探讨如何控制二灰碎石路面基层强度

摘要：随着科技的不断进步，目前各类公路的基层以及底基层已经非常普遍是用的二灰碎石。本文主要是根据笔者根据个人的工作经验及积累丰富的知识从原材料，拌和以及施工和养护等等方面入手。主要分析了会直接影响二灰碎石强度的相关因素，并通过个人丰富的知识总结出了加强二灰碎石路面基层强度的措施。

关键词：质量控制；二灰碎石；路面基层；强度；原材料；养护

二灰碎石通过自身的特点——即半刚性材料，同时又以其整体性虽、承载力高、以及水稳性好等优点，近些年不断地被作为高等级公路的基层及底基层，得到了不断地广泛的应用，目前在我国的高等级公路修筑中，普遍用的是二灰碎石，但是由于半刚性基层固有的缺陷，例如容易出现收缩裂缝，反射到路面后就会严重影响路面的耐久性，造成路面迅速破坏。

1、原材料的因素

我们在施工过程中，所用的二灰碎石——即用石灰、粉煤灰以及级配碎石组成的半刚性路面材料。有的时候我们会为了提高二灰碎石的早期强度，会在施工时在二灰碎石中掺入少量的水泥。合格的原材料是二灰碎石强度的基本保证，主要影响因素有以下几个。

1.1石灰

在我们使用二灰碎石作为基层的过程当中，通常情况下我们使用的石灰基本上都是生石灰或消石灰。其有效成分主要是氧化钙和氧化镁。石灰的质量在二灰碎石中对强度和质量起到关键性的作用，所以对石灰的检测要求为石灰中的有效钙镁含量必须达到CJJ1-2008《城镇道路工程施工与质量验收规范》中规定的三级灰以上 。这样规定的主要目的是为了防止石灰等级过低，通过增加石灰的用量来使强度满足要求，这样就会使工程造价显著增加。更严重的是石灰比例过大，基层的抗裂性能将严重降低。石灰的熟化也是施工单位在基层施工中必不可少的一个环节在CaO变为Ca（OH）2的过程中，要正确控制加水量和加水速度，使消解后的熟石灰不能因为水量太少没有完全水化，造成鼓包的严重质量事故，也不能因为水量太多使熟石灰粘结成团。实际施工中一般采用提前消解、打堆焖料、覆盖、过筛的办法来保证石灰的质量。

1.2粉煤灰

粉煤灰是大型发电厂在发电过程中，磨细煤粉燃烧后形成的颗粒。其质量主要取决于SiO2，Al2O3和 Fe2O3的总量以及烧失量、粉煤灰颗粒的细度及三氧化硫的含量。粉煤灰的质量要求应满足CJJ1-2008《城镇道路工程施工与质量验收规范》中的规定。SiO2，Al2O3和 Fe2O2的总量应大于70%；粉煤灰的烧失量表示粉煤灰中含碳量的大小，烧失量大即含碳量大，表示燃烧不充分，粉煤灰的活性降低，所以烧失量不应超过10%；粉煤灰颗粒粗细程度直接影响与石灰混合反应生成物的数量，颗粒愈细，粉煤灰的活性愈强，混合料的抗压强度也愈大，所以通过0.3mm筛孔的颗粒含量应大于 90%，通过0.075 mm 筛孔的颗粒含量应达到 70%以上。粉煤灰中三氧化硫对二灰碎石基层强度也有一定的影响，所以对粉煤灰检测要求三氧化硫的含量不能超过3.5%。

1.3骨料

二灰碎石基层中，骨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。骨料按规范采用压大碎值不大于30%的石灰岩、玄武岩等岩石。

2、二灰碎石的强度形成机理

二灰碎石在压实成型后，是一个由固相、液相和气相组成的体系。其强度来源主要有两方面，一个是由级配碎石组成的骨架，石灰、粉煤灰填充所形成的物理强度。另一个则是由于化学反应所形成的碳化强度，主要有以下三个方面。

