石灰、粉煤灰、碎石（三渣）基层质量控制

　　石灰、粉煤灰、碎石（以下简称三渣）目前成为高等公路半刚性基层首选材料之一，是因为它具有整体性强、承载能力高、刚度大、水稳性好等优良的工程性质。目前，我国在经历了由“悬浮式理论”到“填充式理论”的阶段后，已广泛应用于修建高等级公路的基层或底基层。三渣的质量控制方面，有部颁施工技术规范可供遵循，也有许多行家学者著文论述，对于三渣施工要掌握的关键和要点已十分明确。目前在本市大部分的城市道路设计、施工中采用三渣材料，但在施工中又会出现种种影响质量的问题，本人认为：这里既有原材料不合格及配合比不当造成的影响，也有诸如施工方法、质量控制不严造成的影响，有主、客观的原因。在此，结合实际谈谈对三渣基层施工的质量控制措施，谨供参考。

　　一、对三渣组成材料的要求

　　三渣的工程性质与原材料密切相关，原材料质量的好坏直接影响到三渣的性质。三渣的原材料一般为消解石灰、粉煤灰和碎石。

　　1、石灰的质量与品种

　　1）石灰质量对三渣强度影响很大。 <公路路面基层施工技术规范> （jtj—034—93）(以下简称 ）中规定：石灰质量应符合iii级消石灰或iii级生石灰的技术指标，有效钙含量在20%以上的其它石灰应通过试验，只要混合料的强度符合规定标准也可使用。但本人认为，在施工时应尽量选用等级高的石灰，这是因为：首先，在同样的剂量下，等级高的石灰有更多的活性氧化物起作用，稳定效果会更好；其次，石灰的等级越高，其细度越大，表面积也越大，与粉煤灰作用越充分，因而稳定效果越好；再者，在满足一定的活性氧化物含量的前提下，减小石灰用量能提高三渣的抗干缩能力。另外，还可根据施工的交通条件、养生条件以及设计要求合理选用石灰的品种。实践和试验表面，使用钙质石灰施工的基层初期强度高于镁质石灰施工的基层强度，而使用镁质石灰施工的基层后期效果优于钙质石灰施工的基层。

　　2）石灰的存放时间对质量有极大的影响。本人到过很多三渣拌和场，感到对石灰的存放期和覆盖问题普遍不够重视。石灰随着存放时间的增加，特别是没有覆盖的情况下，其有效钙和氧化镁的含量会大幅度下降。规范中，特别是在没有覆盖的情况下，其活性含量可从原来的80%以上降到40%左右，放置半年可降到仅30%左右，原先质量好的石灰长期无覆盖堆放，可使其质量降到等外石灰。而活性含量低的石灰是不可能做出高强度的基层。我市石灰生产厂家极少，产量有限，公路施工用石灰基本上都是从外省、市购进，进货批量大，运输周期长，存放时间久，对石灰质量有一定影响。故应根据工程施工进度，适当控制进货批量，尽量做到随到随用，缩短存放时间，否则一定要加以覆盖，妥善保管。

　　3）消解石灰的质量对基层强度有直接的影响。对符合等级要求的生石灰，应在使用前7—10天加水充分消解，每吨灰用水量为500—800kg,一定要消解透。同时用水量要均匀。消解后的石灰应保持一定的湿度，使其成为粉状又不成固结块。根据施工归法要求，消石灰宜过10mm的筛并尽快使用。本人曾发现不少三渣拌和场在生石灰进场后不论是否需要使用就立即加水消解，用水既不均匀也不透彻，甚至有的石灰从消解到使用长达2—3个月，其活性含量损失较大已不能满足消石灰的质量要求。另外还有消石灰使用前不过筛，而在和粉煤灰拌和后才过2030mm孔径的筛，导致超粒径残渣及含量和未消解小灰块的存在。有些路段使用了这样的消石灰，基层碾压成型在养生过程中，未充分消解的石灰块遇水后继续消解，引起局部爆裂崩解，造成基层裂缝松散而破坏，影响结构层的强度和平整度。在这方面有不少的教训，应彻底纠正。

