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摘要：二灰结石具有整体强度高、承载能力强、刚度大、水稳定性好等优点，目前在我国已广泛应用于高等级道路的基层或低基层。近年来在市政工程中也有应用，但因市政工程所具有的特殊性（城市局限性），其施工质量或多或少地存在一些问题。我结合多年的施工实践，阐述通过严格控制原材料质量和配合比，来保证二灰结石基层施工质量，以及防止基层开裂的有关措施。
关键词：二灰结石
1 二灰结石组成材料的要求
二灰结石的工程性质与原材料密切有关，原材料质量的好坏直接影响到二灰结石的施工性能。
1.1 石灰的质量与品种
1.1.1 石灰质量对二灰结石强度影响很大。JTJ034-2000《公路路面基层施工技术规范》（以下简称“规范”）表4.2.2规定：石灰质量应符合三级消石灰或三级生石灰的技术指标，或有效钙含量在20%以上的其它石灰。通过试验，混合料的强度符合规定标准也可使用。
根据施工经验，在施工时应尽量选用等级高的石灰，这是因为：①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。②石灰的等级愈高，其细度愈大，比表面积也愈大，与粉煤灰作用愈充分，因而稳定效果愈好。另外，还应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。试验表明，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。
1.1.2 石灰的存放时间对其质量有极大的影响。《规范》中指出：石灰放置3个月，其活性含量可以从原来的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。众所周知，活性含量低的石灰是很难做出高强度基层的。故应根据工程实施进度，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。
1.1.3 消解石灰的质量对基层强度有直接的影響，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，消解后的石灰应保持一定的湿度，宜过10mm的筛并尽快使用。但不少施工单位的生石灰进场后，不论是否需要使用就立即加水消解，用水即不均匀也不透彻，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，无法满足质量要求。
此外，消石灰使用前不过筛，而在与粉煤灰拌合后才过20-25mm孔径的筛，导致超粒径残渣和未消解小灰块的存在，基层成型在养生过程中，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。
1.2 粉煤灰 粉煤灰是火力发电厂燃烧粉煤产生的粉状残渣，它的主要成分是SiO2、AL2O3和Fe2O3，其含量越大，对二灰结石越有利。《规范》中规定：这三种成分总含量应大于70%。粉煤灰的烧失量不应超过20%，比面积宜大于2500cm2/g。在施工过程中，往往不重视粉煤灰的检测。一般情况下，粉煤灰其氧化物含量常在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，应增加石灰用量，才能保证基层强度，因而降低了经济效益。另外，在粉煤灰中氧化钙含量一般在2%-6%，而有些地方的粉煤灰含有10%-40%的氧化钙。在使用这种高钙粉煤灰时，可适当减少石灰的剂量，这样在保证质量的前提下能降低经费投入，提高经济效益。因此，施工单位和质监部门都应加强对粉煤灰的检测工作。
1.3 粗集料（石料） 在二灰结石施工中，对石料最主要的指标是最大粒径和级配以及压碎值，对保证二灰结石的密实度、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，表面平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，基层材料的比面积增大，容易产生开裂，且增加工程成本。《规范》要求：对于高速公路和一级公路，低基层的石料最大粒径不应超过40mm，其颗粒组成应符合1#级配的范围；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2#级配的范围。对于二级及二级以下公路，低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，并符合1#级配的要求。此规定是为了减少二灰结石混合料的拌和、运输和摊铺机的磨损，使基层具有较高的平整度。为减少二灰结石基层开裂，石料的最大粒径可适当放宽。另外在颗粒级配上，适当降低石料细颗粒成分的含量，能有效地阻止二灰结石混合料的体积收缩，减少基层的开裂。