2.1石灰的结晶作用

由于水分的蒸发，Ca（OH）2饱和结晶析出，从而形成结晶强度。化学反应式为：

Ca（OH）2+ nH2O = Ca（OH）2·nH2O

2.2火山灰作用

熟石灰与粉煤灰中的 SiO2，Al2O3反应生成水硬性的水化硅酸钙和水化铝酸钙晶体。其反应式为：

xCa（OH）2+ SiO2+ nH2OxCaOH·SiO2（ n +1） H2O

xCa（OH）2+ Al2O3+ nH2OxCaOH·Al2O3（ n +1） H2O

2.3碳酸化作用

Ca（OH）2与空气中的 CO2作用生成碳酸钙，其反应式为：

Ca（OH）2+ CO2= CaCO2+ H2O

3、骨料的级配

在二灰碎石中碎石按规范尽量采用80～85%。混合料中骨料之间不能形成嵌锁作用时，骨料的多少对混合料的强度影响不大。当一定的级配，并有一定的嵌锁作用时，骨料有一最佳含量，若含量过多，相应二灰填充料的数量减少，混合料的整体强度有所下降。对于密实型二灰碎石，骨料的嵌锁作用所形成的摩擦力也是混合料强度的主要构成部分，若级配良好，其骨料的接触面较多，所形成的嵌挤力也较高。所以骨料级配应按规范采用密实型级配。

4、二灰碎石的拌合

对于二灰碎石而言，其混合料的拌和是及其重要的环节，它不单单是决定了成品混合料的各项技术指标是否能达到规定要求，而且又直接决定着摊铺和碾压的工程质量。在这一关键的施工环节中，含水量、含灰量和级配是重要的质量控制项目，保证了这几项指标的合理控制，也就保证了混合料的质量。

4.1含水量

含水量是一个十分重要的技术指标，它是以标准击实试验求得的最佳含水量为标准控制的。混合料的含水量直接决定拌和质量。含水量过高，摊铺后碾压过程中就会发生“弹簧”现象；含水量过低，则混合料在摊铺时容易产生离析现象，压实度也不能达到要求。一般来说，二灰碎石混合料成品在运输和摊铺过程中含水量大概要损失2%。若是晴天施工，拌合的含水量比最佳含水量高 2%，若为阴天，则拌合的含水量与最佳含水量相等或略高即可。

4.2粉煤灰和碎石的用量控制

粉煤灰和级配碎石的用量主要是通过冷料仓上的斗门大小和皮带转速来控制，也就是通过体积来控制质量。对于配料过程来讲，影响体积的因素主要有材料使用前的含水量和原材料的松方干容重，前者影响料仓出料的均匀性，后者影响施工配比的准确性。根据现场拌合经验，一般把粗骨料放在冷料仓的最远处，细骨料放在靠近搅拌锅的地方，目的是为了防止由细骨料引起的皮带跑偏现象。

5、碾压及养护

5.1碾压

对于二灰碎石的强度而言，不管它是早期的强度或者是晚期的强度，都会随着压实度的增加而明显地增加。事实上，压实是二灰碎石形成强度的一个必要条件，当二灰与碎石加水拌和后及时碾压，化学反应可在压实了的混合料中进行。如果不压实或压实度不够，虽然化学反应照常进行，但形不成网络结构，最终不能板结，强度很低，甚至没有强度。由此看来，在二灰碎石施工时，压实度必须达到规范的要求值，否则二灰碎石的强度就不可能达到设计值。

5.2养护

众所周知，对于二灰碎石的养护条件而言，其自然地包括适当的水分、温度和时间，只有这几项条件得到适当的实施，基层的强度才能得以保证。二灰碎石碾压成型后必须及时进行养护，以保证二灰碎石具有适度的水分，以供后续的石灰粉煤灰反应所需的水分条件，而且需要提供Ca（OH）2结晶时的水分和造成粉煤灰玻璃体表面破坏时的液相条件。由于二灰碎石充分反应及强度的增长需要一定的时间，所以养护时间应尽量延长，在一定的时间范围内，二灰碎石的强度随着养护的时间增长而增强，养护期最少需要 7 d 时间。

6、结束语

综合以上所述，我们知道原材料的质量、混合料的配合比以及含水量是影响二灰碎石强度最主要的因素。在石灰的消解过程中要严格控制加水量，做到提前消解、打堆焖料、覆盖、过筛的办法来保证石灰的质量；同时还应严格控制石灰用量，石灰用量过多，容易造成收缩裂缝，过少则影响强度。最后就是在二灰碎石拌合过程中要严格控制级配配比和含水量，含水量太大，容易造成“弹簧”现象，含水量太小则压实度达不到设计值。

参考文献

【1】陈衍起，张忠良. 二灰碎石路面基层施工技术[J]. 交通标准化，2009（ 11） ：63-68.

【2】CJJ1-2008《城镇道路工程施工与质量验收规范》