石灰土灰剂量探讨

目前在公路工程中，石灰土广泛应用于路基与路面底基层之中，石灰稳定土具有良好的力学性 能并有较好的水稳性和一定程度的抗冻性，其初期强度和水稳性较低后期强度较高。但由于干缩冷 缩，易产生裂缝，因此一般不宜作高级路面的基层。石灰稳定土的施工方法主要有路拌法与厂拌法两种，无论何种施工方法，施工过程中控制的主 要指标有含水量、灰剂量、压实度、颗粒大小、厚度等，其中灰剂量是至关重要的一个因素，灰剂 量的大小影响到石灰土的强度、压实度的真假、最佳含水量等多种指标，对石灰土的最终质量具有 十分重要的意义，因此，结合自己的施工经验，谈几点关于灰剂量的看法，供大家一起探讨。1关于灰剂量的定义的一些争议：1.1争议之一：内掺与外掺根据公路路面基层施工技术规范(JTJ034-2000)4.1.2条款的规定：“石灰剂量以石灰质 量占全部粗细土颗粒干质量的百分率表示，即石灰剂量=石灰质量/干土质量”；但在公路工程预 算定额石灰土中对石灰用量的计算，则是以混合料重X灰剂量=生石灰质量，即灰剂量=石灰质量/ 干混合料重量；根据上述则可以看出，施工规范的定义明显是外掺，即10%石灰土=10g灰/100g干 土，那么混合料则是110g，而根据预算定额的计算方法则为内掺：10%石灰土 =10g灰/ (90g 土+10g 灰)，干土重量为90g而非100g。就外掺法的灰剂量换算为内掺的灰剂量，则为10/110=9.09%，与 10%比较，则相差近1个百分点。1.2争议之二：施工技术规范中只写是石灰/干土，而对石灰是消石灰还是生石灰的界定却很模糊，而预算定额 中则明确提出用量为生石灰用量，根据经验数据，1m3消石灰需要428.4kg生石灰(生石灰中50% 块，50%粉末)，消石灰的松方干密度为550 kg/ m3，那么可以计算，掺生石灰与掺消石灰的系数: 550/428.4=1.28，所以在施工过程中，监理工程师往往会要求按式m=vXp 干Xi%m掺灰质量v一混合料压实体积p干一混合料最大干密度i%设计灰剂量计算的石灰数量后，再乘以1.2左右的一个系数后作为应掺加的消石灰用量，而施工单位则不 能接受，这也是争议之一。2建立客观、真实的验收曲线：测定石灰剂量的方法，根据现行的公路工程无机结合料稳定材料试验规程(JTJ057-94)主 要有两种测定方法，一是EDTA滴定法(T0809-94)，二是钙电极法(T0810-94)。根据工地试验室 条件，一般均采用EDTA滴定法，其工作顺序为：(1) 用标准混合料制作悬浮液；(2) 用EDTA标准液滴定标准悬浮液至纯蓝色为终点，记录滴定液的消耗量；(3) 用标准混合料的石灰灰剂量为横坐标，用对应EDTA消耗量为纵坐标，建立标准曲线(也称工作曲线）；（4）将现场试样制备悬浮液，再用EDTA标准液滴定，记录滴定液消耗量；（5）根据上述消耗量，对应标准曲线上的石灰剂量即为所测试样的石灰剂量。但目前大部分工地试验室均采用新拌灰土的标准混合料来制备标准曲线（又称工作曲线），这 与日常的工程施工方法并不完全对应，对于必须一次拌和成型的石灰稳定土和一次拌和的掺灰土基 本可以真实地反映掺灰剂量（注：为掺灰剂量），但对于场拌法和二次拌和法来讲，该种方法制订 的标准曲线则不能完全真实地反映掺灰剂量，从而也不能真实地查出最大干密度，从而导致很难正 确地评定混合料的压实度，在实际施工中经常发生承包人与监理、建设单位的争论，因此建议根据 不同的施工工艺建立不同的EDTA标准曲线： 上述的用新拌掺灰土标准混合料来制备的标准曲线适用于一次路拌成型的石灰稳定土和一次 路拌成型的掺灰土，是每个工地试验室必须做的验收标准曲线之一； EDTA滴定法标准衰减曲线，适用于二次掺灰的掺灰土的灰剂量滴定（该施工方法的要点是： 在取土坑第一次掺入2-4%左右预定剂量的生石灰，闷料一段时间后，再以路拌形式掺入其余的消石 灰拌和成型）具体制作方法为：a. 第一次掺入2-4%的生石灰闷料，生石灰采用块灰碾碎并通过2.5mm筛的生石灰粉（具体掺灰 剂量可根据不同土质、取土坑土的天然含水量，结合施工工艺并与监理协商确定）；b. 