石灰稳定土最大干密度与龄期关系的试验分析

１　前言
石灰土施工目前已基本形成了一套较为成熟的施工工艺，通常的程序为“取土坑闷生石灰→降低含水量→改善土性→运至路基→二次加灰→粉碎晾晒、碾压成型”，但石灰土的最大干密度、灰剂量随着闷灰时间的长短而发生变化，给质量检测带来了一定的难度，即如何合理地确定各种闷灰龄期石灰土的最大干密度、灰剂量标准。我们根据目前石灰土施工的通常情况，通过试验，得到了部分石灰土的最大干密度以及灰剂量随时间变化的关系。
２　工程实况
苏嘉杭高速公路（江苏段）先导试验段位于吴江市，全长５公里，沿线取土坑土的部分TRANBBS技术参数见表１。
３　石灰土施工工艺简介
石灰土施工，首先在取土坑挖方、掺３％～５％的生石灰、打堆闷料，时间一般在７～２０天左右，过湿土和石灰发生反应，使土体颗粒松散，土的性质改变，土的含水量、塑性指数降低，土体易于粉碎，然后闷灰土运至路基，根据灰剂量检测，确定是否满足TRANBBS设计灰剂量，若石灰衰减前的灰剂量小于设计剂量，则需进行第二次加灰，加灰时必须均匀地播撒，然后及时完成路基处理及成型。
４　石灰土成型机理
石灰稳定土中的火山灰反应是土中活性硅、铝物质与石灰提供的游离钙之间的化学反应。石灰与土的离子交换作用、絮凝团聚作用，加上石灰本身的剥离、结晶和碳化作用，使稳定土在结构上发生了明显的变化，土颗粒“丛生”在一起，成为颗粒较大的“聚集体”，稳定土的密度也随之发生了变化。
５　室内试验及结果分析
通常规范表述的室内石灰土最大干密度试验是将称量好的石灰与土在室内拌和并闷料处理２４小时后即进行击实试验，而实际施工中，石灰土从掺灰、成型至质量检测的时间通常是不相同的，一般有以下几种影响因素：
　　(１)取土坑过湿土进行了闷生石灰处理。
　　(２)路基土掺灰后，没有及时碾压成型。
　　(３)由于气候、土质等的原因，掺灰土降低含水量的时间较长。
　　(４)掺灰土返工。
　　(５)质量检测的时间较长。
　　显然，施工中石灰与土拌和超过一段时间后，其最大干密度与室内试验所标定的最大干密度存在差异，室内干密度一般高于现场灰土的最大干密度，这种现场施工与室内试验的差异导致现场压实度较难达到压实标准。在目前尚无相关规范可遵照执行的情况下，笔者围绕两方面的内容做了一些试验，以寻求石灰土灰剂量随时间衰减及最大干密度随时间降低的规律。
为了保证最大干密度随时间降低曲线的正确性，在对各层次的土取样后，对各层次的土样深度按土层厚度比例掺入，比例为１：１：２，在含水量达到１４％～２０％左右掺入５％、６％、１０％的石灰闷料，按不同的闷灰天数，即１天、７天、１０天、１５天、２０天、３０天，在闷灰到期前１天，用ＥＤＴＡ滴定石灰剂量，即可得出５％灰土的灰剂量随时间衰减的曲线，为了保证曲线的准确性，还应做３％石灰土的衰减试验，试验结果见表２和图１。在闷灰到期后，分别做标准击实试验，试验结果见表３和图２。
为了检验最大干密度随时间降低的正确性，笔者针对Ｋ８３＋１５３～Ｋ８３＋４００路段（９０区）在现场准备了５％、６％、１０％灰土样品进行室外露天条件下闷灰，闷灰时间为３０天，３０天后进行标准击实，试验结果见表４。通过对表４中两种条件下的３０天闷灰龄期最大干密度的比较，可以看出施工现场闷灰３０天的石灰土?熏其最大干密度发生了一定程度的降低，即比室内闷灰３０天的最大干密度要小。究其原因主要是由于室外自然条件下闷灰与室内塑料簿膜闷灰相差较大，土性变化情况不尽相同。
６　质量控制与检测
目前，规范中通常的检测方法是，对施工现场成型好的石灰土，按环刀法或灌砂法随机抽查几处压实度，同时从取样中取适量灰土，用作制备溶液，进行灰剂量测定，然后将实测结果，即干密度、灰剂量与最大干密度、设计灰剂量进行比较计算，从而判定该石灰土施工段落合格与否，其中不考虑灰土成型的周期长短和灰剂量的衰减。
本次试验的目的是希望质量监督、建设、监理、施工单位统一标准。建议日常检测中，灰剂量衰减可以参考表２的结果?熏密度检测应根据该灰土闷灰起始日及检测日期来确定最大干密度标准，目前，石灰土从闷灰至成型的周期长短不一，短则１０天，长则３０天左右，造成了各级检测部门在质量抽查时，难以掌握灰土干密度标准。从本次试验看，一般来说，对于闷灰龄期达到１０、１５、２０、３０天的石灰土，建议其最大干密度标准应分别降低１％、２．５％、３．７％、４．５％。对于某一闷灰龄期石灰土的灰剂量、干密度标准也可通过查图１和图２用内插法确定，这在一定程度上提供了科学、合理的检测依据。
７　小结
本次试验结果仅代表部分路基施工路段，对于诸如砂性土或其他土质是否适用，不能一概而论。笔者建议，若能将该类试验交由专门检测机构或科研院校作专题研究或试验，以更好地寻找规律，掌握科学准确的数据，为工程建设提供准确的指导意见，那无论对提高工程质量、加快工程进度，还是控制建设费用，均将产生积极的影响。