对于压碎值，针片状含量对二灰结石也有一定影响。针片状含量不宜超过20%，否则对试件的抗压强度、弯拉强度和劈裂强度不利，甚至最大可使强度降低15%左右，故也应当引起重视。
2 材料配比对基层质量的影响
2.1 石灰剂量 二灰结石基层的强度及二灰对石料颗粒的粘结作用，均来自石灰与粉煤灰物理化学反映的结果。这里有个量的问题，即一定量的粉煤灰需要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，就有部分粉煤灰未参加化学反映。这都不利于二灰结石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映的化学成分来计算，目前通常是按经验来决定二灰中的石灰剂量。《规范》中推荐的石灰与粉煤灰的比例1：2-1：4就是根据经验决定的。试验结果表明，石灰剂量越高，混合料的干缩系数越大。在实际使用中，从基层防裂角度出发，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。从工程成本核算角度看，减少石灰用量也可节约经费。在施工时尽可能选用等级高的石灰，减少石灰剂量。若是用高钙粉煤灰时，也应适当减少石灰剂量。
2.2 二灰在结构层中的含量 二灰是二灰结石中的结合料，赋予二灰结石半刚性的性质。二灰含量过多，易使材料温缩、干缩过大，致使抗裂性和耐久性降低；而含二灰含量过少，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。从理论上讲，二灰在二灰结石混合料中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，粗颗粒将相互嵌剂形成骨架，二灰则正好填充与骨架的空隙中。此时二灰的温缩和干缩仅被局限在颗粒骨架之内，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，限制低剂量是为了保证基层具有基本的抗拉强度，以满足荷载作用的强度要求；限制高剂量可使模量不致过大，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。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。确定合适的配比既能满足规范要求，又能因地制宜、方便施工、降低成本。
2.3 含水量 一般说来，混合料混合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。为了阻止二灰结石层的开裂，碾压时混合料要做到稍湿勿干，含水量可控制在率高于最佳含水量1-2个百分点。这样可以保证其内部强度增长所需水份。碾压时首选重型振动压路机进行碾压，最后再用18-21吨重型三轮压路机终压成型。
3 施工方法的选择
在二灰结石基层施工中，以往采用小型机具与人工配合进行路拌施工，也有采用稳定土拌和机进行路拌施工，都不同程度存在质量问题，影响路面结构的正常使用。随着高等级道路对基层施工质量的要求越来越高，传统的施工工艺已难以保证工程质量。目前，二灰结石基层施工大多采用集中场拌和摊铺机摊铺，具有级配精度高、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、纵坡都能达到或超过规范要求，不仅提高了工程质量，而且加快了工程速度。
4 施工质量控制
二灰结石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尺寸控制三个部分。
4.1 材料标准试验 在组织现场施工之前以及混合料发生变化时，必须对拟采用的材料进行基本性质试验，以评定材料质量是否符合要求。主要项目有：
①石灰：石灰品种（钙质或镁质），活性含量，未消解残渣含量，含水量。②石料：级配、最大粒径，针片状含量，压碎值，含水量，含泥量。③粉煤灰：粉煤灰品种（硅铝或高钙），SiO2，Ai2O3和Fe2O3的总含量，烧失量，比表面积，含水量。④重型击实试验：求得最佳含水量和最大干密度。⑤二灰结石试件：7天无侧限抗压强度。
