浅谈石灰衰减对路基填筑施工的影响

陈金顺 蒋昭汉 贾永发

(中交第一公路工程有限公司 100024）

浅谈石灰衰减对路基填筑施工的影响

陈金顺 蒋昭汉 贾永发

(中交第一公路工程有限公司 100024）

在石灰土施工过程中，为避免浪费、降低成本、加快施工进度，并保证石灰剂量及压实度检测达到要求，有必要进行石灰及石灰土标准干密度的衰减试验。

路基施工; 石灰土; 衰减

Subgrade construction；calcareous soil；Attenuation

1 工程概况

本合同段为滨州至德州（鲁冀界）高速公路第九合同段，位于德州市境内，全长12.7km, 合同造价2.7亿元，合同工期32个月。主要工程有：路基、路面、桥涵、通道等。

主要工程数量：路基挖方27km3；填方1398 k m3；路面铺筑长度为11.889km；桥梁主要工程有中桥653.96m/9座；通道桥341.5m/21座(人通1座、拖通15座、汽通5座)；涵洞859.22 m/16道；混凝土方量约6万方；路面工程有二灰土底基层307212m2,水稳碎石基层576178m2,沥青路面层三层共计1137003 m2。

2 路基施工现状及存在的问题

武汉至荆门高速公路的全线路段膨胀土主要分布于K70+000-K86+300段（九标处于K70+600-K88+793.479），自由膨胀率40～80%，液限31.0～60.0%，塑性指数15.0～31.4，属于弱-中膨胀土。由于我标段所用土料多为高液限弱膨胀土，并且湖北省这两年的雨季较多致使土的含水量大。由实际施工中可以看出，在晴天的情况时候施工，填至路基的土需翻晒6～8遍，且经碾压后效果并不理想，路基较多地方出现‘弹簧’，路基强度低，板结性差，沉降明显。所以为了不耽误工期，加快施工进度，保证路基质量，对土场的土料进行掺灰处理。另一方面，由于质量监督部门经常采取不定期抽检，使掺好的石灰土不能即填即检，因而导致石灰土施工中经常出现石灰剂量和压实度不合格的情况。为此有必要对石灰土的石灰衰减进行试验，这样不仅加快了施工进度，也相应的节约了资金并降低了施工成本。

3 路基材料及填筑设计要求

3.1 路基填料要求与路基压实标准

路基不同部位填料、最小强度、最大粒径和压实度（重型击实标准）应符合下表规定（表1）。

3.2 路基填筑设计

平原区取土坑路基填料为细粒土、天然含水量过高（大于28%）；微丘区路基填料具有膨胀性。由于两种土质水稳性差、强度低（96%压实度时承载比为1.9%～7.4%）。为了满足路基强度、压实度要求，为了方便施工，填筑路基时要求对填料进行改性处理。

处理要求如下：平原区路基填料（湿黏土）路基全断面采用4%石灰处治土填筑；路基填料为弱膨胀土时，路基采用“3+1”掺灰方式进行处理，填筑三层膨胀土后，加铺一层4%石灰处治土；路基填料为中膨胀土时，路基全断面采用6%石灰处治土填筑。

4 石灰的气硬性原理及对土性质的影响

石灰的生产原料石灰石，石灰石主要成分是碳酸钙。石灰石900℃～1300℃的高温煅烧，碳酸钙分解成为生石灰，其主要成分为氧化钙。生石灰呈白色或灰色块状，烧透的新块灰表观密度为800～1000kg/m3。由于原料中多少有一些碳酸镁，因而生石灰中还含有次要成分氧化镁。生石灰中氧化镁的含量小于或等于5%的称为钙质石灰，大于5%的称为镁质石灰。镁质石灰消解速度较慢，但硬化后强度稍高。生石灰加水得到的产物称为消石灰。消石灰的主要成分是氢氧化钙，消解的过程称为的“消化”或“熟化”。消石灰中的氧化镁的含量小于或等于4%的称为钙质石灰，大于4%的称为镁质石灰。

石灰属于气硬性胶结材料，只能在空气中硬化，形成和发展其强度，也只能在空气中保持其强度和状态。气硬性胶结材料只适用于地面上或干燥环境中的工程结构，在潮湿环境中不利于保持其状态和强度，更不可能在水中。

石灰是使用较早的无机胶结材料之一。因其原料分布广泛，生产工艺简单，成本低廉，具有较强的地方性特点，所以在土木工程中有着广泛的使用。在公路工程中，随着半刚性路面基层的推广应用，石灰稳定土、灰土碎（砾）石、石灰综合稳定土等混合材料已经广泛地用于路面基层，大大地增强了基层的板体性、强度和稳定性。块状生石灰使用前要消解成消石灰。生石灰消解理论需水量为32.1%，由于蒸发的原因，实际加水量为生石灰质量的60%～80%，加水量以能充分消解而又不过湿成团为宜，因此应分层、缓慢加水。生石灰粉由块状生石灰经磨细加工而成。使用生石灰粉的目的在于提高石灰的使用效果和利用率，与消石灰相比较，生石灰粉稳定土的强度较高，强度形成速度也较快。

表1

基于以上因素，对土进行掺灰处理，不仅降低了土的含水率，有利于施工，同时也增强了土体的强度，大大提高了路基的质量。但是在石灰与土发生反应的时候，随着时间的推移，石灰中的有效含量会发生衰减。

