二灰土路面基层现场试验检测方法分析探讨

摘要 二灰土因其具有强度高、水稳性好、施工方便和有利于环保等优点,在高等级公路底基层中被广泛使用,但是对于二灰土现场检测方法研究较少,特别是灰剂量的控制难度较大,灰剂量的测定。本文介绍了二灰土现场试验检测方法。

关键词 二灰土;现场试验;检测方法;强度

中图分类号 U416文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2010)14-0053-02

0 引言

二灰土是在土中掺入石灰、粉煤灰和水,经拌和、压实和养生后得到的强度符合规定的一种无机材料。其主要优点是强度较高、水稳性较好、抗冲刷性较好、造价低和施工性好。特别是粉煤灰的综合利用有利于我国环保事业的发展,既变废为宝,又减少了环境污染,有很大的社会效益。适宜稳定各种粘性土,特别是塑性指数IP =12-20的亚粘土,同时实践证明其对各种膨胀土有很好的稳定效果。随着对二灰土性能的不断认识,目前已在高等级公路底基基层得到广泛应用。为确保二灰土的施工质量,本文介绍了二灰土现场试验检测方法。

1 灰土的特性

1.1 较高强度

二灰土成型后,虽然早期强度偏低,当气温超过25℃的时,7d无侧限抗压强度能达到0.6~0.8MPa,在10℃~20℃天气,7d无侧限抗压强度能达到0.5MPa左右,但二灰土后期强度高,1个月后强度能达到1.2~2.0 MPa,2个月能达到2.5MPa以上,以后强度还不断慢慢增长,因此二灰土具有较高强度的一种路面结构层。

1.2 整体性好

二灰土成型后,经过一段时间的养护,其强度逐渐增高,最后形成一个有机的整体。

1.3 良好的抗低温能力和水稳定性

因为二灰土的化学反应有放热现象,致使在低温季度施二灰土的强度仍不断增高,同时也是由于二灰土内部的物理化学反应,从而形成致密的整体,雨水不容易渗透。

1.4 造价低,经济效应明显

要达到同样强度指标的二灰土与水泥稳定土造价比较,以10cm厚度为例,其二灰土材料成本较水泥稳定土成本低0.8~1.2元/m2,同时,有效地利用了工业废料,减少了环境污染,对环保起着助进作用。

2 现场试验检测方法

2.1 含水量

含水量测试准确与否,对二灰土的压实度和强度有着较大的影响。二灰土在做标准击实试验和配合比试验时含水量的检测一般用烘干法,而实际施工过程中含水量是用酒精烧干法检测的。为了保证一定精确度,在采用这种试验手段之前,必须用烘干法与烧失量多作几组对比试验,从而确定同一路段、同一级配烧失量,以指导施工。

2.2 混合料灰剂量的检测试验

对二灰类稳定土施工质量监控的任务之一是稳定土中石灰剂量的测定。目前基层施工单位大多仍采用EDTA容量滴定法进行日常石灰剂量的检测。根据规范要求,先在试验室内绘制出石灰剂量标准曲线。然后在要检测灰剂量的土料中选取一定质量具有代表的试样,制备混合料悬浮液,使其pH值为12.5~13.0,然后加入钙红指示剂,使溶液呈玫瑰红色。用EDTA二钠标准液进行滴定,直到溶液变成纯蓝色为止,根据试样的EDTA二钠溶液消耗量在标准曲线上查出所对应的灰剂量。这种方法适用于工地快速测定石灰稳定土中石灰的剂量,并可以检查拌和的均匀性,一般进行一次测定只需10min时间。

