王國(guó)愛(ài)（甘肅省定西市農(nóng)村公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)管理處，甘肅 定西 743000）

石灰改性黃土在山區(qū)公路路基工程中的應(yīng)用

王國(guó)愛(ài)（甘肅省定西市農(nóng)村公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)管理處，甘肅 定西 743000）

黃土地區(qū)山區(qū)公路路基沉降是最為常見(jiàn)病害之一，并影響路面及構(gòu)造物耐久性和穩(wěn)定性，通過(guò)石灰改性黃土對(duì)路基進(jìn)行換填，不但材料輕質(zhì)降低路基自重，而且減輕運(yùn)營(yíng)期間的養(yǎng)護(hù)維修工作，是山區(qū)公路建設(shè)的一項(xiàng)重要工程措施。本文就石灰土改性黃土強(qiáng)度的形成機(jī)理及增加強(qiáng)度特性的方法進(jìn)行分析說(shuō)明。

石灰改性黃土；路基工程；應(yīng)用

1 工程概況

甘肅省定西市通渭至榜羅革命遺址公路建設(shè)工程是全國(guó)100條紅色旅游公路重點(diǎn)公路建設(shè)項(xiàng)目之一，全線按二級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)修建，公路荷載Ⅰ級(jí)，全長(zhǎng)60.6公里，項(xiàng)目位于黃土高原隴西地區(qū)的中部，地表絕大部分被黃土覆蓋，總體上屬黃土梁地貌中的陡梁深溝谷地貌。由于黃土是一種多孔隙、大孔性、弱膠結(jié)的沉積物，富含碳酸鹽，用其修筑的路基會(huì)出現(xiàn)多種病害。為避免路床承載力不足，路基不均勻沉降，受水浸濕后會(huì)產(chǎn)生較大的沉陷以及路堤邊坡溜方等，該項(xiàng)目在低填淺挖填路段、新舊路基結(jié)合路段上路床采用3%的石灰改性黃土回填并壓實(shí)；在填方及挖方路基填料CBR不滿(mǎn)足要求路段，對(duì)路床超挖80cm，下路床回填壓實(shí)，上路床換填3%石灰土；在黃土陷穴處理頂部30cm采用二八灰土夯實(shí)回填。本文結(jié)合該項(xiàng)目石灰改性黃土的應(yīng)用談幾點(diǎn)看法。

2 石灰改性黃土強(qiáng)度的形成機(jī)理

2.1 強(qiáng)度的形成過(guò)程

石灰是用石灰石、白云石、白堊、貝殼等碳酸鈣含量高的原料，經(jīng)900～1100℃煅燒而成，屬氣硬型膠凝材料。生石灰呈白色或灰色塊狀，生石灰粉是由塊狀生石灰磨細(xì)而得到的細(xì)粉，其主要成分是CaO，黃土中摻入石灰后，在一定條件下將發(fā)生復(fù)雜的物理—化學(xué)反應(yīng)，從而使黃土的強(qiáng)度特性改變。初期階段石灰開(kāi)始消化與硬化，石灰改性黃土結(jié)團(tuán)、塑性指數(shù)降低、最佳含水量的增大和最大干密實(shí)度的減小等，改性黃土后期在填筑過(guò)程，由于火山灰反應(yīng)、離子交換反應(yīng)、碳酸化反應(yīng)，改性黃土顆粒相互靠攏，相互嵌鎖，從而出現(xiàn)板結(jié)，強(qiáng)度、穩(wěn)定性及剛度等提升。硬化后的灰土屬脆性材料。實(shí)驗(yàn)證明，石灰改性黃土硬化的化學(xué)微觀機(jī)理可以通過(guò)離子化反應(yīng)、離子交換-水膠連接作用、固結(jié)反應(yīng)和碳酸化和結(jié)晶作用等，生成硅酸鈣化合物和鋁酸鈣化合物及鈣鋁黃長(zhǎng)石水化物等，使得土的強(qiáng)度顯著提高，而且隨時(shí)間延續(xù)而增大，具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性，這就是石灰改性黃土強(qiáng)度形成的機(jī)理。

2.2 強(qiáng)度與石灰摻量的關(guān)系

黃土的強(qiáng)度受兩種粘聚力制約，一種為水膜的物理化學(xué)作用、粘土礦物顆粒的粘結(jié)和顆粒間分子引力所形成的原始粘聚力;另一種為碳酸鹽、石膏及其它包圍在顆粒外部的鹽類(lèi)薄膜膠結(jié)而成的加固粘聚力，在天然狀態(tài)下，主要是加固粘聚力起主要作用。石灰的劑量對(duì)石灰土強(qiáng)度影響顯著，石灰的含量較低時(shí)，石灰主要起穩(wěn)定作用，使土的塑性降低，初步具有水穩(wěn)性，密實(shí)度和強(qiáng)度得到穩(wěn)定。隨著劑量的增加，強(qiáng)度和穩(wěn)定性均提高。但石灰的含量超過(guò)一定數(shù)量后，過(guò)多的石灰將沉積在土中孔隙而不參加反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致孔隙比增加、石灰土強(qiáng)度降低。因此，對(duì)于石灰改性土，存在最佳石灰劑量。應(yīng)根據(jù)工程需要和環(huán)境因素，通過(guò)對(duì)石灰改性黃土進(jìn)行三軸剪切試驗(yàn)、擊實(shí)試驗(yàn)、抗凍融循環(huán)試驗(yàn)確定公路路基填料要求的最佳石灰劑量。

