基本介紹
- 中文名：二灰土
- 外文名：lime-fly ash
- 成分：石灰、粉煤灰、土
- 製作：拌和、攤鋪到碾壓成型
- 作用：築路用承重層
- 性質：土混合後的一種無機材料
定義,二灰土的特性,施工方法,二灰土施工質量控制重點,原材料控制,配比設計控制,施工工藝流程控制,易現問題,表層起皮現象,彈簧現象,裂縫現象,養護,
定義
二灰土是用石灰和粉煤灰按一定比例與土混合後的一種無機材料。
所謂二灰土顧名思義是由石灰、粉煤灰、土三種無機物有機組合，通過專門的設備，拌和、攤鋪到碾壓成型形成一種路用承重層材料。
它的具體名稱視所用土的不同而定，二灰與砂礫稱二灰砂礫土，二灰與碎石稱二灰碎石土，二灰土與細粒土稱二灰土，二灰與工業廢渣稱二灰渣。近二十多年來，石灰、粉煤灰用作添加於天然細粒土或粘土中的穩定性材料越來越常見，特別在道路工程中的路基承重面施工中，這主要是路基填料用量大，石灰和粉煤灰的材料來源比較廣泛，而且價格低廉，施工簡單，力學性能和水穩性好，成為土質改良的重要方法。我國公路部門在許多公路建設中（特別是高等級公路）都有用二灰穩定土，鐵路部門在路基病害的治理方法也大量套用了改良土，而且在新線的建設中也有套用。同時也應注意到由於二灰土強度、密度的影響因素比較多，也比較複雜，若掌握不好，輕則影響質量，重則導致失敗，二灰土的配比最佳化選擇和時間效應應重視，二灰土在黃土地基處理中的套用提供了理論依據。
二灰穩定土施工質量控制是保證工程質量的關鍵，只有科學組織施工，才能做出高質量的二灰土結構來。
二灰土的特性
二灰土是用石灰、粉煤灰和土，這三種無機材料按一定比例並通過專用機具，加水、拌和均勻，再攤鋪碾壓成型的一種路面結構層。它的具體名稱視所用士的不同而定，灰與砂礫稱二灰砂礫土，二灰與碎石稱二灰碎石土，二灰與細粒土稱二灰土，二灰與工業廢渣稱二灰渣。由於二灰士具有以下優點而被廣為採用：
（1）二灰土具有較高的強度，它雖然早期強度偏低,但後期強度比較高，如在夏季1個月就能達到1.7～2.0 MPa，2個月能達到3 MPa，以後還會慢慢增長。
（2）二灰土成型後經過一段時間的養護，強度逐漸增高，最後形成一個板體，有較好的擴散應力的作用。
（4）二灰土具有廢物利用，有利環保的優點。特別是在粉煤灰廢料多的地區，如果當地土的塑性指數過小或過大，只靠石灰穩定達不到要求的強度，或是難以壓實成型，這時最適宜採用二灰穩定土。在衡水106線施工時，當地士的塑性指數在10以下，採用二灰土7d強度為0.6 MPa以上，30 d就達到1.7 MPa。
二灰土成型後，雖然早期強度偏低，在氣溫較高的季節，如夏天7天無側限抗壓強度能達到0.6～0.8Mpa，在春天及秋天7天無側限抗壓強度能達到0.5Mpa左右，但二灰土後期強度高，一個月在夏季能達到1.7～2.0Mpa，二個月能達到3Mpa，以後強度還不斷慢慢增長，因此，二灰土具有較高強度的一種路面結構層。
施工方法
二灰土施工最突出的特點是容易施工，不需要嚴格控制從加水拌和到完成壓實的時間。另外，二灰土施工可使用傳統的施工設備，可根據工程情況使用路拌設備進行路拌法施工；也可以採用廠拌法拌和，攤鋪機攤鋪施工；或者是廠拌法拌和，平地機攤鋪施工。
高速公路和一級公路底基層的下層採用二灰土施工時，可用路拌專用設備進行路拌法施工，其他各層均應採用廠拌法拌和，攤鋪機施工；二級以下公路可以採用人工沿路拌和法施工。
二灰土施工質量控制重點
二灰土施工質量控制是保證工程質量的關鍵，只有科學組織施工，按操作要求施工才能做出高質量的二灰土結構來。否則，就會出現彈簧、起皮開裂等常見通病。因此，在施工中要進行以下幾方面的重點質量控制。
原材料控制
嚴格控制原材料的質量，不使用不合要求的材料。在選材上應作質量經濟比較，在滿足質量要求的前提下，力求經濟。
從二灰土的材料組成上看，土在二灰土中所占的比例最大，它是起骨架作用的。有關試驗資料表明，在同樣組成比例的二灰土中，由於土的塑性指數的變化，特別是塑性指數在10～20變化時，二灰土強度的變化尤為明顯。塑性指數高的土，強度亦高，但是它的塑性指數越高，越難粉碎，不易施工，塑性指數在20以上的土更是難以施工。所以，有條件的情況下，儘量挑選塑性指數在13～18的土較為理想，不但好施工，而且各項技術指標易達到設計要求。在實際施工中，應結合當地士質情況多做試驗、多比較，同時考慮工程成本進行優選。
