[二灰土的强度形成机理及施工方法研究] 二灰土稳定土强度形成原理

时间:2019-02-07 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

  摘要:本文对二灰土的强度形成进行了阐述,从拌和、摊铺、碾压、养生等多方面阐述了施工质量控制,探讨了表层起皮、弹簧、裂缝方面,并提出了具体的控制措施。   关键词:二灰土;施工;质量控制
  Abstract: in this paper the strength of the two dust formation were introduced, from mixing, spreading and rolling, health and other aspects of the construction quality control, this paper discusses the surface peeling, spring, crack, and puts forward the specific control measures.
  Keywords: two dust; The construction; Quality control
  
  中图分类号:TH135文献标识码:A 文章编号:
  0引言
  由于无机结合料稳定材料的刚度介于柔性路面材料和刚性路面材料之间,常称无机结合料为半刚性基层材料。以此修筑的基层或底基层称为半刚性基层。半刚性基层有其自身特点和优势,如强度高、板体性好、取材方便等。广泛应用与公路建设中,而且将来很长一段时间任将使用于我国公路建设中。二灰土作为半刚性材料的主要材料之一,本文阐述了二灰土强度形成机理,及施工应注意的问题。
  1 强度形成原理
  二灰土由石灰、粉煤灰、及土组成,其强度主要由石灰和粉煤灰形成。二灰土混合加水之后,发生一系列变化:
  1.1离子交换作用
  石灰是一种强电解质,在土加入石灰和水后,石灰在溶液中电离出来的钙离子(Ca2+)就与土中的钠、氢、钾离子产生交换作用,原来的钠(钾)土变成钙土,土颗粒表面所吸附的离子由一价变成二价,减少了土颗粒表面吸附水膜的厚度,使土颗粒相互之间更为接近,分子引力随着增加,许多单个土粒聚成小团粒,组成一个稳定结构。
  1.2结晶作用
  在石灰土中只有一部分熟石灰Ca(OH)2进行离子交换作用,绝大部分饱和的Ca(OH)2自行结晶。熟石灰与水作用生成熟石灰结晶网格,其化学反应式为:
  Ca(OH)2+nH2O→Ca(OH)2•nH2O
  1.3火山灰作用
  熟石灰的游离Ca2+与土中的活性氧化硅SiO2和氧化铝Al2O3作用生成含水的硅酸钙和铝酸钙的化学反应就是火山灰作用,其反应式为:
  x Ca(OH)2+ SiO2+nH2O→xCaO•SiO2(n+1)H2O
  x Ca(OH)2+ Al2O3+ nH2O→xCaO•Al2O3(n+1)H2O
  上述所形成的熟石灰结晶网格和含水的硅酸钙和铝酸钙都是胶凝物质,它具有水硬性并能在固体和水两相环境下发生硬化。这些胶凝物质在土微粒团外围形成一层稳定保护膜,填充颗粒空隙,使颗粒间产生结合料,减少了颗粒间的空隙与透水性,同时提高密实度,这是石灰土获得强度和水稳性的基本原因,但这种作用比较缓慢。
  1.4酸化作用
  在土中的Ca(OH)2与空气中的二氧化碳作用,其化学反应式为:
  Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O
  CaCO3是坚硬的结晶体,它和其生成的复杂盐类把土粒胶结起来,从而大大提高了土的强度和整体性。
  2施工控制
  二灰土的拌和包括路拌和厂拌两种方法。厂拌其配合比、含水量、均匀度容易控制。厂拌主要注意土质不能过湿,防止形成大团粒而影响搅拌,如有这种情况,先将土方塑化处理,使之砂化,颗粒变细,便于拌合。
  路拌施工石灰土的流程按下列进行:准备下承层→施工放样→备料、摊铺土→洒水闷料→整平和轻压→卸置和摊铺石灰→拌和与洒水→整形→碾压→接缝和调头处的处理→养生。
  2.1备料
