李玉堂 （安徽省建筑工程質(zhì)量第二監(jiān)督檢測站淮南分站，安徽 淮南 232001）

1 石灰土工作原理

石灰土是指通過對素土按一定比例摻入石灰，攪拌均勻后壓實(shí)成型的土體，可以有效地改良土性。其對土體的改良，分為兩個步驟：其一，生石灰中氧化鈣遇水會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生可溶性的物質(zhì)碳酸氫鈣：CaO+H?O=Ca(OH)?，這個過程可吸收土中的水分，以降低土體含水率，氫氧化鈣結(jié)晶的析出可改善土體某些性質(zhì)，使土體在相同壓實(shí)功的情況下，壓實(shí)度顯著提高；其二，氫氧化鈣可以與空氣中二氧化碳反應(yīng)，形成碳酸鈣:Ca(OH)?+CO?=CaCO?+H?O 或碳酸氫鈣:Ca(OH)?+2CO?=Ca(HCO?)?，這就使土體表面形成粘粉基質(zhì)結(jié)構(gòu)的致密層，可改善土體液塑限性質(zhì)，降低土體膨脹。同時由于表面致密層的存在，阻止土體內(nèi)部氫氧化鈣結(jié)晶體的進(jìn)一步碳化，從而形成由上部致密層到下部土體的過渡層，提高了土體的強(qiáng)度。

2 某工程壓實(shí)度檢測實(shí)例

2020年7月，淮南某工程基礎(chǔ)土體的CBR值較低，無法滿足回填用土的CBR值要求，為保證基礎(chǔ)質(zhì)量，經(jīng)設(shè)計(jì)單位同意變更，施工單位采用12%石灰土換填的施工方案處理，以提高土體強(qiáng)度，滿足設(shè)計(jì)要求。

經(jīng)建設(shè)單位委托，先進(jìn)行了12%灰土輕型擊實(shí)的見證送檢試驗(yàn)，本次試驗(yàn)采用輕型擊實(shí)儀，擊實(shí)筒高116mm、內(nèi)徑 12mm、容積 947.4cm3，落錘直徑51mm。質(zhì)量2.5kg、落高305mm。試樣按濕法制備，預(yù)制了5個試樣，預(yù)計(jì)含水率分別為12%、14%、16%、18%、20%，每個樣品分三層擊實(shí)，每層25次。試驗(yàn)后，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制干密度與含水率關(guān)系曲線圖，通過讀圖，最終得到12%灰土最大干密度為1.56g/cm3，最佳含水量為17.0%。

隨后施工單位依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算虛鋪厚度和材料用量，按壓實(shí)層不大于300mm進(jìn)行分層壓實(shí)，碾壓完成后，我單位進(jìn)場進(jìn)行壓實(shí)度檢測以驗(yàn)證壓實(shí)效果。壓實(shí)度按檢測頻率抽檢了三點(diǎn)，設(shè)計(jì)壓實(shí)度為97%。本次試驗(yàn)采用內(nèi)徑為150mm的中型灌砂筒、標(biāo)定密度為1.43的標(biāo)準(zhǔn)量砂、感量分別為1g、0.01g的電子天平、烘箱等儀器設(shè)備。具體檢測結(jié)果如表1。

該項(xiàng)目壓實(shí)度檢測結(jié)果 表1

由表1可以看出，三點(diǎn)所測壓實(shí)度均不低于百分之百，由于壓實(shí)度超百現(xiàn)象很少發(fā)生，對此我們產(chǎn)生了疑問，這種情況的發(fā)生合理嗎，有沒有可能是檢測過程出現(xiàn)了偏差？

3 灌砂法檢測中可能導(dǎo)致壓實(shí)度超百的影響因素

壓實(shí)度的大小為檢測點(diǎn)的干密度除以最大干密度再乘以百分之百得到的。壓實(shí)度超百就意味著現(xiàn)場檢測的干密度大于試驗(yàn)室擊實(shí)試驗(yàn)獲得的最大干密度，輕型擊實(shí)試驗(yàn)是單位體積擊實(shí)功約為592.2kJ/m3進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)得到的理論最大干密度，并非絕對意義上的最大干密度，在一定條件下是可能被超越的。筆者通過查閱資料和個人工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了幾點(diǎn)有可能造成壓實(shí)度超百的情況：

相同土質(zhì)情況下，擊實(shí)功越大，最佳含水量越小，最大干密度越大，將此原理運(yùn)用到施工中，現(xiàn)場在保證低于最佳含水量的情況下，采用大于標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)功的大型機(jī)具進(jìn)行壓實(shí)，得到的干密度會變大，再除以原最大干密度，最終有可能實(shí)現(xiàn)壓實(shí)度超百；

