分析二灰稳定土底基层配合比设计及使用特性

张小平

(山西路桥集团试验检测中心有限公司，山西 太原 030000)

1 配合比设计

首先在试验室对二灰土不同材料所占比例进行确定，在试验过程中，通常使其中一组材料的实际用量保持不变，对另外两种材料各自比例进行调整，根据试验结果，石灰使用量由8%增加至14%后，强度明显增加，尤其是早期强度，而增加至大于14%后，强度增加不明显。当粉煤灰实际用量增加时，强度也明显增加，尤其是后期强度，而在用量达到45%以后，强度不增反降。

试验配合比应严格遵守经济合理基本原则，同时早期强度应较高，而且方便施工，结合相关规范提出的要求，应将比例控制在以下范围内：石灰∶粉煤灰∶土=8～12∶30～40∶48～62，对于施工配合比，可以在试验配合比基础上进行适当调整，以此确定最佳配合比。

只有当土体达到合适密实度时，才可以具有良好抵抗外力作用的能力，为了使二灰土具备一定强度与变形特性，应达到要求的压实度，而压实度主要和二灰土实际含水量有关。最佳含水量因粉煤灰的不断增加而变大，而最大干密度则完全相反。当粉煤灰实际含量明显增加时，其最大干密度需要的含水量随之增加，即伴随粉煤灰含量不断增加，想要达到一致的干密度，实际含水量能在相对较大的范围内发生变化，这对二灰土施工是比较有利的。

在湿陷性黄土当中添加适量石灰与粉煤灰之后，能增加土体强度，降低孔隙率，减小压缩性和湿陷性。通过试验可知，二灰土实际压缩模量超过20 MPa，属于低压缩性材料。初期三种配合比的二灰土压实模量大体一致，但伴随龄期不断增加，1∶3∶6的二灰土压缩模量变大，具有良好压缩性。

因粉煤灰具有缓凝特点，其表面能相对较低，不溶于水，所以会使二灰土中火山灰反应速度减慢，减少凝胶物的实际数量，伴随龄期不断增加，溶液通过间隙不断向内渗透，促使火山灰反应持续进行，使凝胶物质数量明显增加，对颗粒之间的孔隙予以填充，使整个结构达到紧密。根据试验结果可知，不同配合比的二灰土，其渗透系数都伴随粉煤灰含量不断增加而变大，同时伴随龄期不断增长，渗透系数降低，这说明无论配合比如何，二灰土均为低渗透性材料。

对土体材料而言，抗剪强度为重要力学指标之一，同时也是决定不同成分实际剂量水平的主要因素。各配合比条件下的二灰土，其C值和φ值都伴随龄期不断增加而明显变大，但相比之下1∶3∶6的二灰土，其增长趋势比较明显，在后期有更大的C值和φ值；而1∶4∶5的二灰土，其强度最低，具有一定脆性，施工中很容易产生裂缝；1∶2∶7的二灰土，其塑性变形能力相对较强，但强度并不是最佳。1∶3∶6的二灰土，其抗剪强度最高，当龄期为50 d时，其抗剪强度能达到3.2 MPa，同时伴随龄期进一步增加，抗剪强度继续增加，在此基础上，还表现出一定塑性变形能力，可很好的满足地基强度方面的要求。基于此，通过综合考虑，建议选择该配合比的二灰土。

通过上述分析可知，二灰土自身有良好的击实特性，同时伴随龄期的不断增加，二灰土抗渗能力变强，压缩性明显降低，强度增长速度很快。对于不同配合比的二灰土，以1∶3∶6的综合性能为最佳，表现在以下几个方面：压缩性低、渗透性低、抗剪强度高，且伴随龄期的增长，提高趋势越来越明显。

2 使用特性

明确二灰土底基层的使用特性对保证底基层施工顺利完成和施工质量有重要作用与意义，对此必须引起相关施工人员的高度重视。在二灰土成型以后，尽管早期强度相对较低，在环境气温很高的情况下，比如夏季的7 d龄期强度在0.6～0.8 MPa范围内，而在春、秋两季，其7 d龄期强度在0.5 MPa左右，后期强度将更高，30 d龄期强度为1.7～2.0 MPa，60 d龄期强度可以达到3 MPa，之后强度还会进一步增加。可见，二灰土是强度较高的路面底基层结构层。

在二灰土成型之后，需要进行连续养护，使其强度得以不断增高，直到形成完整的整体，这主要和不同离子之间的物化反应有关，最终可形成一个团粒较大的结晶体，强度很大；此外则是压实作用，将二灰土摊铺平整后，对其进行碾压，促使二灰土变成一个紧密且完整的整体。可见，二灰土在经过碾压后，可形成一个良好整体，即具有一定的整体性。

因二灰土中发生物化反应，会形成结构致密的整体，积水很难渗透，并且由于化学反应时会放出一定的热量，导致在温度相对较低的情况下对二灰土进行施工时强度依然明显增加。以某高速公路工程为例，其在三月份的中旬进行二灰土施工，经现场检测，基层7 d龄期强度可以达到0.4 MPa以上，这在很大程度上说明了二灰土具有一定抗低温的能力。

二灰土强度增加速度相对较慢的主要原因为内部物化反应速度慢，在这种情况下，可以为混合料的拌和、摊铺和碾压提供较长的时间，相对于水泥稳定土，无需在水泥的初凝时间以内完成拌和、摊铺和碾压施工，水泥稳定土从拌和开始到碾压完成的时间通常不能超过4～5 h，但二灰土在1～2 d内完成即可，二灰土基层的整体强度不会因为施工不及时而受到影响。基于此，施工过程中受到包含雨水、设备和施工人员等因素的实际影响程度较小，所以二灰土施工比较容易与方便，值得大范围推广应用。

在强度指标完全相同的条件下，当结构层的厚度为20 cm时，二灰土材料费用比水泥稳定土少0.4～0.8元/m2。另外，采用二灰土基层还能对工业生产废料进行回收再利用，减少对环境造成的污染。

二灰土底基层施工工艺主要包含以下几道工序施工准备、含水量控制、测量放样、整平初压、卸料、拌和、摊铺、碾压和养生，每一道工序都决定了整个底基层的施工质量，同时不同工序之间应紧密衔接，确保施工顺利完成，达到预期的质量要求。另外，在二灰土底基层施工完成后，还应进行严格的质量评定，这主要是为了真实反映出底基层的质量状况，在连续养生时间达到7 d后，需采用钻孔取芯的方法检验确定底基层结构抗压强度，以此确定实测抗压强度能否达到设计要求，一般情况下底基层结构抗压强度的设计值为不小于0.60 MPa。

3 结 语

综上所述，二灰土是一种常用的路面底基层材料，在很多公路工程当中都有广泛应用。在采用二灰土底基层时，做好配合比设计至关重要，在很大程度上决定了底基层质量能否达到要求，同时还应明确使用特性，只有这样才能为公路工程的二灰土底基层施工提供技术支撑，进而从根本上保证施工质量。