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石灰穩定土最大干密度與齡期關系的試驗分析

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石灰穩定土最大干密度與齡期關系的試驗分析

范文忠 孫海娟 唐建雄

【江蘇省蘇州市公路管理處 蘇州 215021】

摘 要:通過室內試驗,分析石灰穩定土最大干密度與齡期的關系,提出了不同齡期石灰穩定土的最大干密度標準,為石灰穩定土的施工、檢測、質量評定提供指導。
關鍵詞:石灰土 干密度 齡期 試驗

1 前言
石灰土施工目前已基本形成了一套較為成熟的施工工藝,通常的程序為“取土坑悶生石灰→降低含水量→改善土性→運至路基→二次加灰→粉碎晾曬、碾壓成型”,但石灰土的最大干密度、灰劑量隨著悶灰時間的長短而發生變化,給質量檢測帶來了一定的難度,即如何合理地確定各種悶灰齡期石灰土的最大干密度、灰劑量標準。我們根據目前石灰土施工的通常情況,通過試驗,得到了部分石灰土的最大干密度以及灰劑量隨時間變化的關系。
2 工程實況
蘇嘉杭高速公路(江蘇段)先導試驗段位于吳江市,全長5公里,沿線取土坑土的部分技術參數見表1。
3 石灰土施工工藝簡介
石灰土施工,首先在取土坑挖方、摻3%~5%的生石灰、打堆悶料,時間一般在7~20天左右,過濕土和石灰發生反應,使土體顆粒松散,土的性質改變,土的含水量、塑性指數降低,土體易于粉碎,然后悶灰土運至路基,根據灰劑量檢測,確定是否滿足設計灰劑量,若石灰衰減前的灰劑量小于設計劑量,則需進行第二次加灰,加灰時必須均勻地播撒,然后及時完成路基處理及成型。
4 石灰土成型機理
石灰穩定土中的火山灰反應是土中活性硅、鋁物質與石灰提供的游離鈣之間的化學反應。石灰與土的離子交換作用、絮凝團聚作用,加上石灰本身的剝離、結晶和碳化作用,使穩定土在結構上發生了明顯的變化,土顆!皡采痹谝黄,成為顆粒較大的“聚集體”,穩定土的密度也隨之發生了變化。
5 室內試驗及結果分析
通常規范表述的室內石灰土最大干密度試驗是將稱量好的石灰與土在室內拌和并悶料處理24小時后即進行擊實試驗,而實際施工中,石灰土從摻灰、成型至質量檢測的時間通常是不相同的,一般有以下幾種影響因素:
  (1)取土坑過濕土進行了悶生石灰處理。
  (2)路基土摻灰后,沒有及時碾壓成型。
  (3)由于氣候、土質等的原因,摻灰土降低含水量的時間較長。
  (4)摻灰土返工。
  (5)質量檢測的時間較長。
  顯然,施工中石灰與土拌和超過一段時間后,其最大干密度與室內試驗所標定的最大干密度存在差異,室內干密度一般高于現場灰土的最大干密度,這種現場施工與室內試驗的差異導致現場壓實度較難達到壓實標準。在目前尚無相關規范可遵照執行的情況下,筆者圍繞兩方面的內容做了一些試驗,以尋求石灰土灰劑量隨時間衰減及最大干密度隨時間降低的規律。
為了保證最大干密度隨時間降低曲線的正確性,在對各層次的土取樣后,對各層次的土樣深度按土層厚度比例摻入,比例為1:1:2,在含水量達到14%~20%左右摻入5%、6%、10%的石灰悶料,按不同的悶灰天數,即1天、7天、10天、15天、20天、30天,在悶灰到期前1天,用EDTA滴定石灰劑量,即可得出5%灰土的灰劑量隨時間衰減的曲線,為了保證曲線的準確性,還應做3%石灰土的衰減試驗,試驗結果見表2和圖1。在悶灰到期后,分別做標準擊實試驗,試驗結果見表3和圖2。
為了檢驗最大干密度隨時間降低的正確性,筆者針對K83+153~K83+400路段(90區)在現場準備了5%、6%、10%灰土樣品進行室外露天條件下悶灰,悶灰時間為30天,30天后進行標準擊實,試驗結果見表4。通過對表4中兩種條件下的30天悶灰齡期最大干密度的比較,可以看出施工現場悶灰30天的石灰土?熏其最大干密度發生了一定程度的降低,即比室內悶灰30天的最大干密度要小。究其原因主要是由于室外自然條件下悶灰與室內塑料簿膜悶灰相差較大,土性變化情況不盡相同。
6 質量控制與檢測
目前,規范中通常的檢測方法是,對施工現場成型好的石灰土,按環刀法或灌砂法隨機抽查幾處壓實度,同時從取樣中取適量灰土,用作制備溶液,進行灰劑量測定,然后將實測結果,即干密度、灰劑量與最大干密度、設計灰劑量進行比較計算,從而判定該石灰土施工段落合格與否,其中不考慮灰土成型的周期長短和灰劑量的衰減。
本次試驗的目的是希望質量監督、建設、監理、施工單位統一標準。建議日常檢測中,灰劑量衰減可以參考表2的結果?熏密度檢測應根據該灰土悶灰起始日及檢測日期來確定最大干密度標準,目前,石灰土從悶灰至成型的周期長短不一,短則10天,長則30天左右,造成了各級檢測部門在質量抽查時,難以掌握灰土干密度標準。從本次試驗看,一般來說,對于悶灰齡期達到10、15、20、30天的石灰土,建議其最大干密度標準應分別降低1%、2.5%、3.7%、4.5%。對于某一悶灰齡期石灰土的灰劑量、干密度標準也可通過查圖1和圖2用內插法確定,這在一定程度上提供了科學、合理的檢測依據。
7 小結
本次試驗結果僅代表部分路基施工路段,對于諸如砂性土或其他土質是否適用,不能一概而論。筆者建議,若能將該類試驗交由專門檢測機構或科研院校作專題研究或試驗,以更好地尋找規律,掌握科學準確的數據,為工程建設提供準確的指導意見,那無論對提高工程質量、加快工程進度,還是控制建設費用,均將產生積極的影響。

參考文獻

〔1〕JTJ034-2000.《公路路面基層施工技術規范》.人民交通出版社
〔2〕JTJ051-93.《公路土工試驗規程》.人民交通出版社 

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