影響石灰土質(zhì)量的因素分析及其對(duì)策

張　悅　印志斌

摘 要：近年來(lái)，隨著我省高速公路的迅速發(fā)展，石灰穩(wěn)定土結(jié)構(gòu)得到廣泛的應(yīng)用。就如何控制石灰土施工質(zhì)量，從形成石灰土強(qiáng)度的內(nèi)因和外因條件論述對(duì)石灰土質(zhì)量的影響及其對(duì)策。

關(guān)鍵詞：影響；石灰土；質(zhì)量；分析；對(duì)策

中圖分類號(hào)：TU文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3198（2009）01-0387-02お

1 組成材料對(duì)石灰土質(zhì)量的影響及對(duì)策

1.1 土質(zhì)

（1）土的塑性指數(shù)。

部頒《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ034-2000）中規(guī)定：塑性指數(shù)15～20的粘性土以及含有一定數(shù)量的粘性土的中粒土和粗粒土均適宜于用石灰穩(wěn)定。這種穩(wěn)定土易于粉碎，便于碾壓成型，施工和使用效果都很好。我省分布著粘性土、亞粘土、砂性土、亞砂土和砂土等多種不同類型的土質(zhì)。為了保證工程質(zhì)量，對(duì)所采用的土源既要考慮到符合規(guī)范指標(biāo)和強(qiáng)度要求，又要考慮到施工時(shí)易于粉碎，便于碾壓成型，還要考慮到因地制宜、就地取材。對(duì)不同的區(qū)域、不同的土質(zhì)，通過(guò)技術(shù)處理的手段，使其滿足灰土層施工的指標(biāo)要求。

（2）土的顆粒。

在施工中，土粒應(yīng)盡可能粉碎，越細(xì)越好，土塊最大尺寸不應(yīng)大于15mm。有資料顯示，在相同條件下，灰土顆粒粒徑0.5mm，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為4.3Mpa，灰土顆粒粒徑1.0mm，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為1.0Mpa。不難看出，灰土強(qiáng)度與土顆粒的大小有直接關(guān)系。

（3）土中雜質(zhì)。

土中硫酸鹽含量不應(yīng)大于0.8%，腐植質(zhì)含量不應(yīng)大于10%，且不得有雜草、樹(shù)根等異物。因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)一般呈酸性，使土的PH值降低。另外，有機(jī)質(zhì)本身水穩(wěn)性較差，遇水劇烈膨脹，致使土體強(qiáng)度降低。

1.2 石灰質(zhì)量與品種

（1）石灰質(zhì)量對(duì)石灰土強(qiáng)度影響很大。石灰應(yīng)符合《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》中Ⅲ級(jí)以上石灰的技術(shù)指標(biāo)。在施工中應(yīng)盡量選用等級(jí)高的石灰。

（2）石灰的存放時(shí)間對(duì)石灰的質(zhì)量有極大的影響。石灰隨著存放時(shí)間的增加，特別是在沒(méi)有覆蓋的情況下，有效鈣和氧化鎂的含量會(huì)大幅度下降。有資料表明，石灰放置三個(gè)月，其活性含量可從原來(lái)的80%以上降低到40%左右，放置半年可降低到30%左右。原先質(zhì)量好的石灰長(zhǎng)期無(wú)覆蓋堆放，其質(zhì)量會(huì)降低到等外石灰。石灰土強(qiáng)度的形成主要是石灰與細(xì)粒土的相互作用。而在這種相互作用中，離子交換是石灰土初期強(qiáng)度形成的主要原因，碳酸化反應(yīng)是石灰土后期強(qiáng)度增長(zhǎng)的主要原因。眾所周知，活性含量低的石灰是不可能做出高強(qiáng)度的石灰土的。

（3）消解石灰的質(zhì)量對(duì)石灰土強(qiáng)度有著直接的影響。有些路段使用了未充分消解的消石灰，灰土層碾壓成型后在養(yǎng)生過(guò)程中，未充分消解的石灰塊遇水繼續(xù)消解，引起局部爆裂崩解，造成灰土層裂縫、松散而破壞，影響灰土層的強(qiáng)度和平整度。