施工時的不均勻性，使得虛鋪厚度不一致，薄的地方自然壓實(shí)就不到位，厚的地方由于接觸面積變小導(dǎo)致單位面積的壓實(shí)功過大，那么此處得到的干密度就會變大，再除以原最大干密度，最終也有可能導(dǎo)致壓實(shí)度超百；

根據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》中的條文說明和《路基工程》中對路基壓實(shí)的分析，作如下規(guī)定：在土質(zhì)、含水量、壓實(shí)功相同的條件下，土層的密度隨深度遞減，如果檢測時挖孔過淺或上大下小，使得上部密度相對較大區(qū)域取樣體積遠(yuǎn)大于下部區(qū)域，這樣得到的干密度與正常的孔型相比就會偏大，最終也有可能導(dǎo)致壓實(shí)度超百；

獲得最大干密度的土樣不能真正代表施工現(xiàn)場情況，導(dǎo)致計(jì)算得出的壓實(shí)度失真。

4 調(diào)查分析

針對以上可能性，筆者通過調(diào)查分析，進(jìn)行了逐一排查，結(jié)果如下：

①通過現(xiàn)場詢問和監(jiān)理驗(yàn)證，現(xiàn)場使用的是小型夯實(shí)機(jī)進(jìn)行夯實(shí)，且現(xiàn)場施工條件也不允許大型機(jī)具進(jìn)場，故不存在壓實(shí)功過高導(dǎo)致壓實(shí)度超百的情況；

②針對虛鋪厚度不一致的問題，筆者進(jìn)行了擴(kuò)大檢測，結(jié)果與第一次檢測結(jié)果相似，并未發(fā)現(xiàn)壓實(shí)度離散的情況，故此情況也不存在；

③由于本單位現(xiàn)場檢測均留存影像資料，筆者通過調(diào)閱檢測時現(xiàn)場影像資料，可以證明挖孔過程無挖孔過淺或上大下小的情況；

④擊實(shí)試驗(yàn)所用材料為現(xiàn)場使用的石灰和素土，按設(shè)計(jì)要求的12%的石灰與素土配置而成，原材料沒有問題，但有沒有可能是現(xiàn)場所用并非12%灰土呢？筆者通過調(diào)查詢問得知施工單位未能提供證明所用石灰劑量滿足設(shè)計(jì)要求的有效證據(jù)，且監(jiān)理單位亦對施工現(xiàn)場石灰劑量存疑。

5 試驗(yàn)驗(yàn)證

筆者在征求建設(shè)、監(jiān)理、施工等單位意見后，筆者立刻組織了灰劑量試驗(yàn)，首先準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)曲線，通過取工地用石灰和土，配置5種灰劑量相差3%的石灰土，使用0.1mol/m3乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液、10%氯化銨溶液、1.8%氫氧化鈉溶液、鈣紅指示劑等化學(xué)試劑，依據(jù)《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E51-2009）中T 0809-2009水泥或石灰穩(wěn)定材料中水泥或石灰劑量測定方法進(jìn)行化學(xué)分析，獲取試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，以0.1mol/m3乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗量（mL）的平均值為縱坐標(biāo)，以石灰劑量（%）為橫坐標(biāo)制圖，得灰劑量與edta消耗量標(biāo)準(zhǔn)曲線圖如表2。

灰劑量與edta消耗量標(biāo)準(zhǔn)曲線圖 表2

然后對工地現(xiàn)場石灰改良土隨機(jī)抽取約1000g進(jìn)行灰劑量試驗(yàn)。經(jīng)試驗(yàn)，該土樣的edta二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗量為15.3mL，根據(jù)所繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線如表2得出該石灰改良土對應(yīng)的灰劑量為3.4%，遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值12%。

那么灰劑量偏小會對最大干密度產(chǎn)生多大影響呢？筆者為探尋灰劑量與最大干密度之間的關(guān)系，使用該工程用土，配置了不同灰劑量的石灰土，再通過擊實(shí)試驗(yàn)，得到不同灰劑量與最大干密度、最佳含水量對應(yīng)關(guān)系表如表3。

灰劑量與最大干密度的對應(yīng)關(guān)系表 表3

通過上表，明顯可以總結(jié)出規(guī)律：針對本項(xiàng)目用土，相同擊實(shí)功、相同材料的情況下，灰劑量越小，最大干密度越大；灰劑量越大，最大干密度越小。