3 增強(qiáng)石灰改性黃土強(qiáng)度的方法

3.1 提高石灰的細(xì)度和等級(jí)

石灰應(yīng)采用Ⅲ以上磨細(xì)生石灰，即CaO與MgO的含量越高，石灰的細(xì)度越大，石灰和土的接觸面積越大，在同樣灰劑量下與土粒作用越充分，因而效果越好。生石灰在灰土中消解可放出大量的熱能，加速灰土的硬化，而且剛消解的石灰呈膠狀氫氧化鈣，其活性和溶解度均較高，能保證石灰與土中膠粒更好的作用。

3.2 選擇最佳的石灰劑量

石灰劑量對(duì)石灰強(qiáng)度影響顯著，石灰劑量較低時(shí)，石灰主要起穩(wěn)定作用，使土的塑性、膨脹減小，使土的密度、強(qiáng)度得到改善。隨著劑量的增加，石灰改性黃土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均提高。但當(dāng)劑量超過(guò)一定范圍時(shí)，過(guò)多的石灰將沉積在土中孔隙而不參加反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致孔隙比增加、強(qiáng)度反而降低，生產(chǎn)實(shí)踐中常用最佳劑量為8%—14%，劑量的確定應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)層技術(shù)要求進(jìn)行混合料組成設(shè)計(jì)。

3.3 保持一定的含水量

石灰土是一種水硬性材料，水是石灰土的重要組成部分，它促進(jìn)石灰改性黃土物理—化學(xué)變化，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)確定最佳含水量，并用以控制實(shí)際施工中保證含水率。

3.4 提高石灰土的密實(shí)度

實(shí)踐證明，石灰土的密實(shí)度每增減1%，強(qiáng)度約增減4%左右，而且密實(shí)的石灰抗凍融循環(huán)、水穩(wěn)性較好，干縮現(xiàn)象也很少出現(xiàn)。要提高石灰土的密實(shí)度就必須進(jìn)行碾壓，碾壓應(yīng)在最佳含水量時(shí)進(jìn)行。

3.5 一定的齡期和養(yǎng)護(hù)條件

石灰改性黃土的強(qiáng)度存在明顯的齡期效應(yīng)，在碳酸化和結(jié)晶作用過(guò)程中，早期強(qiáng)度較小，石灰改性黃土的強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)齡期的增長(zhǎng)而增大，其早期強(qiáng)度沒(méi)有明顯的優(yōu)勢(shì)，所以在實(shí)際工程中，養(yǎng)護(hù)齡期不得低于7d。因此在實(shí)際工程中要注意養(yǎng)護(hù)齡期和養(yǎng)護(hù)條件。

4 結(jié) 語(yǔ)

路基作為主要的承重結(jié)構(gòu)，承受著本身的土體自重和路面重力，以及由路面?zhèn)鬟f而來(lái)的行車(chē)荷載，是整個(gè)公路構(gòu)造的重要組成部分，而路基填料性質(zhì)好壞直接關(guān)系到路基填筑質(zhì)量。為增強(qiáng)路基穩(wěn)定性和承載力，將一定量石灰摻入黃土，經(jīng)拌和用于填筑路堤，并做好石灰改性黃土的養(yǎng)護(hù)，相對(duì)節(jié)省投資，還能提高公路建設(shè)質(zhì)量，減少路基工程質(zhì)量通病。但在工程應(yīng)用中，一般采用的是石灰改性黃土的早期強(qiáng)度，把其后期強(qiáng)度作為一種長(zhǎng)期的強(qiáng)度儲(chǔ)備來(lái)考慮。如何充分利用石灰土的后期強(qiáng)度是我們有待解決的問(wèn)題。

[1]王 澄．路基填料的改性及其在秦沈客運(yùn)專(zhuān)線的應(yīng)用[D]．成都:西南交通大學(xué)，2001．

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[4]徐實(shí)，楊有海，耿煊，夏瓊．石灰改性黃土路堤特性試驗(yàn)研究，2006．

Discussion on application of lime modified loess in highway subgrade engineering in mountainous area

The roadbed settlement in mountainous area is one of the most common diseases in loess area． It affects the durability and stability of pavement and structure． The roadbed is replaced by lime-modified loess，which not only reduces the dead weight of roadbed，but also reduces the maintenance during operation． Maintenance work，is a mountainous highway construction is an important engineering measures． In this paper，the formation mechanism of the lime soil-modified loess strength and the method to increase the strength characteristics are analyzed．

lime - modified loess;subgrade；application

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1003-8965（2017）01-0075-01