二灰稳定混合料强度影响要素分析

论文导读：二灰稳定碎石基层比水泥稳定碎石造价低、易于施工，具有良好的力学性能、板体性、水稳性和抗冻性，干缩、冷缩造成的裂缝又不及水泥稳定碎石明显，所以交通量不大的次高等级公路和一些市政工程中还普遍应用。如何提高二灰稳定碎石基层的强度，一直是同行们面临的课题。本文分别从原材料、配合比、拌和、摊铺、养生等各个方面对影响二灰稳定碎石混合料强度的要素进行了研究分析。
关键词：强度，因素

 

随着近几年我国高等级公路质量的不断提高，二灰稳定碎石基层已不在被广泛应用。但由于它比水泥稳定碎石造价低、易于施工，具有良好的力学性能、板体性、水稳性和抗冻性，干缩、冷缩造成的裂缝又不及水泥稳定碎石明显，所以交通量不大的次高等级公路和一些市政工程中还普遍应用。如何提高二灰稳定碎石基层的强度，一直是同行们面临的课题。我们经过多次请教专家，结合以往几年的施工经验以及在市政工程中的应用情况，主要从原材料、配合比、拌和、摊铺养生等各个方面进行了分析研究。

（—）原材料

1）石灰

用于二灰稳定碎石基层的石灰必须符合Ⅲ级消石灰或Ⅲ级生石灰以上的技术标准，应尽量缩短石灰存放时间，石灰如果存放时间过长，特别是在没有覆盖的情况下，其有效氧化钙和氧化镁的含量大大降低，原先质量符合Ⅲ级的石灰可能变成等外石灰，这样就大大降低了混合料的强度形成和稳定性。下列几组数据就充分验证了这一点。

因此石灰不应堆放时间过长，并用蓬布覆盖，并防风吹日晒、雨淋。生石灰在使用前必须充分消解，至少闷放7d 后再使用。使用消解不充分的和没有闷放的石灰，碾压完成后，在养生期间，未充分消解的石灰可能继续吸水消解会引起局部膨胀、鼓包，影响稳定层的强度和平整度，从而进一步影响沥青面层引起破坏另外。另外，消解后的石灰应保持一定的湿度，不得产生飞扬，也不能过湿成团，如含水量过大，喂料斗就不可能均匀准确地喂料，影响石灰剂量，基层强度就无法保证。通过试验杂质含量在10﹪左右的一吨生石灰大约需要800～900公斤的水。如果消解后的石灰杂质含量过大，还要过1㎝左右的筛，以保证施工中的石灰剂量。

2）粉煤灰

粉煤灰是火力发电厂燃烧煤粉产生的工业废渣，它的成份是二氧化硅（SiO2）、三氧化二铝（AL2O3）和三氧化二铁（Fe2O3）。用于二灰稳定碎石基层时要求它的总含量应大于70%，烧火量不应超过20%，烧火量过大将会明显降低混合料的强度。粉煤灰的含水量不应过大。如果过大，粉煤灰颗粒（粒经大部分在0.01～0.1之间）会凝聚成团，拌和时不易通过下料斗的开口，影响施工生产配合比和拌合机的产量，从而影响混和料的强度。比如2003年在常熟市政工程中，进到场的粉煤灰含水量大都超过40%，摊铺完的二灰稳定碎石混合料压完后呈弹簧现象，3d-4d强度无法形成，后来我们采取向粉煤灰中掺生石灰（大约3︰1的比例），然后再闷放3d-5d来充分吸湿粉煤灰中的水分，这样既保证施工的顺利进行，又促进了混合料强度的早期形成。

混合料中的粉煤灰用量多，虽然能够提高它的后期强度，但对压实度有一定的影响，使施工干密度变小，压实度不易达到，而且表面在湿度降低时形成一层松软的薄层，影响了表面强度和平整度。施工中石灰与粉煤灰的比例一般为1︰2～1：3