　　2、粉煤灰

　　粉煤灰是火力发电厂燃烧煤粉产生的粉状残渣。 中规定用于三渣的粉煤灰中活性物质必须检验。绝大多数粉煤灰的主要成分是sio2、al2o3和fe2o3,其含量越大，对三渣越有利。 中规定：这三种成分的总含量应大于70%，粉煤灰的烧失量不应超过20%，比面积宜大于2500c/g。而在施工过程中，粉煤灰基本上都没有进行检验。一般情况下是我市的粉煤灰的氧化物含量常在70%以上，烧失量在5%—15%之间，是符合质量要求的。但也有烧失量高达20%—30%以上的，烧失量过大将明显降低混合料的强度，有的甚至难以成型。在使用此种粉煤灰时，应考虑增加石灰的用量，才能保证基层的强度。另外，在粉煤灰中氧化钙（cao）含量一般在2%—6%，而有些地方的粉煤灰含有10%—40%的氧化钙，这种粉煤灰则被称为高钙粉煤灰。在使用这种粉煤灰时，可适当减少石灰的剂量，这样在保证质量的前提下能节省经费的投入，提高经济效益。综上所述，对粉煤灰的检测时十分必要的，施工单位和质检部门都应加强这方面的工作。　

　

　　3、 石料

　　在三渣施工中，宜选用密实、表面光滑、吸水率小的成立方体的坚硬石料。对石料最主要的指标是最大粒径和级配以及压碎值，它们对保证三渣的密实度、提高基层强度有着重要的作用。最大粒径太大，拌和、摊铺、压实均有困难，表面整度也难以达到要求。最大粒径太小，细骨料及二灰含量增多，基层材料的表面及增大，则动温性不足，容易产生开裂，且增加投资。 要求：对于高速公路和一级公路，底基层的石料最大粒径不应超过40mm，其颗粒组成应符合表1中1号级配范围；基层石料重量占80—85%时，石料的最大粒径不应超过30mm，其颗粒组成应符合表1中2号级配的范围。对于二级及二级以下公路，底基层的石料最大粒径不应超过50mm，基层的石料最大粒径不应超过40mm，并且有表中1号级配的要求。这样规定的出发点是为了减少三渣混合料再拌和、运输和摊铺过程中粗细集料的离析现象，减少拌和机和摊铺机的磨损，使基层具有较高的平整度。目前在我国，除高速公路的三渣层限制采用厂拌设备或路拌机械施工外，其他公路的三渣基层大多数还是采用小型机具与人工配合进行路拌施工，用沥青混凝土摊铺基层混合料的工地为数尚少，故不存在机械磨损的问题。因此，为减少三渣基层的开裂，石料的最大粒径可适当放宽。至于放宽到多大为宜，要视工程的具体情况而定。有文章建议在规范规定的最大粒径基数上再加10mm，本人认为是可行的。另外在颗粒级配上，适当降低石料细颗粒成分的含量，能有效地阻止三渣混合料的体积收缩，减少基层的开裂。对于压碎值，经检测，我市从江、浙等地购进的石料一般均能满足指标要求。针片状含量在规范中虽未作具体要求，但经有关部门试验研究，对三渣也有一定影响。针片状含量不宜超过20%，否则对试件的抗压强度、弯拉强度和劈列强度不利，甚至最大可使强度降低15%左右，故也应引起重视。

　　二、材料配比对基层质量的影响

　　1、石灰剂量

　　三渣基层的强度及二灰对石料的粘结作用均来自石灰与粉煤灰物理化学变化的结果。这里有个量的问题，即一定量的粉煤灰只需一定量的石灰去反应。石灰多了，就有过剩的石灰存在。石灰少了，就有部分粉煤灰未参加化学反应占这都不利于三渣基层强度与板体性能的发挥。最佳的石灰剂量，应根据石灰与粉煤灰起火山灰反应的化学成分来计算。但这很难，目前通常是按经验来决定二灰中的石灰剂量。规范中堆放的石灰与粉煤灰的比例1：2—1：4就是根据经验决定的。我市大多数选为比例1：2：3，这些都是在规范推荐值的上中限。众多资料介绍的试验结果表明，石灰剂量越高，混合料的干缩系数越大。从基层防裂的要求出发，石灰与粉煤灰的比例宜取推荐值的下限，以提高其抗干缩能力，减少缩裂。从投资角度看，减少石灰用量也可节约经费。本人建议，在施工时尽量选用等级高的石灰，减少石灰剂量。若在使用高钙粉煤灰时，也应减少石灰的剂量。