粉煤灰由於產地的不同，材性差別較大。由於它在二灰土中的石灰的激發下，有慢性固結作用，使後期強度有較多的增長。因此，應選用較細的、比表面積大的、燒失量小的粉煤灰。比如在大同一張家口公路工程中，大同電廠的粉煤灰運到工地的價格比太原電廠粉煤灰運到工地的價格低，從成本觀點看，應使用大同的粉煤灰。但是，通過試配試驗的比較，使用太原電廠的粉煤灰的二灰砂礫土7d無側限抗壓強度可以達到4 MPa以上，且保證率相當高。使用大同電廠的粉煤灰做二灰砂礫土7 d無側限抗壓強度達不到要求，要達到預期的強度還要摻加水泥，不但增加施工的難度，還提高了成本。結果還是選用價格高的太原電廠的粉煤灰。石灰只要能滿足Ⅲ級以上要求即可。
配比設計控制
認真進行二灰土的組成設計，施工中嚴格控制混合料的組成比例。一個好的組成設計不僅能滿足設計和規範要求的各項技術指標，同時還應是一個經濟合理的配合比組成設計，這對施工企業的工程質量保證和成本降低都有著極為重要的意義。
應採用正交試驗的方法進行配比設計。通過在103國道的試驗可看出，石灰含量從8%增至14%，其強度不斷增加，尤其是早期非常明顯，但大於14%以後，其強度增加並不明顯。粉煤灰含量從15%增至45%，其強度也不斷增加，特別是後期強度（一兩個月內）比較明顯，超過45%以後強度為負增長。粉煤灰含量到45%是個界限，由於它是灰質，粉煤灰含量越大，其施工難度就越大。設計二灰土混合料遵循的原則是經濟合理、早期強度高、便於施工。
一個好的組成設計只是完成設計還不行，應在施工中不折不扣地加以實現，使拌和出來的混合料能把各種材料的組成誤差控制在規定的範圍內。這同樣是一項關鍵工作，施工中應特別重視。
施工工藝流程控制
1．拌和
當配合比組成設計確定後，首要控制的過程就是拌和料拌和過程，拌和料均勻一致是保證二灰土質量的前提，無論採用路拌法或是廠拌法，這都是必須嚴格控制的過程。
就路拌法而言，應注意以下幾個方面：①要根據施工配套設備能力由試驗確定各種材料松鋪係數；②布土、布灰（石灰、粉煤灰）要均勻，厚薄一致，特別是粉煤灰、石灰應碼成標準斷面，控制好劑量，人工均勻撒布，並嚴格監控；③拌和前要先灑水，拌和一遍後抽樣測含水量，視情況進行第二次灑水，一般含水量控制應高於最佳含水量2%～3%，然後拌至均勻；④拌第二層時，應控制層間避免產生夾層，拌和深度一定要深入下層0.5～1.0 cm。
採用廠拌法時，應調試好各種材料劑量，但對土的破碎、土的含水量應嚴加控制，對石灰、粉煤灰的含水量也應控制，不能因過乾造成飛揚污染環境，過濕成團不利拌和均勻。
2．攤鋪
二灰土路拌法施工：當二灰土拌和均勻後，立即用平地機進行整型平整，平整過程中應避免薄層貼補，儘可能地採用刮削平整，用拉線法控制標高及橫坡。
廠拌法攤鋪機攤鋪施工：採用攤鋪機走鋼絲控制標高、橫坡；若採用平地機攤鋪施工，宜採用推土機分料初平，並排壓進行初平整型，然後用平地機精平，控制方法同路拌法施工。
3．壓實
整平符合要求後，立即壓實成型。碾壓應遵循先靜力穩壓、後振壓、再靜壓的原則壓至規定的壓實度。
4．養生
養生過程對二灰土的強度增長、防止早期開裂、板體的形成都有重要的影響，但往往易被忽視。所以，應做好保濕養生工作。
易現問題
在施工過程中二灰土容易出現的質量問題，集中表現在不好成型，主要有三個方面，表層起皮，彈簧和裂縫。
表層起皮現象
二灰土表層起皮既影響美觀又影響路面質量，由於這些起皮很容易形成夾層，起皮現象歸納起來有兩種情況：第一是由於表層過濕，碾壓時掌握不好二灰土被壓路機輪子粘起，而出現的麻麻點點，並越積越多，第二是由於表層含水量過小，碾壓時發生推移而起皮，對於第一種情況而言，碾壓時要掌握好時間，待表層接近最佳含水量時進行碾壓，第二種情況的出現則比較麻煩，若是整層灰土含水量均小於最佳含水量則應重新灑水補充水份後再拌合。若是因表面2～3cm厚二灰土含水量不夠，則先灑水補充水份待表面二灰土接近最佳含水量不發生粘輪而進行碾壓。
彈簧現象
