影響石灰土質(zhì)量的因素分析及其對策論文
摘 要:近年來(lái),隨著(zhù)我省高速公路的迅速發(fā)展,石灰穩定土結構得到廣泛的應用。就如何控制石灰土施工質(zhì)量,從形成石灰土強度的內因和外因條件論述對石灰土質(zhì)量的影響及其對策。
關(guān)鍵詞:影響;石灰土;質(zhì)量;分析;對策
1 組成材料對石灰土質(zhì)量的影響及對策
1.1 土質(zhì)
。1)土的塑性指數。
部頒《公路路面基層施工技術(shù)規范》(JTJ034-2000)中規定:塑性指數15~20的粘性土以及含有一定數量的粘性土的中粒土和粗粒土均適宜于用石灰穩定。這種穩定土易于粉碎,便于碾壓成型,施工和使用效果都很好。我省分布著(zhù)粘性土、亞粘土、砂性土、亞砂土和砂土等多種不同類(lèi)型的土質(zhì)。為了保證工程質(zhì)量,對所采用的土源既要考慮到符合規范指標和強度要求,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。對不同的區域、不同的土質(zhì),通過(guò)技術(shù)處理的手段,使其滿(mǎn)足灰土層施工的指標要求。
。2)土的顆粒。
在施工中,土粒應盡可能粉碎,越細越好,土塊最大尺寸不應大于15mm。有資料顯示,在相同條件下,灰土顆粒粒徑0.5mm,無(wú)側限抗壓強度為4.3Mpa,灰土顆粒粒徑1.0mm,無(wú)側限抗壓強度為1.0Mpa。不難看出,灰土強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大于0.8%,腐植質(zhì)含量不應大于10%,且不得有雜草、樹(shù)根等異物。因為有機質(zhì)一般呈酸性,使土的PH值降低。另外,有機質(zhì)本身水穩性較差,遇水劇烈膨脹,致使土體強度降低。
1.2 石灰質(zhì)量與品種
。1)石灰質(zhì)量對石灰土強度影響很大。石灰應符合《公路路面基層施工技術(shù)規范》中Ⅲ級以上石灰的技術(shù)指標。在施工中應盡量選用等級高的石灰。
。2)石灰的存放時(shí)間對石灰的質(zhì)量有極大的影響。石灰隨著(zhù)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(cháng)期無(wú)覆蓋堆放,其質(zhì)量會(huì )降低到等外石灰。石灰土強度的形成主要是石灰與細粒土的相互作用。而在這種相互作用中,離子交換是石灰土初期強度形成的主要原因,碳酸化反應是石灰土后期強度增長(cháng)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度的石灰土的。
。3)消解石灰的質(zhì)量對石灰土強度有著(zhù)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生過(guò)程中,未充分消解的石灰塊遇水繼續消解,引起局部爆裂崩解,造成灰土層裂縫、松散而破壞,影響灰土層的強度和平整度。
2 配合比對石灰土質(zhì)量的影響及對策
。1)石灰劑量。
石灰劑量對石灰土強度的影響較為顯著(zhù)。石灰劑量較低時(shí)(3~4%),石灰主要起穩定作用。隨著(zhù)石灰劑量的增加石灰土的強度和水穩性也顯著(zhù)提高,石灰主要起加固作用。但當劑量超過(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,將導致石灰土的強度下降。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(mǎn)足石灰土形成強度的需要;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。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)試驗才能得到。當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。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 )影響石灰土可能達到的密度和強度,又會(huì )明顯增大石灰土的干縮性,使結構層產(chǎn)生干縮裂縫。含水量過(guò)小,也會(huì )影響石灰土可能達到的密度和強度。
3 施工過(guò)程對石灰土質(zhì)量的影響及對策
石灰土施工的主要工序為灰土拌和、整形和碾壓。因各施工單位的技術(shù)力量、施工工藝、機械設備以及管理水平不一致,其施工過(guò)程對石灰土質(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,明顯減弱路面整體抵抗行車(chē)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進(jìn)行攤鋪和整形。此時(shí)平地機操作手的經(jīng)驗和技術(shù)水平對平整度至關(guān)重要。如果操作手技術(shù)不熟練,平地機反復刮平和碾壓,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,應適當灑水后再碾壓。碾壓時(shí),按先輕后重的原則,直線(xiàn)段由兩側向中間壓,曲線(xiàn)段由內側向外側壓。橫向碾壓后輪應重疊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)度達到規范要求為止。
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(zhù)的技術(shù)經(jīng)濟效果。實(shí)踐證明,灰土密實(shí)度每增減1%,石灰土強度可增減5~8%左右,而且密實(shí)的灰土抗凍性、水穩性較好,縮裂現象也叫少。
4 養生過(guò)程對石灰土質(zhì)量的影響及對策
石灰土是一種水硬性材料,其強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,使其盡早成型。石灰至少要有7d以上的養生期,并保持一定濕度。但石灰土表層不應過(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,覆蓋潮砂或土養生效果較好且又經(jīng)濟,同時(shí)又能起到封閉交通的作用。
養生期間封閉交通,防止行車(chē)破壞表層外形和整體性能。但養生后期,一定而不過(guò)量的行車(chē)碾壓對于石灰的強度形成是有利的,一方面,碾壓可使石灰土的密度進(jìn)一步提高,從而提高強度,另一方面,隨著(zhù)密實(shí)度的增加及行車(chē)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)反應的進(jìn)行。石灰土養生期結束以后,應及時(shí)進(jìn)行上一層次的施工,不能長(cháng)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度。
5 石灰土的主要外觀(guān)質(zhì)量問(wèn)題及處理措施
石灰土的主要外觀(guān)質(zhì)量問(wèn)題有三點(diǎn):一是“起皮”現象,二是“裂縫”現象,三是“彈簧”現象。
。1)灰土表面“起皮”主要有下面幾個(gè)原因:
、偻恋乃苄灾笖灯,不易碾壓成型;②整平時(shí)有“薄層貼補”現象;
、勰雺簳r(shí)混合料的含水量不均勻;
、苣雺簳r(shí)壓路機的行走方向、行走速度控制不好。
針對上述原因,采取下列措施:
、偌訌娡恋乃苄灾笖禍y試,不符合要求的土可進(jìn)行摻配,使其塑性指數不低于10;
、谡螘r(shí),無(wú)論是掛線(xiàn)還是埋磚,一次定位;
、劭刂苹旌狭虾柯源笥谧罴押0.5~1%;
、苷{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:
、倌雺夯蚧旌狭虾科;
、谕恋恼承暂^大;
、凼覄┝科呋蚴褂昧讼獠怀浞值氖。
對于上述問(wèn)題,可采取下列措施解決:
、倏刂茐簩(shí)含水量;
、诟纳仆临|(zhì),降低土的塑性指數至20以?xún),可采用粘性較小的土,或在粘性土中摻配砂性土或粉煤灰;
、厶岣呤屹|(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”現象,主要有兩方面原因:一是下承層不合要求,強度不足;二是灰土混合料含水量過(guò)大。對于“彈簧”現象一經(jīng)出現,立即處理。有些路基驗收后有較長(cháng)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。對于因灰土混合料中含水量不均勻而出現的“彈簧”現象,應立即挖除、換填、重新壓實(shí)。
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