2 配合比對(duì)石灰土質(zhì)量的影響及對(duì)策

（1）石灰劑量。

石灰劑量對(duì)石灰土強(qiáng)度的影響較為顯著。石灰劑量較低時(shí)（3～4%），石灰主要起穩(wěn)定作用。隨著石灰劑量的增加石灰土的強(qiáng)度和水穩(wěn)性也顯著提高，石灰主要起加固作用。但當(dāng)劑量超過(guò)一定范圍時(shí)，過(guò)多的石灰在土的空隙中以自由灰的狀態(tài)存在，將導(dǎo)致石灰土的強(qiáng)度下降。目前在生產(chǎn)實(shí)踐中常用的石灰劑量不低于5%，最高為12%，7～8%為經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

（2）最佳含水量。

水分是石灰土的一個(gè)重要組成部分。在施工中，土中水分使石灰與土發(fā)生物理化學(xué)作用，以滿足石灰土形成強(qiáng)度的需要；使石灰土在壓實(shí)時(shí)具有一定的塑性，以便于碾壓到所要求的壓實(shí)度；使石灰土養(yǎng)生時(shí)具有一定的濕度。所以最佳含水量亦是控制石灰土施工質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。從理論上講，石灰土的最佳含水量為素土的最佳含水量、拌和過(guò)程中蒸發(fā)所需的水量與石灰反應(yīng)過(guò)程所需的水量三者之和。不同土質(zhì)和不同石灰劑量的石灰土各有其不同的最佳含水量，這些都需要通過(guò)試驗(yàn)才能得到。當(dāng)灰土在最佳含水量時(shí)進(jìn)行碾壓才能得到最大的密實(shí)度，含水量在拌和過(guò)程中、開(kāi)始碾壓時(shí)及碾壓過(guò)程中進(jìn)行檢驗(yàn)。碾壓時(shí)混合料的含水量可略大于最佳含水量0.5～1%，這是為了彌補(bǔ)碾壓過(guò)程中水分的損失。含水量過(guò)大，既會(huì)影響石灰土可能達(dá)到的密度和強(qiáng)度，又會(huì)明顯增大石灰土的干縮性，使結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生干縮裂縫。含水量過(guò)小，也會(huì)影響石灰土可能達(dá)到的密度和強(qiáng)度。

3 施工過(guò)程對(duì)石灰土質(zhì)量的影響及對(duì)策

石灰土施工的主要工序?yàn)榛彝涟韬汀⒄魏湍雺?。因各施工單位的技術(shù)力量、施工工藝、機(jī)械設(shè)備以及管理水平不一致，其施工過(guò)程對(duì)石灰土質(zhì)量的影響較大。

（1）石灰土的拌和。

目前我省各施工單位的石灰土拌和均為路拌法。路拌法施工石灰土很關(guān)鍵的一點(diǎn)是拌和層底部不能留有素土夾層，特別在兩層灰土之間不能有素土夾層。素土夾層不單使上下層間沒(méi)有粘結(jié)，明顯減弱路面整體抵抗行車荷載的能力，素土夾層還會(huì)由于含水量增大而改變成軟夾層，導(dǎo)致瀝青面層的過(guò)早破壞。

（2）石灰土的攤鋪整型。

石灰土一般采用平地機(jī)進(jìn)行攤鋪和整形。此時(shí)平地機(jī)操作手的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平對(duì)平整度至關(guān)重要。如果操作手技術(shù)不熟練，平地機(jī)反復(fù)刮平和碾壓，攤鋪層形成光面后又覆蓋刮平的薄層混合料，在壓實(shí)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生“起皮”現(xiàn)象，引起表層松散，這是石灰土施工中影響質(zhì)量的棘手問(wèn)題。

（3）石灰土的碾壓。

整型后，當(dāng)混合料處于最佳含水量±1%時(shí)，可進(jìn)行碾壓。若表面水分不足，應(yīng)適當(dāng)灑水后再碾壓。碾壓時(shí)，按先輕后重的原則，直線段由兩側(cè)向中間壓，曲線段由內(nèi)側(cè)向外側(cè)壓。橫向碾壓后輪應(yīng)重疊1/2輪寬，縱向后輪必須超過(guò)兩段的接縫。碾壓一直進(jìn)行到表面無(wú)明顯輪跡、壓實(shí)度達(dá)到規(guī)范要求為止。