二灰土彈簧現象有兩種情況，一是由於二灰土過乾出現乾彈簧，二是由於二灰土過濕而出現濕彈簧，二灰土最佳含水量比較大，一般在19%左右，隨著粉煤灰比例增加，最佳含水量也增大，因此，在二灰土拌合之後要控制好含水量，儘量減少彈簧現象的出現，從而加快施工進度。
裂縫現象
二灰土由於配比、施工、養護不當很容易產生裂縫，在天津疏港公路於莊子以西20km左右二灰土開裂特別明顯，有的縫寬達4～5mm，而且縱橫交錯，有的深度4～5cm，而有的則整層裂透。嚴重影響路面基層的整體性和灰土強度，為此，局部路段進行了返工，而在疏港公路施工我公司承建8km卻有沒有出現這種情況，通過對比分析，我們認為裂與不裂跟下列因素有直接關係。
1）土質問題的影響
土質塑指越高則二灰土出現的裂縫機率越多，這是因為塑指高的土有較強的伸縮性，遇水發脹，烘乾則收縮，因此在選擇二灰土的土質時，應選擇塑指在20以下的土質，但不能低於10，如果塑指太低則影響二灰土強度。
2）配合比的影響
二灰土三種材料若土的比例越大，則二灰土出現裂縫的機率越高，這是因為土對水的敏感程度要比石灰、粉煤灰大，因此，在二灰土配比時要儘量控制土的比例，由於土比粉煤灰便宜，因此，有些單位採取增大土的比例，減少粉煤灰用量，從而降低成本，殊不知產生的裂縫將要嚴重得多。
3）含水量的影響
由於二灰土中有大部分粉煤灰、石灰成份對水的敏感性相對較弱，而施工時其含水量略比最佳含水量偏大2～3%，容易成型，且不起皮，並容易壓實，但由於含水量增大，加上成型以後，水份的蒸發速度快，因此，二灰土中的土產生激烈的收縮從而導致二灰土開裂，含水量越大開裂的程度就越寬越深。
養護
由於二灰土是接近或略大於最佳含水量時碾壓成型的，成型以後，二灰土得不到及時養護，則容易產生表面開裂，這種開裂如果不與土質互相影響，則開裂程度是輕微的，且深度較淺，但如果與上面三種情況疊加在一起，則將產生較深、越寬、面積較大的龜裂。另一個主要原因則是石灰、粉煤灰含有較高的化學活性物，象二氧化鈣起一系列物理化學反應。發生反應時需要吸收水分子形成晶體變成晶體顆粒，同時在反應過程中進行放熱也要蒸發一部分水份，在初期反應較快，如果水份得不到及時的補充，則很容易發生收縮裂縫，因此，二灰土成型後養護十分重要，一般最少七天。如果在上面層不能及時覆蓋且灑水養護困難間斷時間較長的話，可以採取覆蓋土養生的辦法，從而保證二灰土水份緩慢蒸發，避免裂縫增多增大。
綜上所述三種常見質量問題，大多與含水量有關，控制好含水量則是二灰土成功的一個關鍵，因此，作為施工人員必須嚴格掌握二灰土的含水量控制，在春、夏交接階段由於氣溫高水份蒸發快，那么含水量略為比最佳含水量偏大2～3%，如果在雨季或夏、秋交接時間，經常下雨，則施工含水量控制在最佳含水量為好，同時要特別注意的是含水量的檢測方法，用燒失量檢測二灰土含水量可能出現較大偏差，這是因為二灰土中的粉煤灰由於含有易燃物質煤，在作燒失量的時候粉煤灰有一部分物質被燒掉而總重量變輕，如果將這一部分燒失量當作含水量那么肯定會出現含水量偏低而不準，這種情況曾在一些施工單位出現過，明明測出二灰土含水量略大於或接近最佳含水量，而碾壓起來卻都很難成型，甚至出現嚴重起皮，從拌合均勻性，碾壓機具的配備找原因，就是找不出問題的癥結，後偶然發現水車出故障的地方由於流水較多，碾壓後非但不起皮，反而發青發亮，這說明還是含水量小，繼而推斷到含水量測定不準從而找出了是由於粉煤灰燒失量的原因。採用燒失量測定含水量速度比較快，這方法也可以採用，但是這種試驗手段使用之前，必須由烘乾法與燒失量多作幾組對比試驗從而確定同一路段、同一級配粉煤灰的燒失量，這樣就在燒失量的基礎上減去確定的粉煤灰燒失量即得出實際含水量，來指導施工。
值得一提的是應特別注意平整過程中二灰土表層水份的蒸發損失，因此要求上料時，二灰土略為高1～2cm，由平地機刮送往前推移，隨著二灰土多餘料的增加施工人員可以藉助裝載機運送，這樣做可以達到兩個目的。一是杜絕了薄層貼補；二是減慢了二灰土表面的水份蒸發，這道工序十分關鍵，要求現場施工人員要嚴格掌握，能收到事半功倍的作用。
二灰土施工並沒有多大的技術難題，但如果掌握不好就可能帶來上述質量問題的出現，因此，我們應不斷的摸索和掌握一定的施工技巧，使之形成一套完整的施工工法，少走彎路，把科學技術變成生產力，更好的為施工人員服務。
