀及存在的問題

武漢至荊門高速公路的全線路段膨脹土主要分布于K70+000-K86+300段（九標處于K70+600-K88+793.479），自由膨脹率40～80%，液限31.0～60.0%，塑性指數15.0～31.4，屬于弱-中膨脹土。由于我標段所用土料多為高液限弱膨脹土，并且湖北省這兩年的雨季較多致使土的含水量大。由實際施工中可以看出，在晴天的情況時候施工，填至路基的土需翻曬6～8遍，且經碾壓后效果并不理想，路基較多地方出現‘彈簧’，路基強度低，板結性差，沉降明顯。所以為了不耽誤工期，加快施工進度，保證路基質量，對土場的土料進行摻灰處理。另一方面，由于質量監督部門經常采取不定期抽檢，使摻好的石灰土不能即填即檢，因而導致石灰土施工中經常出現石灰劑量和壓實度不合格的情況。為此有必要對石灰土的石灰衰減進行試驗，這樣不僅加快了施工進度，也相應的節約了資金并降低了施工成本。

3 路基材料及填筑設計要求

3.1 路基填料要求與路基壓實標準

路基不同部位填料、最小強度、最大粒徑和壓實度（重型擊實標準）應符合下表規定（表1）。

3.2 路基填筑設計

平原區取土坑路基填料為細粒土、天然含水量過高（大于28%）；微丘區路基填料具有膨脹性。由于兩種土質水穩性差、強度低（96%壓實度時承載比為1.9%～7.4%）。為了滿足路基強度、壓實度要求，為了方便施工，填筑路基時要求對填料進行改性處理。

處理要求如下：平原區路基填料（濕黏土）路基全斷面采用4%石灰處治土填筑；路基填料為弱膨脹土時，路基采用“3+1”摻灰方式進行處理，填筑三層膨脹土后，加鋪一層4%石灰處治土；路基填料為中膨脹土時，路基全斷面采用6%石灰處治土填筑。

4 石灰的氣硬性原理及對土性質的影響

石灰的生產原料石灰石，石灰石主要成分是碳酸鈣。石灰石900℃～1300℃的高溫煅燒，碳酸鈣分解成為生石灰，其主要成分為氧化鈣。生石灰呈白色或灰色塊狀，燒透的新塊灰表觀密度為800～1000kg/m3。由于原料中多少有一些碳酸鎂，因而生石灰中還含有次要成分氧化鎂。生石灰中氧化鎂的含量小于或等于5%的稱為鈣質石灰，大于5%的稱為鎂質石灰。鎂質石灰消解速度較慢，但硬化后強度稍高。生石灰加水得到的產物稱為消石灰。消石灰的主要成分是氫氧化鈣，消解的過程稱為的“消化”或“熟化”。消石灰中的氧化鎂的含量小于或等于4%的稱為鈣質石灰，大于4%的稱為鎂質石灰。

石灰屬于氣硬性膠結材料，只能在空氣中硬化，形成和發展其強度，也只能在空氣中保持其強度和狀態。氣硬性膠結材料只適用于地面上或干燥環境中的工程結構，在潮濕環境中不利于保持其狀態和強度，更不可能在水中。

石灰是使用較早的無機膠結材料之一。因其原料分布廣泛，生產工藝簡單，成本低廉，具有較強的地方性特點，所以在土木工程中有著廣泛的使用。在公路工程中，隨著半剛性路面基層的推廣應用，石灰穩定土、灰土碎（礫）石、石灰綜合穩定土等混合材料已經廣泛地用于路面基層，大大地增強了基層的板體性、強度和穩定性。塊狀生石灰使用前要消解成消石灰。生石灰消解理論需水量為32.1%，由于蒸發的原因，實際加水量為生石灰質量的60%～80%，加水量以能充分消解而又不過濕成團為宜，因此應分層、緩慢加水。生石灰粉由塊狀生石灰經磨細加工而成。使用生石灰粉的目的在于提高石灰的使用效果和利用率，與消石灰相比較，生石灰粉穩定土的強度較高，強度形成速度也較快。

表1

基于以上因素，對土進行摻灰處理，不僅降低了土的含水率，有利于施工，同時也增強了土體的強度，大大提高了路基的質量。但是在石灰與土發生反應的時候，隨著時間的推移，石灰中的有效含量會發生衰減。

5 石灰衰減的試驗目的

石灰土經過不同的齡期，石灰劑量及最大干密度均有不同程度的衰減，所以在不同齡期進行灰劑量及壓實度檢測時會出現不同的結果。我們在實際施工中由于這種原因曾經出現了檢測不合格從而進行第二次摻灰或二次碾壓的情況，這樣就嚴重影響了施工進度，增加了成本，并且造成了不良的影響，損壞了企業形象。本文以謝大土場4%石灰土為例，進行了石灰衰減試驗，石灰衰減試驗包括兩方面內容：石灰劑量衰減及標準干密度衰減。

6 石灰劑量衰減

拌和好的石灰土在不同齡期經EDTA滴定法進行滴定，它所消耗的EDTA量是不同的。 按石灰劑量為2%、4%、6%、8%、10%配制石灰土試樣。每一齡期測定按不同石灰劑量各取100 g，進行EDTA滴定。