4.2 施工过程质量控制 施工过程质量控制的主要检测项目有混合料含水量、石灰剂量、二灰含量、拌和均匀性，现场密实度、弯沉值等。随时观察色泽均匀，无灰条、灰团、无离析补充拌和二灰含量1次/2000m2±2%以内，根据材料消耗推算或整平时检查小于5mm颗粒含量。
4.3 外形尺寸控制 外形尺寸是工程验收的必检项目，其数值对工程质量有重要影响。外形尺寸控制项目主要有高程、厚度、宽度、平整度、横坡度等。
5 施工中应注意的问题
5.1 施工季节 二灰结石本身早期强度低，在低温条件下，其强度增长率更低，当气温低于5℃时，二灰结石强度几乎不增长。二灰结石宜在春末和夏季施工。规范规定施工期的最低气温在5℃以上，并在第一次重冰冻（-3℃-5℃）到来的一个月至一个半月之前完成。已经拌成的二灰结石料及二灰结石混合料的存放时间不宜超过24h，宜在当天拌和并摊铺压实。石灰、粉煤灰与石料拌和后，即进行各类物理化学反应。随着时间的推移，二灰结石中的活性氧化物含量将迅速降低、若不及时碾压成型，将影响二灰结石基层的质量。因此，施工时必须采用流水作业法，各工序应紧密衔接，尽量缩短从拌和到完成碾压之间的延迟时间。
5.2 标高控制 标高控制主要依靠水准测量。测量工作虽简单，但非常重要，低基层、基层标高的控制好坏直接影响到面層的厚度。因此，测量过程中应严格控制好各层标高。对无条件使用摊铺机摊铺二灰结石的路段，在碾压结束之前，用平地机再终平一次，使其纵向顺适，路拱和标高符合设计要求。对于局部低洼处，不在进行找平，留待铺筑面层时处理，严禁薄层贴补。
5.3 压实度检测 应强调检测的及时性，在二灰结石强度未开始增长前即进行检测，压实度未达到一定设计要求时。即时继续碾压；否则，在其已达到一定强度时，再继续碾压，将造成强度的破坏，如不继续碾压则造成工程缺陷。
5.4 洒水养生 洒水养生时以保持表面湿润为宜，切记出现积水，粗集料之间存在过多游离状态的水分，将降低Ca2+，Mg2+浓度，减缓离子交换，和化学反应过程。水分过少、空气中CO2水溶过程无法进行，Ca(OH)2电离过程及一系列化学反应过程将无法进行，强度增长将无法进行。
6 结论
经上述分析，可得出如下结论：①二灰结石原材料质量严重影响施工最终质量。②质量越好，等级越高的石灰，越有利于二灰结石强度形成。③石灰消解应充分，且应在较短时间内使用。④二灰含量应由实验来决定，且有一个最佳值。⑤尽量使用机械化施工，以提高施工质量。⑥施工尽量选夏、秋两季，即有利于强度增长，又可降低养护成本。
关键词：二灰结石
1 二灰结石组成材料的要求
二灰结石的工程性质与原材料密切有关，原材料质量的好坏直接影响到二灰结石的施工性能。
1.1 石灰的质量与品种
1.1.1 石灰质量对二灰结石强度影响很大。JTJ034-2000《公路路面基层施工技术规范》（以下简称“规范”）表4.2.2规定：石灰质量应符合三级消石灰或三级生石灰的技术指标，或有效钙含量在20%以上的其它石灰。通过试验，混合料的强度符合规定标准也可使用。
根据施工经验，在施工时应尽量选用等级高的石灰，这是因为：①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。②石灰的等级愈高，其细度愈大，比表面积也愈大，与粉煤灰作用愈充分，因而稳定效果愈好。另外，还应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。试验表明，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。
1.1.2 石灰的存放时间对其质量有极大的影响。《规范》中指出：石灰放置3个月，其活性含量可以从原来的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。众所周知，活性含量低的石灰是很难做出高强度基层的。故应根据工程实施进度，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。
1.1.3 消解石灰的质量对基层强度有直接的影響，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，消解后的石灰应保持一定的湿度，宜过10mm的筛并尽快使用。但不少施工单位的生石灰进场后，不论是否需要使用就立即加水消解，用水即不均匀也不透彻，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，无法满足质量要求。