待闷料一段时间后（一般为7天左右），再掺入剩余剂量的消石灰后滴定标准曲线；c. 注意事项：第一次掺灰闷料含水量宜高出最佳含水量2-3个百分点；需采用保湿养生；综上所述，只有采用室内接近现场施工方法的试验方法，才能正确客观地反映掺灰处理土的灰 剂量，有效地体现其真实压实度。3施工过程中灰剂量的控制：目前常用的石灰土主要有两种，一般把路面底基层的石灰土称之为石灰稳定土，而把路基填筑 的石灰土称之为掺灰处理土。其根本区别在于石灰稳定土作为路面底基层有强度指标的要求，因此 设计灰剂量一般均为12%左右，而路基掺灰土掺灰量较少，一般为4%-8%，其目的一是降低土的含水 量缩短工期，二是降低土的塑性指数（砂化），以利施工粉碎，其主要的指标是压实度的要求，不 同的灰剂量对应不同的最大干密度，因此可以看出灰剂量对石灰土质量的影响较大，尤其对石灰稳 定土的强度起着至关重要的作用，如何控制好施工过程中的灰剂量，确保石灰土的施工质量，合理 地节约工程成本，施工中应注意以下方面：（1）关于石灰用量是按生石灰计算还是按消石灰计算方面，若监理和建设单位无明确要求，则 针对不同部位的石灰土，采取不同的算法；a. 对于路基中96区以下的掺灰处理土，掺灰的主要目的是降低土的天然含水量，对粘性土起到 砂化作用，因此石灰按m=vXp干Xi%/1.2计算后掺入生石灰或生石灰粉，或按m=vXp干Xi%掺 入消石灰，同时可以根据土的天然含水量情况酌情控制掺灰数量，在确保达到降低含水量，缩短工 程工期、易于粉碎的目的情况下，节约工程成本；b. 对于96区石灰土和石灰土底基层，由于已处于汽车荷载的作用区内，为保证其具备设计的强 度，石灰用量至少按m=vXp干Xi%计算的消石灰用量添加，土质不好时应酌情按乘以一定的系数 计算用量添加，但当设计灰剂量较高（超过12%）且土质较好，在室内无侧限试验保证的前提下， 可酌情减少石灰用量，切记必须在确保工程质量的前提下。在当设计文件有明确要求石灰用量为生 石灰用量时，则应按m=vXp干Xi%加入生石灰或m=vXp干Xi%/1.2加入消石灰。（2）把好石灰原材料关。石灰质量的好坏不仅影响工程质量，对工程成本也有着重大影响，根 据规范规定的钙质生石灰分级范围：序号钙质生石灰等级有效钙镁含量1I级石灰370%2II级石灰380%3I级石灰385%一般的工程均要求使用III级及以上石灰，而在工地试验室进行标准曲线的试验中，使用石灰为 刚刚达到III级的石灰，因此可以看出，在工程施工中若采用等级较高的石灰，则达到同样的灰剂量 需要的掺灰量则可以减少，实际掺灰量的减少，造成混合料中土颗粒含量大，石灰颗粒含量小，真 实的最大干密度大于试验确定的最大干密度，压实度容易过关，对96区和12%石灰土尤其重要。但 应注意，不能因为该因素即减少碾压遍数，碾压依然需按照成熟的施工工艺认真碾压，以保证工程 质量。所以在施工中，宁可单价稍高一点，也需等级较高的石灰，且石灰进场前必须先进行检验，达 到要求后方可上场，取样时必须具备代表性，切忌均取块灰作有效含量试验。且石灰消解时间不宜 过长，先进先用，合理计划，即用到新解石灰，又不断料，防止有效含量流失。（3）采用场拌法和二次拌和法施工时，首先要合理安排工作计划，根据工程需要和天气预报情 况进行取土坑区闷料，且必须先闷先用，边用边闷，闷灰时，先将取土区略加平整，根据取土区取 土深度和拟掺灰剂量计算好石灰用量，将生石灰均匀摊铺于取土区上，先用挖机取土翻拌，挖机翻 拌时，不要一挖一斗，石灰与土块分离，应每次挖30cm厚度左右，从取土底部逐渐上挖，让土大致 松散地流入斗中，同时石灰也流入斗中，起到一定的拌和作用。然后挖机转身撒料于土堆上，起到 二次拌和作用，挖机第一次翻拌打堆后，再用推土机翻堆二至三次，以均匀闷灰，最后用挖机拍实 表面，堆放于高于原地面、排水通畅地带。4结语灰剂量作为影响路基和路面底基层质量的一大因素，越来越受到施工人员的重视，只要我们从 标准试验、原材料质量、施工工艺、计划安排等方面从严把关，减少施工中灰剂量损失，建立正确 的验收标准、确保原材料质量优良，则在保证工程质量的前提下，会大大降低工程成本。