6.1 齡期為一天，具體數據及滴定曲線如下：

6.2 齡期為四天，滴定數據及滴定曲線如下：

6.3 齡期為七天，滴定數據及滴定曲線如下：

6.4 齡期為十一天，滴定數據及滴定曲線如下：

6.5 齡期為二十八天，滴定數據及滴定曲線如下：

6.6 經過以上五個齡期的石灰劑量測定，同一石灰摻量在不同齡期消耗的EDTA量呈現下降趨勢，把同一劑量的石灰土在不同齡期下所消耗的EDTA量進行統計繪成曲線，以謝大土場4%石灰土為例，具體的數據及曲線如下：

6.7 將以上數據進行數理統計分析：

不同石灰劑量在不同齡期消耗的EDTA數據：

2%石灰劑量 :平均值：8.44ml 標準差：2.320ml

4%石灰劑量 :平均值：12.60ml 標準差：3.939ml

6%石灰劑量 :平均值：19.64ml 標準差：2.621ml

8%石灰劑量 :平均值：26.76ml 標準差：3.193ml

10%石灰劑量 :平均值:33.66ml 標準差：2.744ml

通過以上滴定分析可知，同一石灰劑量在不同齡期的衰減幅度是不同的，4%石灰土在四天內衰減幅度不大，在四天到十一天衰減幅度較大，十一天后衰減幅度又減少。通過衰減試驗使在初期摻灰合格的情況下，在經過石灰衰減后仍然可以合格，不至于產生因灰劑量不夠而出現不合格的情況。按照同一石灰摻量和不同齡期所消耗的EDTA量，可繪制出每一石灰劑量在不同齡期的曲線，在這些曲線中可查得任一齡期得EDTA消耗量的值。這樣可繪制出每一齡期的標準滴定曲線，在不同齡期檢測灰劑量時，采用不同齡期的標準曲線。由此可避免了因石灰衰減而引起石灰劑量不合格的情況。如對于4%石灰土在十五天檢測灰劑量的時候，就可以把2%、4%、6%、8%、10%石灰劑量繪成同一石灰摻量和不同齡期所消耗的EDTA量的曲線，分別在各圖中查得十五天各劑量所消耗的EDTA數據繪成十五天的石灰滴定曲線，按此曲線查得該灰劑量的實際劑量。

7 石灰土標準干密度衰減

石灰土的標準干密度經過不同齡期，它的標準干密度會逐漸減小。還是以謝大土場4%石灰土為例：

7.1 石灰土齡期為一天，它的最佳含水量為16% ,最大干密度為1.73 g/cm3。具體數據及曲線圖如下:

7.2 石灰土齡期為四天，它的最佳含水量為18% ，最大干密度為1.71 g/cm3。具體數據及曲線圖如下:

7.3 石灰土齡期為七天，它的最佳含水量為18% ，最大干密度為1.70 g/cm3。具體數據及曲線圖如下:

7.4 石灰土齡期為十一天，它的最佳含水量為19% ,最大干密度為1.69 g/cm3。具體數據及曲線圖如下：

7.5 石灰土齡期為二十八天，它的最佳含水量為19% ,最大干密度為1.66 g/cm3。具體數據及曲線圖如下：

7.6 經過以上試驗可得出謝大土場4%石灰土在不同齡期的最大干密度，具體數據及曲線圖如下：

將謝大土場4%石灰土標準干密度進行數理統計分析：平均值：1.698g/cm3標準差：0.026g/cm3。通過以上試驗，在不同齡期進行壓實度檢測時，可以采用不同齡期的標準干密度，保證了壓實度的合格率。具體方法與灰劑量的方法一樣，可以在不同齡期進行壓實度檢測。

8、結束語

由于施工隊伍對拌和好后的石灰土檢測不及時或遇到陰雨天氣時，停放時間過長，導致拌和好的石灰土來不及填至路基，從而使石灰中的有效含量發生衰減。再加上質量監督部門采取不定期抽檢，所以在石灰穩定土施工過程中，進行石灰衰減、石灰土標準干密度衰減試驗是必要的。在實際施工中，應給予重視。

[1] JTG E051-2009.公路工程無機結合料穩定材料試驗規程[S].人民交通出版社.2009

[2] JTG E40-2007.公路土工試驗規程[S].人民交通出版社.2007

[3]公路工程試驗工程師檢測手冊[M].人民交通出版社.2006年

[4] JTG F10-2006 公路路基施工技術規范[S].人民交通出版社.2000.8

Lime attenuation of subgrade filling construction of influence

Chen-jinshun Jiang-zhaohan Jia-yongfa
(The CCCC One highway engineering Co.,ltd Beijing100024)

Lime soil in construction process, in order to avoid the waste and reduce cost, quicken the construction progress, and ensure the lime content and degree of compaction test requirements, it is necessary for lime and lime soil dry density of attenuation testing standards.

B

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.13.023

陳金順，男，漢族，湖北省荊州市人，1977年12月20日出生，1998南京交通高等專科學校土木工程專業，大學專科，工程師?，F任中交一公局第二工程公司項目經理職務，主要從事公路與橋梁施工管理工作。