利用此規(guī)律可得出結(jié)論：此項(xiàng)目因現(xiàn)場石灰劑量遠(yuǎn)小于12%，導(dǎo)致現(xiàn)場實(shí)測干密度大于試驗(yàn)室中12%灰土的理論最大干密度，最終使得壓實(shí)度超百，因現(xiàn)場材料與試驗(yàn)室擊實(shí)所用材料不符，故此結(jié)果無效，該壓實(shí)度超百結(jié)果不一定能代表壓實(shí)效果合格。

6 危害性與建議

干密度與最大干密度的土樣性質(zhì)不一致，是導(dǎo)致此項(xiàng)目壓實(shí)度超百的根本原因。越是石灰摻的少，越是偷工減料，壓實(shí)度越容易合格，甚至超百。這就導(dǎo)致施工單位易產(chǎn)生僥幸心理，同時也容易使得工程檢測單位造成誤判，這種現(xiàn)象對工程質(zhì)量是極為不利的，為避免此種現(xiàn)象再次發(fā)生，為提高檢測結(jié)果的真實(shí)性、有效性，筆者從工作流程和試驗(yàn)方法等方面對此項(xiàng)目壓實(shí)度檢測流程進(jìn)行梳理如下：

①委托單位應(yīng)首先委托12%灰土擊實(shí)試驗(yàn)，以確定最大干密度、最佳含水量，再根據(jù)分層壓實(shí)厚度30cm，設(shè)計(jì)灰劑量12%、現(xiàn)場素土實(shí)測含水率19.5%，計(jì)算得到每平方米石灰用量、濕素土用量，計(jì)算過程如下：

每平方米總用量=厚度×面積×最大干密度=30×10000×1.56/1000=468kg

每平米石灰用量=每平米總用量×12/（100+12）=468×12/112=50.14kg

每平米干素土用量=每平米總用量-每平米石灰用量=468-50.14=417.86kg

每平米濕素土用量=每平米干素土用 量 ×（1+0.195）/1=417.86×1.195=499.34kg

施工單位應(yīng)依據(jù)計(jì)算所得每平方米石灰用量、濕素土用量乘以對應(yīng)面積，得出石灰與濕土用量，攤鋪拌勻后，測得拌合物含水量應(yīng)在最佳含水率上下1%范圍內(nèi)浮動，否則應(yīng)采取翻曬或?yàn)⑺當(dāng)嚢璧却胧?/p>

②檢測單位應(yīng)針對來樣進(jìn)行不同灰劑量的擊實(shí)試驗(yàn)，得到灰劑量與最大干密度的對應(yīng)表，如表3，亦可繪制灰劑量與最大干密度標(biāo)準(zhǔn)曲線；

③壓實(shí)、養(yǎng)護(hù)施工完成后，施工單位應(yīng)同時委托灰劑量檢測和壓實(shí)度檢測，以驗(yàn)證施工質(zhì)量；

④檢測單位應(yīng)先用灌砂法進(jìn)行壓實(shí)度檢測，得到該取樣點(diǎn)干密度（參照表1干密度數(shù)據(jù)）。再利用剩余取樣土完成該點(diǎn)的灰劑量檢測（上文實(shí)測結(jié)果為3.4%，此時灰劑量不合格，但為描述計(jì)算過程，下文仍采用此數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算）。在實(shí)測灰劑量滿足設(shè)計(jì)灰劑量要求的前提下，根據(jù)灰劑量檢測結(jié)果，查灰劑量與最大干密度的對應(yīng)表如表3，利用內(nèi)插法得到該取樣點(diǎn)的最大干密度=1.63-[（3.4-3）/（6-3）×（1.63-1.61）]=1.63g/cm3。壓實(shí)度=（干密度/實(shí)測灰劑量對應(yīng)的最大干密度）*100%，最終所測三點(diǎn)壓實(shí)度為：點(diǎn)1壓實(shí)度=1.58/1.63*100%=97.5%；點(diǎn)2壓實(shí)度=1.57/1.63*100%=96.3%；點(diǎn)3壓實(shí)度=1.56/1.63*100%=95.7%。其中點(diǎn)2、點(diǎn)3不滿足設(shè)計(jì)壓實(shí)度97%的要求。

7 結(jié)語

相同施工條件下，石灰劑量越小，干密度越大。若在未驗(yàn)證灰劑量合格與否就進(jìn)行壓實(shí)度檢測，最終就會產(chǎn)生越是偷工減料，石灰用量越少，壓實(shí)度越高的現(xiàn)象。建議監(jiān)理和相關(guān)監(jiān)督部門，加強(qiáng)對灰劑量檢測的重視程度，只有在有灰劑量檢測合格的前提下，并采用實(shí)際灰劑量對應(yīng)的最大干密度計(jì)算得到的壓實(shí)度，才是有實(shí)際意義的，才能達(dá)到控制施工質(zhì)量的目的。