分析二灰穩(wěn)定土底基層配合比設計及使用特性

張小平

(山西路橋集團試驗檢測中心有限公司，山西 太原 030000)

1 配合比設計

首先在試驗室對二灰土不同材料所占比例進行確定，在試驗過程中，通常使其中一組材料的實際用量保持不變，對另外兩種材料各自比例進行調整，根據(jù)試驗結果，石灰使用量由8%增加至14%后，強度明顯增加，尤其是早期強度，而增加至大于14%后，強度增加不明顯。當粉煤灰實際用量增加時，強度也明顯增加，尤其是后期強度，而在用量達到45%以后，強度不增反降。

試驗配合比應嚴格遵守經(jīng)濟合理基本原則，同時早期強度應較高，而且方便施工，結合相關規(guī)范提出的要求，應將比例控制在以下范圍內(nèi)：石灰∶粉煤灰∶土=8～12∶30～40∶48～62，對于施工配合比，可以在試驗配合比基礎上進行適當調整，以此確定最佳配合比。

只有當土體達到合適密實度時，才可以具有良好抵抗外力作用的能力，為了使二灰土具備一定強度與變形特性，應達到要求的壓實度，而壓實度主要和二灰土實際含水量有關。最佳含水量因粉煤灰的不斷增加而變大，而最大干密度則完全相反。當粉煤灰實際含量明顯增加時，其最大干密度需要的含水量隨之增加，即伴隨粉煤灰含量不斷增加，想要達到一致的干密度，實際含水量能在相對較大的范圍內(nèi)發(fā)生變化，這對二灰土施工是比較有利的。

在濕陷性黃土當中添加適量石灰與粉煤灰之后，能增加土體強度，降低孔隙率，減小壓縮性和濕陷性。通過試驗可知，二灰土實際壓縮模量超過20 MPa，屬于低壓縮性材料。初期三種配合比的二灰土壓實模量大體一致，但伴隨齡期不斷增加，1∶3∶6的二灰土壓縮模量變大，具有良好壓縮性。

因粉煤灰具有緩凝特點，其表面能相對較低，不溶于水，所以會使二灰土中火山灰反應速度減慢，減少凝膠物的實際數(shù)量，伴隨齡期不斷增加，溶液通過間隙不斷向內(nèi)滲透，促使火山灰反應持續(xù)進行，使凝膠物質數(shù)量明顯增加，對顆粒之間的孔隙予以填充，使整個結構達到緊密。根據(jù)試驗結果可知，不同配合比的二灰土，其滲透系數(shù)都伴隨粉煤灰含量不斷增加而變大，同時伴隨齡期不斷增長，滲透系數(shù)降低，這說明無論配合比如何，二灰土均為低滲透性材料。

對土體材料而言，抗剪強度為重要力學指標之一，同時也是決定不同成分實際劑量水平的主要因素。各配合比條件下的二灰土，其C值和φ值都伴隨齡期不斷增加而明顯變大，但相比之下1∶3∶6的二灰土，其增長趨勢比較明顯，在后期有更大的C值和φ值；而1∶4∶5的二灰土，其強度最低，具有一定脆性，施工中很容易產(chǎn)生裂縫；1∶2∶7的二灰土，其塑性變形能力相對較強，但強度并不是最佳。1∶3∶6的二灰土，其抗剪強度最高，當齡期為50 d時，其抗剪強度能達到3.2 MPa，同時伴隨齡期進一步增加，抗剪強度繼續(xù)增加，在此基礎上，還表現(xiàn)出一定塑性變形能力，可很好的滿足地基強度方面的要求?；诖?，通過綜合考慮，建議選擇該配合比的二灰土。

通過上述分析可知，二灰土自身有良好的擊實特性，同時伴隨齡期的不斷增加，二灰土抗?jié)B能力變強，壓縮性明顯降低，強度增長速度很快。對于不同配合比的二灰土，以1∶3∶6的綜合性能為最佳，表現(xiàn)在以下幾個方面：壓縮性低、滲透性低、抗剪強度高，且伴隨齡期的增長，提高趨勢越來越明顯。