3）石料

二灰碎石基层中，石料单个颗粒的最大粒径不应大于31.5mm，并且要有单个的连续级配，压碎值、含泥量、针片状都要符合要求。细集料中粒径小于0.075mm的颗粒含量不宜太多否则影响混合料的强度。

（二）配合比

石灰、粉煤灰与集料之比一般为20：80，在这种混合料中，集料能够形成骨架，石灰和粉煤灰能填充到骨架的空隙中，在最佳含水量的作用下，把粗集料与细集料紧紧地粘结在一起，形成密实的整体结构，具有足够的强度。试验证明，在保证混合料合成级配的情况下适当增加粗集料用量，混合料的强度明显增加。下面的数据就能充分说明这一点。一种是在规范级配中值的上方，一种是在中值附近，一种是在规范级配中值的下方，这三种级配，我们均采用8%的石灰、12%粉煤灰用量分别进行试验路段摊铺，并采用相同的施工工艺和养生措施。7d后取芯发现级配偏粗的强度最大、中值附近次之。

（三）拌和

只有全部材料充分拌和后，用石灰粉煤灰稳定才能达到最大的效果，拌和不均匀会导致以下3个方面的结果：①水分渗透不均匀，导致强度的不均匀；②拌和不均匀，导致石灰粉煤灰分布不均匀；③浪费石灰粉煤灰。拌和时，要严格按照设计配合比进行拌和，并且设有专人看管各个喂料斗，以免原材料含水量过大时影响喂料斗的准确性。混合料的含水量应根据当天的天气情况略大于最佳含水量，使混合料摊铺完碾压时的含水量接近最佳值，有利于混合料压实度满足要求和强度更好的形成。拌和要均匀，特别要注意粗、细集料“窝”现象的发生。粗集料“窝”不能形成密实连续的整体，强度无法形成，细集料‘窝“形不成骨架，养生不及时易产生干缩裂缝。所以给运输车装料时要分三次，先装车前再装车尾最后装车的中间。由于二灰稳定混合料是一种缓凝材料，堆放时间稍长，对压实度和强度影响不大，但堆放时间过长也会有一定的影响。所以拌成的混合料堆放时间不应超过一天，最好当天拌成的混合料当天摊铺完。

（四）摊铺

现在有些施工单位常用结构性能并不很完善的摊铺机用来摊铺二灰混合料，很难把运输车装料和向摊铺机内倒料时造成粗集料离析现象处理好。因此在摊铺混合料时，后面设一个3～5人的小组专门消除粗、细集料离析现象，对于粗集料“窝”和粗集料“带”应均匀地补撒细集料来填充粗集料的空隙。对细集料“窝”应补撒粗集料使它形成密实的骨架结构，特别是摊铺机的两边更容易发生粗集料“窝”现象，应采用立方木的方法进行施工，后面再设专人专门进行处理粗集料‘窝“，这样既节约混合料，又防止碾压时的塌肩，更有利于混合料强度的早期形成。

（五）养生

适当的条件（水分、温度和时间）对石灰粉煤灰粒料混合料的养生十分重要，即使有好的混合料设计，但如果没有适当的养生条件，也不会产生满意的使用效果。二灰稳定混合料基层一般在碾压完成后第二天开始养生，每天洒水的次数应根据天气情况而定，表面始终应保持一定的湿度，不能过湿或忽干忽湿。第一次开始洒水，应用低压力进行喷水，防止破坏混和料刚刚形成的早期强度，养生期间除洒水车外，应禁止任何车辆行驶。养生温度影响二灰混合料的强度非常明显，养生温度越高，强度越高。下面数据就说明了温度和强度之间的关系。

根据施工的需要，制备相应灰剂量随时间变化的衰减曲线，以便于施工工程中石灰剂量检测时，有相对更加合理的参照标准，确保现场检测的灰剂量符合实际掺灰量。在压实度检测过程中，由于取样的时间不同，灰剂量滴定就不一样，因而确定的最大干密度也就不一样。时间越长，滴定出的灰剂量越低，取用的最大干密度越大，从而反映出的路基压实度越小。因此，压实度要及时检测，或者按照天数衰减度来检测。