提高二灰土早期强度研究

田云海

(衡水路桥工程有限公司)

从化学成分上分析,粉煤灰是一种火山灰材料,主要成分是Si2O3、 Al2O3、Fe2O3,次要成份为 CaO、MgO等氧化物。在有石灰和水的条件下,粉煤灰能生成胶凝性物质,胶凝性物质主要有水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硅铝酸钙,这些胶凝物质固体颗粒胶结起来,可形成板体结构,从而有强度,上述水化过程较缓慢,为提高早期强度,只有加快水化过程才行,可采取掺加

Na2CO3来实现这一目标,其反应原理是 Na2CO3早期与消石灰

Ca(OH)2发生化学反应,生成石灰石 CaCO3,将固相颗粒胶结并密化,早期强度得到提高 ,同时产生一定数量 NaOH,扩散到粉煤灰中,进一步激活粉煤灰活性,加速石灰与粉煤灰反应使二灰土强度进一步得到了提高。

1 试验与分析

1.1 试验原材料

粉煤灰采用衡水电厂粉煤灰Si2O3+Al2O3+Fe2O3含量在 93.6%,烧失量为 6.9%,细度为 0.3mm筛,96.1%,0.075mm筛,79.3%。

消石灰采用隆尧石灰,砂性较大,塑性指数均低于 12,分别为 9.8、8.4。

1.2 配合比强度研究

(1)石灰、粉煤灰比例确定

用选定的石灰、粉煤灰进行配比试验,按 1∶1.5、1∶2、1∶2.5、1∶3分别制备混合料,进行重型击实试验,按最大干密度 95%制件,7d无侧限抗压强度见表 1。

表 1 7d无侧限抗压强度

据以上试验结果,石灰粉煤灰比例 1∶2混合料强度最高,因此选用 1∶2。

(2)配合比及强度试验

据以往经验土含量不小于 60%,因此对各种土质采用9∶18∶73、10∶20∶70、11∶22∶67、12∶24∶64四种比例,Na2CO3采用外掺法,剂量从 0.5%～3%,经击实试验验证,外掺剂对击实试验无影响,但对灰剂量曲线滴定结果有影响,其强度试验结果见表 2、表 3。

表 2 二灰土不同龄期强度(土塑性指数为 9.8)

表3 二灰土不同龄期强度(土塑性指数为 8.4)

据以上试验结果分析,掺 Na2CO3对提高二灰土强度有明显效果。随Na2CO3增加,提高强度效果越明显。以不超过 Na2CO3最大剂量为限,据Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2NaOH及石灰中CaO+MgO含量可计算出各混合料中Ca(OH)2中的大致含量,从而进一步计算出 Na2CO3最大剂量。随龄期增长,作用效果逐渐减少。在土质差的地区,适量掺加 Na2CO3,对使7d强度达到规范要求有普遍效果。

2 施工中 Na2CO3剂量控制

施工中 Na2CO3加入水中溶解,靠洒水车洒水加入二灰土中,二灰土初拌 1遍后,先测其含水量,计算该段达到预定含水量所需用水量,并计算该段所需 Na2CO3用量,在水车中直接加入,计算出各水车喷洒面积,在往水车中加Na2CO3时要准确,保证各水车中的Na2CO3溶液浓度相同,并喷洒均匀。

3 施工中灰剂量检测

Na2CO3的加入,会影响灰剂量标准曲线滴定结果,因此在施工中可由以下两种方法进行灰剂量检测。

3.1 在未加入 Na2CO3前检测

该方法要求在试验室标定未加Na2CO3的二灰土的灰剂量标准曲线,拌和均匀后,在未加入 Na2CO3前取样进行检测。

3.2 加 Na2CO3后检测

Na2CO3的加入导致 EDTA耗量减少,而且加入时间的长短对EDTA耗量也会影响。先在室内标定加入Na2CO3后一定时间的灰剂量标准曲线,施工中加入 Na2CO3拌和后,在相同时间(标定曲线时间)取样进行检测,该方法受检测时间及Na2CO3多少的影响,施工中Na2CO3喷洒均匀程度影响试验精度。比较上述两种方法,前一种较好。

4 结束语

以上方案已在衡榆副线和衡德高速上做了试验段,已取得很好的效果。可望大面积推广。