2 使用特性

明確二灰土底基層的使用特性對保證底基層施工順利完成和施工質量有重要作用與意義，對此必須引起相關施工人員的高度重視。在二灰土成型以后，盡管早期強度相對較低，在環(huán)境氣溫很高的情況下，比如夏季的7 d齡期強度在0.6～0.8 MPa范圍內(nèi)，而在春、秋兩季，其7 d齡期強度在0.5 MPa左右，后期強度將更高，30 d齡期強度為1.7～2.0 MPa，60 d齡期強度可以達到3 MPa，之后強度還會進一步增加。可見，二灰土是強度較高的路面底基層結構層。

在二灰土成型之后，需要進行連續(xù)養(yǎng)護，使其強度得以不斷增高，直到形成完整的整體，這主要和不同離子之間的物化反應有關，最終可形成一個團粒較大的結晶體，強度很大；此外則是壓實作用，將二灰土攤鋪平整后，對其進行碾壓，促使二灰土變成一個緊密且完整的整體?？梢姡彝猎诮?jīng)過碾壓后，可形成一個良好整體，即具有一定的整體性。

因二灰土中發(fā)生物化反應，會形成結構致密的整體，積水很難滲透，并且由于化學反應時會放出一定的熱量，導致在溫度相對較低的情況下對二灰土進行施工時強度依然明顯增加。以某高速公路工程為例，其在三月份的中旬進行二灰土施工，經(jīng)現(xiàn)場檢測，基層7 d齡期強度可以達到0.4 MPa以上，這在很大程度上說明了二灰土具有一定抗低溫的能力。

二灰土強度增加速度相對較慢的主要原因為內(nèi)部物化反應速度慢，在這種情況下，可以為混合料的拌和、攤鋪和碾壓提供較長的時間，相對于水泥穩(wěn)定土，無需在水泥的初凝時間以內(nèi)完成拌和、攤鋪和碾壓施工，水泥穩(wěn)定土從拌和開始到碾壓完成的時間通常不能超過4～5 h，但二灰土在1～2 d內(nèi)完成即可，二灰土基層的整體強度不會因為施工不及時而受到影響?；诖?，施工過程中受到包含雨水、設備和施工人員等因素的實際影響程度較小，所以二灰土施工比較容易與方便，值得大范圍推廣應用。

在強度指標完全相同的條件下，當結構層的厚度為20 cm時，二灰土材料費用比水泥穩(wěn)定土少0.4～0.8元/m2。另外，采用二灰土基層還能對工業(yè)生產(chǎn)廢料進行回收再利用，減少對環(huán)境造成的污染。

二灰土底基層施工工藝主要包含以下幾道工序施工準備、含水量控制、測量放樣、整平初壓、卸料、拌和、攤鋪、碾壓和養(yǎng)生，每一道工序都決定了整個底基層的施工質量，同時不同工序之間應緊密銜接，確保施工順利完成，達到預期的質量要求。另外，在二灰土底基層施工完成后，還應進行嚴格的質量評定，這主要是為了真實反映出底基層的質量狀況，在連續(xù)養(yǎng)生時間達到7 d后，需采用鉆孔取芯的方法檢驗確定底基層結構抗壓強度，以此確定實測抗壓強度能否達到設計要求，一般情況下底基層結構抗壓強度的設計值為不小于0.60 MPa。

3 結 語

綜上所述，二灰土是一種常用的路面底基層材料，在很多公路工程當中都有廣泛應用。在采用二灰土底基層時，做好配合比設計至關重要，在很大程度上決定了底基層質量能否達到要求，同時還應明確使用特性，只有這樣才能為公路工程的二灰土底基層施工提供技術支撐，進而從根本上保證施工質量。