石灰土強(qiáng)度形成的原理及施工注意要點(diǎn)

羅亞鋒

摘 要：石灰具有價(jià)格低廉，易于取材，供應(yīng)方便等特點(diǎn)，所以灰土路基為市政和公路項(xiàng)目常見施工項(xiàng)目，其施工質(zhì)量的好壞，將決定路基整體的強(qiáng)度、沉降量等控制指標(biāo)，所以加強(qiáng)石灰土施工質(zhì)量，了解石灰土機(jī)理及施工要點(diǎn)極為重要，本文將可為施工技術(shù)人員提高參考。

關(guān)鍵詞：灰土;機(jī)理;施工注意要點(diǎn)

一、石灰土強(qiáng)度形成機(jī)理

石灰加入土中拌合后，主要為石灰中含有的鈣鎂離子與土中的離子發(fā)生一系列物理及化學(xué)反應(yīng)，使拌合土發(fā)生絮凝反應(yīng)，生成Ca（OH）2、CaCO3 等物質(zhì)，微觀上從膠凝向晶體進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使石灰土的各種指標(biāo)（剛度、強(qiáng)度、水穩(wěn)定性、抗凍性）得到提高。

（1）膠體反應(yīng)。石灰和水消解后產(chǎn)生Ca（OH）2，部分鈣離子同拌合土中的鈉、氫離子發(fā)生離子交換現(xiàn)象，使石灰與拌合土發(fā)生物理反應(yīng)，形成固粒結(jié)構(gòu)，形成整體。

（2）結(jié)晶反應(yīng)。石灰和水消解后產(chǎn)生Ca（OH）2，部分飽和Ca（OH）2自行結(jié)晶，消解石灰與水作用生成熟石灰結(jié)晶網(wǎng)格?；瘜W(xué)公式為：Ca（OH）2+nH2O→Ca（OH）2·nH2O

（3）膠凝反應(yīng)。石灰和水消解后產(chǎn)生Ca（OH）2，游離鈣離子與土中的活性氧化硅和氧化鋁作用生成的硅酸鈣和鉛酸鈣，其化學(xué)反應(yīng)式：xCa（OH）2+SiO2+nH2O→xCaO·SiO2（n+1）H2O、xCa（OH）2+Al2O3+nH2O→xCaO·Al2O3（n+1）H2O

（4）碳酸化反應(yīng)。石灰和水消解后產(chǎn)生Ca（OH）2，Ca（OH）2將與空氣中的CO2性結(jié)合形成CaCO3， 從而提高石灰土的強(qiáng)度?；瘜W(xué)反應(yīng)式：Ca（OH）2+CO2→CaCO3+H2O

二、對(duì)石灰土強(qiáng)度的影響因素

（1）土質(zhì)的影響。一般各種黏粉土均可以用石灰來(lái)穩(wěn)定，土顆粒的表面積及塑性指數(shù)越大，物理化學(xué)反應(yīng)越明顯，所以除加強(qiáng)土源質(zhì)量的控制，施工時(shí)盡量將土塊打碎，以不大于15cm為宜;消解石灰產(chǎn)物主要為堿性物質(zhì)，如拌合土酸性物質(zhì)、鹽分及腐殖質(zhì)過(guò)多，將影響石灰土強(qiáng)度的形成，所以拌合土PH值越大，強(qiáng)度形成效果越好;拌合土中CaCO3越多，消解石灰中的Ca離子就越能更多的和其他物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，同理，土的硅鋁率越少，效果越好。

（2）石灰的影響。消解石灰中重要成分是Ca、Mg離子，他們的總體含量決定著石灰土強(qiáng)度的形成，所以活性Ca、Mg離子的含量越高，效果越好，在具體的施工中應(yīng)選用不低于質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的三級(jí)及以上石灰;石灰細(xì)度越大，其比表面積越大，與土顆粒的作用越充分越明現(xiàn)，強(qiáng)度形成的越高;另外不經(jīng)消解的生石灰要優(yōu)于熟石灰，但生石灰與土顆粒中的水直接作用，會(huì)產(chǎn)生大量放熱及體積膨脹作用，所以，采用生石灰直接拌合，除特殊路段，一般不采用;石灰的劑量一般通過(guò)試驗(yàn)確定，石灰參量過(guò)少，強(qiáng)度不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但隨著參量的無(wú)限加大，石灰土強(qiáng)度成下降趨勢(shì)，另外從經(jīng)濟(jì)的角度，要以最佳的含量達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的強(qiáng)度。

（3）壓實(shí)及養(yǎng)生條件的影響。充分起化學(xué)反應(yīng)的條件是石灰與土顆粒的充分接觸，除石灰、土顆粒的比表面積外，石灰土的壓實(shí)度起很大作用，試驗(yàn)表明壓實(shí)度每提高1%，強(qiáng)度提高3%-5%，所以，施工時(shí)要嚴(yán)格控制土方的壓實(shí)度;石灰土的強(qiáng)度形成需要一定的溫度和濕度，溫度低于5℃強(qiáng)度幾乎不增長(zhǎng)，所以盡量選擇高溫天氣施工，避免冬季作業(yè)，石灰土碾壓成型后，應(yīng)保濕覆蓋;石灰土的強(qiáng)度隨齡期的增長(zhǎng)大體符合指數(shù)規(guī)律;石灰土成型后也應(yīng)避免過(guò)量的碾壓，防止強(qiáng)度被二次破壞。

三、施工灰土的注意要點(diǎn)

