石灰细粒土形成机理分析和运用

摘要：本文分析了石灰细粒土的形成机理，就一般石灰细粒土而言，如何让石灰土能够做到最好利用进行了具体的阐述，仅供参考。
关键词：石灰；土；水；塑性；强度
Abstract: This paper analyzes the formation mechani of lime, fine-grained soil, generally lime in fine grained soil, how to make lime the soil can be the best use of the specific reference only.
Keywords: lime; soil; water; plastic; strength
2095-2104（2012）

石灰土具有强度高、板体性强且造价低廉等性能,因此在我国公路建设中被广泛应用于路面的垫层、底基层及基层(非高等级公路)中。石灰土就是通过设计采用一定比例的石灰和粘土充分混合而得到的一种混合材料。当它在硬化后具有一定水稳定性、温度稳定性和抗压、抗折强度。目前在道路工程中，石灰土作为一种路面底基层、基层理想工程材料而得到了广泛的使用。

一、石灰细粒土的形成机理分析

石灰是生产石灰的原料经过高温煅烧而得到的一种白色或灰白色的块状物质（CaO），称之生石灰。在煅烧过程中有未完全断烧好的叫欠火石灰，这种石灰未消化的残渣较多，有效钙镁含量低，在使用时缺乏黏结力达不到应有的效果，工程上一般不用。另有一种是煅烧时间过长或煅烧温度过高，使得石灰表面出现裂缝或玻璃撞的外壳叫过火石灰，这种石灰在使用时，如果没有消解好即使在工后会产生膨胀，对工程危害较大。所以在交通建设工程上规定了不准使用3级以外的等外石灰。优质石灰色泽洁白或带灰色，质量较轻，块状石灰堆积密度为800—100Kg/m3。石灰是一种气硬性材料，它和土结合后会产生两种化学反应：⑴生石灰与粘土拌合后，遇水很快产生水化作用，形成Ca(HO)2俗称熟石灰，熟石灰中的Ca2+离子在水的作用下会与土颗粒产生絮凝反应，这一反应过程使软土颗粒结合水膜厚度减薄，土的塑性降低，土颗粒间的粘结力增加，土体强度和水稳性能显著提高。该反应一般发生在数小时内，是石灰对粘土的早期基本应用。⑵熟石灰与粘土颗粒中的活性硅铝矿物进一步缓慢地产生化学作用，过程中又吸收熟石灰浆中的水分，形成结晶并生成铝酸盐和水化硅酸钙，改变了粘土的结构。这一反应过程一般能持续数年，是石灰对软粘土的后期作用。所以石灰在储存时应覆盖或放在水中，消解好的石灰应尽快使用。
石灰土中土在部颁《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）中规定：塑性指数15～20的粘性土以及含有一定数量的粘性土的中粒土和粗粒土均适宜于用石灰稳定。这种稳定土易于粉碎，便于碾压成型，施工和使用效果都很好。我省分布着粘性土、亚粘土、砂性土、亚砂土和砂土等多种不同类型的土质。为了保证工程质量，对所采用的土源既要考虑到符合规范指标和强度要求，又要考虑到施工时易于粉碎，便于碾压成型，还要考虑到因地制宜、就地取材。对不同的区域、不同的土质，通过技术处理的手段，使其满足灰土层施工的指标要求。

二、石灰土在工程中的应用

1、材料要求（1）土：土以塑性指数10～20的黏性土为宜；用石灰稳定无塑性指数的级配砂砾、级配碎石、未筛分碎石时，应添加15%左右的黏性土；试验塑性指数偏大的黏性土时，应进行粉碎，粉碎后土块的最大尺寸不应大于15mm。土的有机质含量不超过10%，硫酸盐含量超过0.8%时不宜用石灰稳定。使用特殊类型的土壤如级配砾石、砂石、杂填土等应经试验决定。碎石或砾石的压碎值应符合以下要求：用于城市快速路和主干道基层应不大于30%；用于次干路基层应不大于35%。（2）石灰：石灰宜用Ⅰ-Ⅲ级的新灰。对储存较久或经过雨期的消解石灰应经过试验，根据活性氧化物的含量，决定使用方法。考虑具体情况，建议使用袋装熟石灰、磨细的生石灰，不宜在现场消解块灰，必要时对熟石灰进行筛分处理（10mm方孔）。

2、石灰土中水：一般生活软用水，牲畜饮用水均可使用。

3、在石灰土施工过程中严把原材质量关，等外灰不得使用。首先应对石灰进行充分消解，再进行路拌或场拌作业，最后整平碾压。无论使用哪种拌和工艺都应先计算好理论用灰量，最好是一次加足灰剂量，否则由于经过多次重复加灰拌和，不仅使得土体含水量降低，更降低了土体的塑性从而使得碾压困难或压实度达不到规范要求。施工过程应尽快完成，最好在3天内，实验证明常温下石灰在进过拌合后3天内衰减不是特别明显，3天后会折减1个百分点以上，如果在高温天气条件下施工衰减量会更快。
4、施工时如果土的塑性指数较大，应加大拌和力度使土块尽量粉碎，如果塑性指数过大或含水量较大时可以先适当加灰拌和，然后再加足量的灰进行二次拌和。有资料显示，在相同条件下，灰土颗粒粒径0.5mm，无侧限抗压强度为4.3Mpa，灰土颗粒粒径

1.0mm，无侧限抗压强度为0Mpa。不难看出，灰土强度与土颗粒的大小有直接关系。

5、由于石灰在和土作用时，初期会吸收土体中的水分进行水化作用，所以应在使用前进行充分消解，不然会使石灰土的含水量过分降低从而造成无法碾压。碾压后的石灰土石灰会继续和土中硅铝矿物进行反应，也需要大量的水。所以施工后验收合格了要及时进行养生，养生时要保持土体始终是湿润状态，不得时干时湿，石灰土是一种水硬性材料，其强度形成需要一定的湿度。在一定的湿度生时，能加速石灰土的钙化硬结，使其尽早成型。若表面缺水干燥，会引起表面松散而不能成型 。因为1、在大气中会由于水分蒸发以及石灰的化学反应吸收水分，会造成土体中水分不足，如果得不到水分补充，那么就会把土体中结合水膜的水分给强行分离出来造成土体开裂；2、土体由于缺水时会把天在缝隙间的自由水给释放出来，造成干缩开裂。几个循环下来就无法形成一个整体，进一步造成板体破坏，使得基层失去整体性无法很好工作，对工程质量产生极大的隐患；3、同时足够多的水也可把未彻底消解好的石灰颗粒继续消解，从而能消除因膨胀而开裂现象。整个养生过程应能保持7天以上，如果不能及时进行下道工序施工应继续适当洒水养护。验收合格后的基层至少在半个月内不得受水侵泡，因为石灰是气硬性材料，在水中无法进行硬化反应的。
三、结语
随着石灰土基层在道路工程中的应用，越来越被人重视，施工技术水平也达到了相当大的提高。虽然石灰土施工工艺比较复杂,受外部因素影响较大,但只要能够清楚地了解其强度产生机理,施工过程中严加控制,打造质量满意的优质工程也是不难的。只要按现行技术进行细致规范操作，就能把

摘自：本科生毕业论文www.udooo.com

工程质量做好。
参考文献：
《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）
《道路建筑材料》（清华大学 北京交通大学出版社）
[3]张亮，石灰土的施工质量控制-《林业科技情报》2001.