碾壓是保證灰土密實(shí)度的根本措施，而提高灰土的密實(shí)度又有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。實(shí)踐證明，灰土密實(shí)度每增減1%，石灰土強(qiáng)度可增減5～8%左右，而且密實(shí)的灰土抗凍性、水穩(wěn)性較好，縮裂現(xiàn)象也叫少。

4 養(yǎng)生過(guò)程對(duì)石灰土質(zhì)量的影響及對(duì)策

石灰土是一種水硬性材料，其強(qiáng)度形成需要一定的濕度。在一定的濕度生時(shí)，能加速石灰土的鈣化硬結(jié)，使其盡早成型。石灰至少要有7d以上的養(yǎng)生期，并保持一定濕度。但石灰土表層不應(yīng)過(guò)濕或忽干忽濕。若表面缺水干燥，會(huì)引起表面松散而不能成型 。若表面過(guò)濕，又會(huì)泡軟灰土層，使其變形損壞。養(yǎng)生方法可視具體情況采用灑水、覆蓋潮濕的砂或土以及用薄膜和瀝青封閉。實(shí)踐證明，覆蓋潮砂或土養(yǎng)生效果較好且又經(jīng)濟(jì)，同時(shí)又能起到封閉交通的作用。

養(yǎng)生期間封閉交通，防止行車破壞表層外形和整體性能。但養(yǎng)生后期，一定而不過(guò)量的行車碾壓對(duì)于石灰的強(qiáng)度形成是有利的，一方面，碾壓可使石灰土的密度進(jìn)一步提高，從而提高強(qiáng)度，另一方面，隨著密實(shí)度的增加及行車荷載壓力作用，將促進(jìn)石灰與土顆粒間的接觸及水分的均勻再分布，從而加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。石灰土養(yǎng)生期結(jié)束以后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行上一層次的施工，不能長(zhǎng)期暴曬，否則會(huì)產(chǎn)生表面開(kāi)裂，影響層次的板體性和強(qiáng)度。

5 石灰土的主要外觀質(zhì)量問(wèn)題及處理措施

石灰土的主要外觀質(zhì)量問(wèn)題有三點(diǎn)：一是“起皮”現(xiàn)象，二是“裂縫”現(xiàn)象，三是“彈簧”現(xiàn)象。

（1）灰土表面“起皮”主要有下面幾個(gè)原因：①土的塑性指數(shù)偏低，不易碾壓成型；②整平時(shí)有“薄層貼補(bǔ)”現(xiàn)象；③碾壓時(shí)混合料的含水量不均勻；④碾壓時(shí)壓路機(jī)的行走方向、行走速度控制不好。針對(duì)上述原因，采取下列措施：①加強(qiáng)土的塑性指數(shù)測(cè)試，不符合要求的土可進(jìn)行摻配，使其塑性指數(shù)不低于10；②整形時(shí)，無(wú)論是掛線還是埋磚，一次定位；③控制混合料含水量略大于最佳含水量0.5～1%；④調(diào)換技術(shù)熟練的駕駛員操作。

（2）灰土“裂縫”主要有以下幾個(gè)原因：①碾壓或混合料含水量偏大；②土的粘性較大；③石灰劑量偏高或使用了消解不充分的石灰。對(duì)于上述問(wèn)題，可采取下列措施解決：①控制壓實(shí)含水量；②改善土質(zhì)，降低土的塑性指數(shù)至20以內(nèi)，可采用粘性較小的土，或在粘性土中摻配砂性土或粉煤灰；③提高石灰質(zhì)量，減少石灰用量，使用完全消解的石灰。

（3）灰土產(chǎn)生“彈簧”現(xiàn)象，主要有兩方面原因：一是下承層不合要求，強(qiáng)度不足；二是灰土混合料含水量過(guò)大。對(duì)于“彈簧”現(xiàn)象一經(jīng)出現(xiàn)，立即處理。有些路基驗(yàn)收后有較長(zhǎng)時(shí)間的暴露，遭受雨水侵蝕破壞造成下承層質(zhì)量不合格，要求在灰土施工前，先處理此段路基。對(duì)于因灰土混合料中含水量不均勻而出現(xiàn)的“彈簧”現(xiàn)象，應(yīng)立即挖除、換填、重新壓實(shí)。