此外，消石灰使用前不过筛，而在与粉煤灰拌合后才过20-25mm孔径的筛，导致超粒径残渣和未消解小灰块的存在，基层成型在养生过程中，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。
1.2 粉煤灰 粉煤灰是火力发电厂燃烧粉煤产生的粉状残渣，它的主要成分是SiO2、AL2O3和Fe2O3，其含量越大，对二灰结石越有利。《规范》中规定：这三种成分总含量应大于70%。粉煤灰的烧失量不应超过20%，比面积宜大于2500cm2/g。在施工过程中，往往不重视粉煤灰的检测。一般情况下，粉煤灰其氧化物含量常在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，应增加石灰用量，才能保证基层强度，因而降低了经济效益。另外，在粉煤灰中氧化钙含量一般在2%-6%，而有些地方的粉煤灰含有10%-40%的氧化钙。在使用这种高钙粉煤灰时，可适当减少石灰的剂量，这样在保证质量的前提下能降低经费投入，提高经济效益。因此，施工单位和质监部门都应加强对粉煤灰的检测工作。
1.3 粗集料（石料） 在二灰结石施工中，对石料最主要的指标是最大粒径和级配以及压碎值，对保证二灰结石的密实度、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，表面平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，基层材料的比面积增大，容易产生开裂，且增加工程成本。《规范》要求：对于高速公路和一级公路，低基层的石料最大粒径不应超过40mm，其颗粒组成应符合1#级配的范围；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2#级配的范围。对于二级及二级以下公路，低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，并符合1#级配的要求。此规定是为了减少二灰结石混合料的拌和、运输和摊铺机的磨损，使基层具有较高的平整度。为减少二灰结石基层开裂，石料的最大粒径可适当放宽。另外在颗粒级配上，适当降低石料细颗粒成分的含量，能有效地阻止二灰结石混合料的体积收缩，减少基层的开裂。
对于压碎值，针片状含量对二灰结石也有一定影响。针片状含量不宜超过20%，否则对试件的抗压强度、弯拉强度和劈裂强度不利，甚至最大可使强度降低15%左右，故也应当引起重视。
2 材料配比对基层质量的影响
2.1 石灰剂量 二灰结石基层的强度及二灰对石料颗粒的粘结作用，均来自石灰与粉煤灰物理化学反映的结果。这里有个量的问题，即一定量的粉煤灰需要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，就有部分粉煤灰未参加化学反映。这都不利于二灰结石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映的化学成分来计算，目前通常是按经验来决定二灰中的石灰剂量。《规范》中推荐的石灰与粉煤灰的比例1：2-1：4就是根据经验决定的。试验结果表明，石灰剂量越高，混合料的干缩系数越大。在实际使用中，从基层防裂角度出发，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。从工程成本核算角度看，减少石灰用量也可节约经费。在施工时尽可能选用等级高的石灰，减少石灰剂量。若是用高钙粉煤灰时，也应适当减少石灰剂量。
2.2 二灰在结构层中的含量 二灰是二灰结石中的结合料，赋予二灰结石半刚性的性质。二灰含量过多，易使材料温缩、干缩过大，致使抗裂性和耐久性降低；而含二灰含量过少，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。从理论上讲，二灰在二灰结石混合料中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，粗颗粒将相互嵌剂形成骨架，二灰则正好填充与骨架的空隙中。此时二灰的温缩和干缩仅被局限在颗粒骨架之内，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，限制低剂量是为了保证基层具有基本的抗拉强度，以满足荷载作用的强度要求；限制高剂量可使模量不致过大，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。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。确定合适的配比既能满足规范要求，又能因地制宜、方便施工、降低成本。