规范中给出的EDTA滴定法假设石灰一次性掺加,并假设7d内土中有效氧化钙和氧化镁含量不变,灰剂量检测工作在石灰掺加后7d内完成。将石灰土溶解在氯化钱(NH4C1)水溶液中测出钙离子(Ca2+)的浓度,在标准曲线上查出石灰土中石灰的剂量。但石灰在土中初期主要发生的是上述4种反应中的第一种离子交换反应,而且这种反应几乎是石灰与土一经接触就迅即反应的。石灰浆(Ca(OH)2)中游离的钙离子(Ca2+)同粘土矿物吸附的综合体中的钠离子(Na+)、氢离子(H+)发生离子交换,则游离的石灰钙离子(Ca2+)浓度就减少了。随着时间增长,反应愈趋完善,因而石灰剂量呈衰减趋势。而且,该试验方法的假设有时与工程实际相差较远。EDTA的消耗量与混合料悬浮液中的游离钙离子有关,随着龄期的增长石灰土中的一部分钙离子已经与土中的矿物发生反应,生成新的化合物,因此游离钙离子减少,用初始的EDTA二纳的耗量的标准曲线确定的掺灰量必然下降。从石灰土强度形成机理中分析可以看出,石灰中的Ca2+离子与吸着水膜中的低价阳离子会发生离子交换,随着时间延长,石灰土中游离氧化钙和氧化镁含量减少了,因此在掺灰后不同的时间测定试样所消耗的EDTA量将明显不同,这就是石灰土施工中常会遇到的“灰剂量衰减”现象。

用规范法检测的是土体中游离氧化钙和氧化镁含量,而不是实际掺入的石灰的含量。所谓的灰剂量衰减实际上指的是某一固定含灰量的试样消耗的EDTA量随放置时间延长发生衰减,并不是土中掺入的石灰量随时间发生衰减。为使检测结果能反应工程中实际掺灰的情况,必须事先制定一个跟时间有关的灰剂量标准。

2.3 压实度、强度

压实度和强度是一对统一的指标,7d无侧限抗压强度0.6MPa是指在95%的压实度标准下的结果。用灌砂法检测全层厚的压实度,按规范要求的频率进行检测,对短施工段落进行评定,最少不能少于6个点。压实度不合格的主要原因有:1)施工配合比不准确。这主要和粉煤灰的用量有关,粉煤灰的用量多则二灰土的最大干密度偏小,粉煤灰的用量少则二灰土的最大干密度偏大;2)二灰土的厚度太大,二灰土的下部碾压不密实;3)含水量不均匀。二灰土的表面含水量偏小,造成二灰土表面松散。

3 二灰土施工现场检测方法的局限性

1)理论上的局限性:无论是二灰上的压实度还是无侧限抗压强度,均与混合料的配合比有关。而现有的试验检测方法无法测定混合料的配比。不同比例二灰土的最大密度可在室内确定,但在现场无法区分3种材料的配比,对应的最大密度也就无法确定。压实度、无侧限抗压强度也就无法准确测定,从而导致现场检测指标的测定存在着一定困难。将二灰土的配比视为定值进行检测,这是个理想状态,施工中不可能做到。实际施工中二灰土的配比在发生变化。因此采用惯常的试验检测方法(即拌和后碾压前灰剂量的检测.碾压成型后的压实度的检查、7d无侧限抗压强度试验等)在理论上也存在一定的局限性。

2)实际操作存在的问题:通常在施工中采用打格子布料,控制松铺厚度,这只是粗控。在拌和后碾压前进行灰剂量、含水量的检测,合格后进行无侧限抗压强度试件的制取、碾压。按相同工艺、设备碾压遍数、速度等进行碾压,有的路段压实度达不到要求,而灰剂量及在规定压实度条件下的7d无侧限抗压强度均满足规范要求。相反,有的路段压实度检测却超密。具体原因是:超密路段检测的灰剂量基本正常,但粉煤灰偏少,被部分石灰和土所取代,而石灰和土的密度要比粉煤灰大得多,此时的实际最大干密度要比标准的最大干密度大,因此套用标准的最大干密度进行压实度控制会比实际的大,施工中很容易达到规定的压实度,却使实测压实度失真,不能真实地体现结构层的整体质量。

4 结论

现场质量检测试验是施工工程质量重要判断依据,为保证工程质量,检测试验应在严格执行现行试验规范的前提下,对具体操作做进一步的细化分析,排除试验过程中可能存在的不良影响因素,确保试验数据的公正科学。

参考文献

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[2]李栋国.长春地区石灰、二灰稳定细粒土配比试验和施工控制的研究[D].吉林:吉林大学硕士论文.