石灰穩(wěn)定類基層(底基層)

薛海濤，蘇風(fēng)華

(海林市公路管理站)

石灰穩(wěn)定類基層(底基層)

薛海濤，蘇風(fēng)華

(海林市公路管理站)

摘 要:石灰穩(wěn)定土是由土、石灰和水組成的?；旌狭系慕M成設(shè)計包括根據(jù)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，通過試驗選取合適的土，確定必需的或最佳的石灰劑量和混合料的最佳含水率。

關(guān)鍵詞:石灰;穩(wěn)定類;基層

在粉碎的土和原狀松散的土(包括各種粗、中、細(xì)粒土)中摻入適量的石灰和水，按照一定技術(shù)要求，經(jīng)拌和，在最佳含水率下攤鋪、壓實及養(yǎng)生，其抗壓強(qiáng)度符合規(guī)定要求的路面基層稱為石灰穩(wěn)定類基層。用石灰穩(wěn)定細(xì)粒土得到的混合料簡稱石灰土，所做成的基層稱石灰土基層(底基層)。

石灰劑量是石灰質(zhì)量占全部士顆粒的干質(zhì)量的百分率，即石灰劑量=石灰質(zhì)量/干土質(zhì)量。

石灰穩(wěn)定類材料適用于各級公路路面的底基層和二級以下公路的基層，石灰土不得用作二級和二級以上公路高級路面的基層。在冰凍地區(qū)的潮濕路段和其他地區(qū)的過濕路段不宜采用石灰土做基層和底基層。

1 石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度形成原理

在土中摻入適量的石灰，并在最佳含水率下拌勻壓實，使石灰與土發(fā)生一系列的物理、化學(xué)作用，從而使土的性質(zhì)發(fā)生根本的變化。一般分離子交換作用、結(jié)晶硬化作用、火山灰作用和碳酸化作用四個方面。

(1)離子交換作用。

土的微小顆粒具有一定的膠體性質(zhì)，它們一般都帶有負(fù)電荷，表面吸附著一定數(shù)量的鈉、氫、鉀等低價陽離子(Na+、H+、K+)，石灰是一種強(qiáng)電解質(zhì)，在土中加入石灰和水后，石灰在溶液中電離出來的鈣離子(Ca2+)就與土中的鈉、氫、鉀離子產(chǎn)生離子交換作用，原來的鈉(鉀)土變成鈣土，土顆粒表面所吸附的離子由一價變成二價，減少了土顆粒表面吸附水膜的厚度，使土粒相互之間更為接近，分子引力隨著增加，許多單個土粒聚成小團(tuán)粒，組成一個穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

(2)結(jié)晶作用。

在石灰土中只有一部分熟石灰Ca(OH)2進(jìn)行離子交換作用，絕大部分飽和的Ca(OH)2自行結(jié)晶。熟石灰與水作用生成熟石灰結(jié)晶網(wǎng)格，其化學(xué)反應(yīng)式為

(3)火山灰作用。

熟石灰的游離Ca2+與土中的活性氧化硅SiO2和氧化鋁Al2O3作用生成含水的硅酸鈣和鋁酸鈣的化學(xué)反應(yīng)就是火山灰作用，其反應(yīng)為上述所形成的熟石灰結(jié)晶網(wǎng)格和含水的硅酸鈣和鋁酸鈣結(jié)晶都是膠凝物質(zhì)，它具有水硬性并能在固體和水兩相環(huán)境下發(fā)生硬化。這些膠凝物質(zhì)在土微粒團(tuán)外圍形成一層穩(wěn)定保護(hù)膜，填充顆?？障?，使顆粒間產(chǎn)生結(jié)合料，減少了顆粒間的空隙與透水性，同時提高密實度，這是石灰土獲得強(qiáng)度和水穩(wěn)定性的基本原因，但這種作用比較緩慢。

(4)碳酸化作用。

在土中的Ca(OH)2與空氣中的二氧化碳作用，其化學(xué)反應(yīng)式為

CaCO3是堅硬的結(jié)晶體，它和其生成的復(fù)雜鹽類把土粒膠結(jié)起來，從而大大提高了土的強(qiáng)度和整體性。

由于石灰與土發(fā)生了一系列的相互作用，從而使土的性質(zhì)發(fā)生根本的改變。在初期，主要表現(xiàn)為土的結(jié)團(tuán)、塑性降低、最佳含水率增加和最大密實度減小等，后期主要表現(xiàn)為結(jié)晶結(jié)構(gòu)的形成，從而提高其板體性、強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

2 石灰土混合料設(shè)計

2.1 石灰土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)

石灰土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)相應(yīng)的公路等級和在路面結(jié)構(gòu)中的層位而定。在規(guī)定溫度保濕養(yǎng)生6 d、浸水1 d后無側(cè)限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 石灰穩(wěn)定細(xì)粒土的強(qiáng)度和壓實度標(biāo)準(zhǔn) MPa

2.2 混合料的設(shè)計步驟

(1)制備同一種土樣、不同石灰劑量的石灰土混合料，根據(jù)不同的層位，可參照下列石灰劑量進(jìn)行配制。

做基層用砂礫土和碎石土:3%、4%，5%、6%、7%;

塑性指數(shù)小于12的黏性土:10%、12%、13%、14%、16%;

塑性指數(shù)大于12的黏性土:5%、7%、9%、11%、13%。

做底基層用塑性指數(shù)小于12的黏性土:8%、10%、11% 、12% 、14%;

塑性指數(shù)大于12的黏性土:5%、7%、8%、9%、11%。

(2)確定混合料的最佳含水率和最大干壓實密度(用重型擊實標(biāo)準(zhǔn)試驗)，至少做三個不同石灰劑量混合料的擊實試驗，即最小劑量、中間劑量和最大劑量。

(3)按最佳含水率與工地預(yù)期達(dá)到的壓實密度制備試件，進(jìn)行強(qiáng)度試驗時，做平行試驗的試件數(shù)量應(yīng)符合規(guī)定。

(4)試件在規(guī)定溫度(北方冰凍地區(qū)為20℃ ±2℃，南方非冰凍地區(qū)為25℃ ±2℃)下保濕養(yǎng)生6 d，浸水1 d，進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗。根據(jù)表1的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，選定合適的石灰劑量，室內(nèi)試驗結(jié)果的平均抗壓強(qiáng)度應(yīng)符合下式的要求

式中:Rd為設(shè)計抗壓強(qiáng)度，MPa;Cv為試驗結(jié)果的偏差系數(shù)(小數(shù)計);Za為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表中隨保證率(或置信度α)而變的系數(shù)，重交通道路應(yīng)取保證率95%，此時=1.645;其他道路可取保證率為90%，即Za=1.282。

工地實際采取的石灰劑量應(yīng)較試驗室內(nèi)試驗確定的劑量多0.5%～1.0%。

中圖分類號:U416.216

C

1008-3383(2011)06-0093-01

收稿日期:2011-04-15