2.3 含水量 一般说来，混合料混合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。为了阻止二灰结石层的开裂，碾压时混合料要做到稍湿勿干，含水量可控制在率高于最佳含水量1-2个百分点。这样可以保证其内部强度增长所需水份。碾压时首选重型振动压路机进行碾压，最后再用18-21吨重型三轮压路机终压成型。
3 施工方法的选择
在二灰结石基层施工中，以往采用小型机具与人工配合进行路拌施工，也有采用稳定土拌和机进行路拌施工，都不同程度存在质量问题，影响路面结构的正常使用。随着高等级道路对基层施工质量的要求越来越高，传统的施工工艺已难以保证工程质量。目前，二灰结石基层施工大多采用集中场拌和摊铺机摊铺，具有级配精度高、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、纵坡都能达到或超过规范要求，不仅提高了工程质量，而且加快了工程速度。
4 施工质量控制
二灰结石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尺寸控制三个部分。
4.1 材料标准试验 在组织现场施工之前以及混合料发生变化时，必须对拟采用的材料进行基本性质试验，以评定材料质量是否符合要求。主要项目有：
①石灰：石灰品种（钙质或镁质），活性含量，未消解残渣含量，含水量。②石料：级配、最大粒径，针片状含量，压碎值，含水量，含泥量。③粉煤灰：粉煤灰品种（硅铝或高钙），SiO2，Ai2O3和Fe2O3的总含量，烧失量，比表面积，含水量。④重型击实试验：求得最佳含水量和最大干密度。⑤二灰结石试件：7天无侧限抗压强度。
4.2 施工过程质量控制 施工过程质量控制的主要检测项目有混合料含水量、石灰剂量、二灰含量、拌和均匀性，现场密实度、弯沉值等。随时观察色泽均匀，无灰条、灰团、无离析补充拌和二灰含量1次/2000m2±2%以内，根据材料消耗推算或整平时检查小于5mm颗粒含量。
4.3 外形尺寸控制 外形尺寸是工程验收的必检项目，其数值对工程质量有重要影响。外形尺寸控制项目主要有高程、厚度、宽度、平整度、横坡度等。
5 施工中应注意的问题
5.1 施工季节 二灰结石本身早期强度低，在低温条件下，其强度增长率更低，当气温低于5℃时，二灰结石强度几乎不增长。二灰结石宜在春末和夏季施工。规范规定施工期的最低气温在5℃以上，并在第一次重冰冻（-3℃-5℃）到来的一个月至一个半月之前完成。已经拌成的二灰结石料及二灰结石混合料的存放时间不宜超过24h，宜在当天拌和并摊铺压实。石灰、粉煤灰与石料拌和后，即进行各类物理化学反应。随着时间的推移，二灰结石中的活性氧化物含量将迅速降低、若不及时碾压成型，将影响二灰结石基层的质量。因此，施工时必须采用流水作业法，各工序应紧密衔接，尽量缩短从拌和到完成碾压之间的延迟时间。
5.2 标高控制 标高控制主要依靠水准测量。测量工作虽简单，但非常重要，低基层、基层标高的控制好坏直接影响到面層的厚度。因此，测量过程中应严格控制好各层标高。对无条件使用摊铺机摊铺二灰结石的路段，在碾压结束之前，用平地机再终平一次，使其纵向顺适，路拱和标高符合设计要求。对于局部低洼处，不在进行找平，留待铺筑面层时处理，严禁薄层贴补。
5.3 压实度检测 应强调检测的及时性，在二灰结石强度未开始增长前即进行检测，压实度未达到一定设计要求时。即时继续碾压；否则，在其已达到一定强度时，再继续碾压，将造成强度的破坏，如不继续碾压则造成工程缺陷。
5.4 洒水养生 洒水养生时以保持表面湿润为宜，切记出现积水，粗集料之间存在过多游离状态的水分，将降低Ca2+，Mg2+浓度，减缓离子交换，和化学反应过程。水分过少、空气中CO2水溶过程无法进行，Ca(OH)2电离过程及一系列化学反应过程将无法进行，强度增长将无法进行。
6 结论
经上述分析，可得出如下结论：①二灰结石原材料质量严重影响施工最终质量。②质量越好，等级越高的石灰，越有利于二灰结石强度形成。③石灰消解应充分，且应在较短时间内使用。④二灰含量应由实验来决定，且有一个最佳值。⑤尽量使用机械化施工，以提高施工质量。⑥施工尽量选夏、秋两季，即有利于强度增长，又可降低养护成本。