5 石灰衰减的试验目的

石灰土经过不同的龄期，石灰剂量及最大干密度均有不同程度的衰减，所以在不同龄期进行灰剂量及压实度检测时会出现不同的结果。我们在实际施工中由于这种原因曾经出现了检测不合格从而进行第二次掺灰或二次碾压的情况，这样就严重影响了施工进度，增加了成本，并且造成了不良的影响，损坏了企业形象。本文以谢大土场4%石灰土为例，进行了石灰衰减试验，石灰衰减试验包括两方面内容：石灰剂量衰减及标准干密度衰减。

6 石灰剂量衰减

拌和好的石灰土在不同龄期经EDTA滴定法进行滴定，它所消耗的EDTA量是不同的。 按石灰剂量为2%、4%、6%、8%、10%配制石灰土试样。每一龄期测定按不同石灰剂量各取100 g，进行EDTA滴定。

6.1 龄期为一天，具体数据及滴定曲线如下：

6.2 龄期为四天，滴定数据及滴定曲线如下：

6.3 龄期为七天，滴定数据及滴定曲线如下：

6.4 龄期为十一天，滴定数据及滴定曲线如下：

6.5 龄期为二十八天，滴定数据及滴定曲线如下：

6.6 经过以上五个龄期的石灰剂量测定，同一石灰掺量在不同龄期消耗的EDTA量呈现下降趋势，把同一剂量的石灰土在不同龄期下所消耗的EDTA量进行统计绘成曲线，以谢大土场4%石灰土为例，具体的数据及曲线如下：

6.7 将以上数据进行数理统计分析：

不同石灰剂量在不同龄期消耗的EDTA数据：

2%石灰剂量 :平均值：8.44ml 标准差：2.320ml

4%石灰剂量 :平均值：12.60ml 标准差：3.939ml

6%石灰剂量 :平均值：19.64ml 标准差：2.621ml

8%石灰剂量 :平均值：26.76ml 标准差：3.193ml

10%石灰剂量 :平均值:33.66ml 标准差：2.744ml

通过以上滴定分析可知，同一石灰剂量在不同龄期的衰减幅度是不同的，4%石灰土在四天内衰减幅度不大，在四天到十一天衰减幅度较大，十一天后衰减幅度又减少。通过衰减试验使在初期掺灰合格的情况下，在经过石灰衰减后仍然可以合格，不至于产生因灰剂量不够而出现不合格的情况。按照同一石灰掺量和不同龄期所消耗的EDTA量，可绘制出每一石灰剂量在不同龄期的曲线，在这些曲线中可查得任一龄期得EDTA消耗量的值。这样可绘制出每一龄期的标准滴定曲线，在不同龄期检测灰剂量时，采用不同龄期的标准曲线。由此可避免了因石灰衰减而引起石灰剂量不合格的情况。如对于4%石灰土在十五天检测灰剂量的时候，就可以把2%、4%、6%、8%、10%石灰剂量绘成同一石灰掺量和不同龄期所消耗的EDTA量的曲线，分别在各图中查得十五天各剂量所消耗的EDTA数据绘成十五天的石灰滴定曲线，按此曲线查得该灰剂量的实际剂量。

7 石灰土标准干密度衰减

石灰土的标准干密度经过不同龄期，它的标准干密度会逐渐减小。还是以谢大土场4%石灰土为例：

7.1 石灰土龄期为一天，它的最佳含水量为16% ,最大干密度为1.73 g/cm3。具体数据及曲线图如下:

7.2 石灰土龄期为四天，它的最佳含水量为18% ，最大干密度为1.71 g/cm3。具体数据及曲线图如下:

7.3 石灰土龄期为七天，它的最佳含水量为18% ，最大干密度为1.70 g/cm3。具体数据及曲线图如下:

7.4 石灰土龄期为十一天，它的最佳含水量为19% ,最大干密度为1.69 g/cm3。具体数据及曲线图如下：

7.5 石灰土龄期为二十八天，它的最佳含水量为19% ,最大干密度为1.66 g/cm3。具体数据及曲线图如下：

7.6 经过以上试验可得出谢大土场4%石灰土在不同龄期的最大干密度，具体数据及曲线图如下：

将谢大土场4%石灰土标准干密度进行数理统计分析：平均值：1.698g/cm3标准差：0.026g/cm3。通过以上试验，在不同龄期进行压实度检测时，可以采用不同龄期的标准干密度，保证了压实度的合格率。具体方法与灰剂量的方法一样，可以在不同龄期进行压实度检测。

8、结束语

由于施工队伍对拌和好后的石灰土检测不及时或遇到阴雨天气时，停放时间过长，导致拌和好的石灰土来不及填至路基，从而使石灰中的有效含量发生衰减。再加上质量监督部门采取不定期抽检，所以在石灰稳定土施工过程中，进行石灰衰减、石灰土标准干密度衰减试验是必要的。在实际施工中，应给予重视。

[1] JTG E051-2009.公路工程无机结合料稳定材料试验规程[S].人民交通出版社.2009

[2] JTG E40-2007.公路土工试验规程[S].人民交通出版社.2007

[3]公路工程试验工程师检测手册[M].人民交通出版社.2006年

[4] JTG F10-2006 公路路基施工技术规范[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

陈金顺，男，汉族，湖北省荆州市人，1977年12月20日出生，1998南京交通高等专科学校土木工程专业，大学专科，工程师。现任中交一公局第二工程公司项目经理职务，主要从事公路与桥梁施工管理工作。