（1）施工準(zhǔn)備時(shí)的注意要點(diǎn)。石灰土填筑前應(yīng)檢查基層的各項(xiàng)指標(biāo)（高程、平整度、壓實(shí)度、路拱），待各指標(biāo)符合要求后，在土方填筑前用鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行復(fù)壓，一般為1-2遍即可，在碾壓中，如發(fā)現(xiàn)表土過(guò)干、松散應(yīng)局部灑水處理。如發(fā)現(xiàn)局部含水量過(guò)大（彈簧現(xiàn)象），應(yīng)挖除置換，或重新加灰復(fù)拌碾壓，也可摻加水泥等處理措施，保證下基層整體施工質(zhì)量方可進(jìn)入下一道工序。

（2）施工放樣的注意要點(diǎn)。填土前在底路基的面層上進(jìn)行測(cè)量放線，中樁一般每20m測(cè)量一次，曲線段可適當(dāng)加密，邊樁測(cè)量時(shí)測(cè)量點(diǎn)應(yīng)放置在路基外邊緣（路基一般需超寬不少于50cm，以保證路基邊緣壓實(shí)），以便過(guò)程施工時(shí)方便檢測(cè)。填土過(guò)程中應(yīng)做到隨鋪隨測(cè)，控制好松鋪高度，路基較寬時(shí)加強(qiáng)行車帶處標(biāo)高控制，碾壓完成后進(jìn)行路基成型測(cè)量，保證每層壓實(shí)后填筑高度不大于設(shè)計(jì)要求（一般不大于20cm），利用平地機(jī)進(jìn)行調(diào)整，保證橫坡、縱坡高程等指標(biāo)。

（3）上土、灰的注意要點(diǎn)。根據(jù)每一車的運(yùn)輸方量，計(jì)算攤鋪面積，采用石灰線畫出等面積的方格網(wǎng)，每一個(gè)網(wǎng)回填一車土方，經(jīng)推土機(jī)攤鋪、人工拉線修整到位后，用靜力壓路機(jī)穩(wěn)壓二遍至表面平整，并利用已測(cè)標(biāo)高線進(jìn)行復(fù)查，當(dāng)標(biāo)高誤差較大時(shí)，采用平地機(jī)刮平，局部找平處理，上石灰時(shí)，采用同樣方法處理，注意石灰計(jì)量為質(zhì)量比，具體施工是應(yīng)換算為體積比，應(yīng)攤鋪均勻，采用人工輔助控制厚度等措施。

（4）拌合時(shí)的注意要點(diǎn)。上土、灰完成后，采用灰土拌合機(jī)拌合，拌合次數(shù)根據(jù)土質(zhì)確定，原則上土顆粒不大于1.5cm，保證石灰與土顆粒充分結(jié)合，另外灰土拌合機(jī)應(yīng)侵入下承層1cm左右，防止出現(xiàn)夾素土現(xiàn)象，保證工程質(zhì)量。如夏季施工，土含水量較少，應(yīng)提前灑水悶料，在進(jìn)行施工作業(yè)，拌合時(shí)也應(yīng)檢測(cè)含水量，根據(jù)試驗(yàn)最佳含水量指標(biāo)控制，具體施工時(shí)可略大于1%左右，拌合機(jī)應(yīng)快速拌合，減少水分流失，人工配合進(jìn)行樹根等雜質(zhì)處理的處理工作。拌合完成后，灰土需達(dá)到色澤一致，無(wú)石灰、土粒結(jié)團(tuán)現(xiàn)象為準(zhǔn)。

（5）碾壓時(shí)的注意要點(diǎn)。碾壓前重點(diǎn)在標(biāo)高控制，松鋪高度應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)段數(shù)據(jù)獲得（松鋪高度為松方填土高度減去下面層頂高度），碾壓應(yīng)遵循原則：先靜后振、先慢后快、先低后高、先輕后重的原則。開始前先用靜壓壓路機(jī)全幅碾壓1-2遍，每次碾壓重疊1/2-1/3為宜，碾壓速度不宜大于3km/h，在用振動(dòng)壓路機(jī)碾壓，碾壓遍數(shù)根據(jù)試驗(yàn)段數(shù)據(jù)確定，一般為6-8遍，碾壓速度不大于5km/h為宜，直線段碾壓先從兩側(cè)路基邊緣開始，逐步向道路中心線碾壓，超高段時(shí)，從最低點(diǎn)內(nèi)側(cè)路肩向最高點(diǎn)外側(cè)路肩施工，碾壓直到壓實(shí)度檢測(cè)壓實(shí)度合格，最后再用靜壓壓路機(jī)收面，以表面無(wú)輪跡為止。碾壓過(guò)程中應(yīng)避免掉頭和急剎車，避免灰土被剪切破壞。碾壓過(guò)程中，當(dāng)氣溫過(guò)高地表蒸發(fā)量過(guò)快，應(yīng)采用灑水車及時(shí)少量灑水處理，保持表層濕潤(rùn)，碾壓結(jié)束后應(yīng)再次測(cè)量標(biāo)高，采用平地機(jī)進(jìn)行精平，保證路基各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)符合要求，施工完后，應(yīng)保證路基不被二次車輛行駛破壞。

四、結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)石灰土強(qiáng)度形成的原理及施工注意要點(diǎn)進(jìn)行淺析，針對(duì)施工常見的注意事項(xiàng)進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明，施工人員應(yīng)了解石灰土相關(guān)的機(jī)理，針對(duì)性的控制施工質(zhì)量可能發(fā)生的問(wèn)題，從而提高道路使用壽命，并能提高自身技術(shù)水平。