　　2、 二灰在结构层中的含量

　　二灰是三渣的结合料，它赋予了三渣中的半刚性性质。二灰含量过多，易使材料温缩合干缩过大，致使抗裂性和耐久性降低；而二灰含量过少，则难以填满石料空隙，结构层的强度、板体性将无法得到保证。因此，应当有个适宜的含量。从理论上讲，二灰在三渣混合料重占有的体积百分率应等于使用石料的空隙率。这样配成的混合料，尤其是粗颗粒，将相互靠拢形成骨架，二灰正好填充于骨架的空隙中。此时二灰的温缩合干缩仅被局限在颗粒的骨架之内，不太可能形成集中的整体开裂，有利于结构层的强度和刚度。规范推荐二灰与级配石料的比值为20：80—15：85。实际上，限制低剂量是为保证整体性材料具有基本的抗拉强度，以满足载荷作用的强度要求；限制高剂量可使模具不致过大，避免结构产生太大的拉应力，同时降低收缩系数，使结构层不会因温度变化而引起拉伸破坏。各单位在具体施工时，应根据施工条件、机械设备、材料货源和地理条件等因素综合考虑选定。

3、 含水量

　　一般说来，混合料碾压时含水量应控制在最佳含水量±1%范围内。拌和时要适时测定混合料的含水量。若含水量大于最佳值，应进行自然蒸发，含水量小于最佳值应补充洒水进行拌和。实践证明，为了阻止二灰结合层的开裂，碾压时混合料要做到宁干勿湿，可控制在低于最佳含水量1—2个百分点。含水量小的混合料，不易碾压密实，但目前可借助重型压路机、大吨位的振动压路机或重型振动羊足碾，并用增加碾遍数的方法来达到密实度的指标。当然含水量不能太低，否则压不实，但无论如何不要超过最佳含水量。　

　　　

　　三、施工方法的选择

　　在三渣基层施工中，不少地方还常用小型机与人工配合进行施工。随着高等公路的修建队基层的施工质量要求越来越高，传统的施工已难以保证工程质量。目前，我国高速公路及部分高等级公路的三渣基层施工大多采用集中厂拌和摊铺机摊铺，具有级配精密度高、拌和质量好、摊铺尺寸准、碾压密度高等特点。其修筑的基层平整度、路拱、厚度、纵坡都达到规范的要求，从而避免了人工或平地机施工中配料不准、拌和不匀、反复找平、厚度难以控制等问题，不仅提高了工程质量，而且加快了工程进度。实践证明，高等级公路基层施工质量的根本出路在于机械化。

　　四、施工的质量控制

　　三渣基层施工质量控制可分为材料标准试验、施工过程质量控制和外形尺寸管理三个部分

　　1、 材料标准试验

　　在组织现场施工之前以及原材料发生变化时，必须对拟采用的材料进行规定的基本进行规定的基本性质试验，以评定材料质量是否符合要求，主要项目如下：

　　1）石灰：石灰品种（钙质或镁质）活性含量，未消解残渣含量。

　　2）石料：级配，最大粒径，针片状含量，压碎值，含水量。必要时检测含泥量。

　　3）粉煤灰：粉煤灰品种（硅铝或高钙）sio2、al2o3和fe2o3，的总含量，烧失量，比面积，含水量。

　　4）三渣试件：无侧限饱水抗压强度

　　5）重型击实试验：求得最佳含水量和最大密实度。

　　6）关于材料标注实验的方法在 <公路工程无机界合料稳定材料试验过程〉中已有详细的阐述。< ont>