  对于塑性指数小于15的粘性土,机械拌和时,可视土质和机械性能确定是否需要过筛。人工拌和时,应筛除15mm以上的土块。生石灰块莹在使用前7~10d充分消解。消解后的石灰应保持一定的湿度,不得产生扬尘,也不可过湿成团。
  2.2卸置和摊铺石灰
  按计算所得的每车石灰的纵横间距,用石灰在土层上做标记,同时划出摊铺石灰的边线。用刮板将石灰均匀摊开,石灰摊铺完后,表面应没有空白位置。量测石灰的松铺厚度,根据石灰的含水量和松密度,校核石灰用量是否合适。
  2.3拌和与洒水
  石灰拌和应采用拌和机。拌和机应先将拌和深度调整好,由两侧向中心拌和,每次拌和应重叠10~20cm,防止漏拌。先干拌一遍,然后视混合料的含水情况,碾压时按最佳含水量的要求,考虑拌和后碾压前的蒸发,适当洒水(一般可比最佳含水量大1%),在进行补充拌和,以达到混合料颜色一致,没有灰条、灰团和花面为止。严禁在底部留有“素土”夹层,也应防止过多破坏土基表层,故拌和时随时检查拌和深度。洒水要求用喷管式洒水车,而且要及时检查混合料含水量。在两工作短搭接部分,应在前一段拌和后留5~8m不进行碾压,待后一段施工时,将前段留下未压部分一起再进行拌和。
  2.4养生
  石灰土在养生期间应保持一定的湿度,不应过湿或忽干忽湿。养生期不宜少于7d。每次洒水后,应用两轮压路机将表面压实。石灰土基层碾压结束后1~2d,当其表层较干燥(如石灰土的含水量不大于10%,石灰粒料土的含水量为5%~6%)时,可以立即喷洒透层沥青,然后做下封层或铺筑面层,但初期应禁止重型车辆通行。在养生期间未采用覆盖措施的石灰稳定土层上,除洒水车外应封闭交通。
  3二灰土施工常见问题
  3.1表层起皮现象
  表层起皮是比较常见的二灰土质量缺陷,由于这些起皮很容易形成夹层,一旦出现,既影响美观又影响路面质量,起皮现象归纳起来有3种情况:第一是由于表层过湿,碾压时二灰土被压路机轮子粘起;第二是由于表层含水量过小,碾压时发生推移而起皮;第三是由于表面薄层补贴,碾压时容易导致起皮。对于第一种情况而言,碾压时要掌握好时间,待表层接近最佳含水量时进行碾压;第二种情况主要靠及时补水与缩短操作周期或避开午间高温期的办法;第三种情况的出现则主要与混合料总量偏少及平地机操作手水平有关,多次的整平,使得二灰土表层有薄层补贴,解决此类起皮主要靠现场加强控制、提高机械操作水平来保障。
  3.2弹簧现象
  二灰土弹簧现象有两种情况,一是由于二灰土过干出现干弹簧,二是由于二灰土过湿而出现湿弹簧,二灰土最佳含水量比较大,一般在19%左右,随着粉煤灰比例增加,最佳含水量也增大,因此,在二灰土拌合之后要控制好含水量,尽量减少弹簧现象的出现,从而加快施工进度。
  3.3裂缝现象
  二灰土由于配比、施工、养护不当很容易产生裂缝,裂缝的产生与下列因素有直接关系。
  土质问题的影响:土质塑指越高则二灰土出现的裂缝机率越大,这是因为塑指高的土有较强的伸缩性,遇水发胀,烘干则收缩,因此在选择二灰土的土质时,应选择塑指在20以下的土质,但不能低于10,如果塑指太低则影响二灰土强度。配合比的影响:二灰土三种材料若土的比例越大,则二灰土出现裂缝的机率越高,这是因为土对水的敏感程度要比石灰、粉煤灰大,因此,在二灰土配比时要尽量控制土的比例。土的用量宜控制在60% ~70%。含水量的影响:由于二灰土中有大量粉煤灰、石灰成份对水的敏感性相对较弱,而施工时其含水量略比最佳含水量偏大1% ~2%,容易成型,且不起皮,并容易压实,但由于含水量增大,加上成型以后,水份的蒸发速度快,因此,二灰土中的土产生激烈的收缩从而导致二灰土开裂,含水量越大开裂的程度就越宽越深。
  4结论
  (1)二灰土经过离子交换,结晶,火山灰作用,酸化作用形成强度。
  (2)施工时应严格控制各个流程。
  (3)含水量不合适会导致起皮、弹簧、裂缝,裂缝也同土质、配合比有关。因此要控制这些因素。
  参考文献:
  [1] 邓学钧,路基路面工程 [M]. 北京:人民交通出版社,2001.1
  [2] 温显峰,李彦阳. 浅议二灰土施工的质量控制 [J]. 黑龙江交通科技,2008,2:5.
  注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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