石灰穩定類基層(底基層)

薛海濤，蘇風華

(海林市公路管理站)

石灰穩定類基層(底基層)

薛海濤，蘇風華

(海林市公路管理站)

摘 要:石灰穩定土是由土、石灰和水組成的。混合料的組成設計包括根據強度標準，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。

關鍵詞:石灰;穩定類;基層

在粉碎的土和原狀松散的土(包括各種粗、中、細粒土)中摻入適量的石灰和水，按照一定技術要求，經拌和，在最佳含水率下攤鋪、壓實及養生，其抗壓強度符合規定要求的路面基層稱為石灰穩定類基層。用石灰穩定細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)。

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

石灰穩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。在冰凍地區的潮濕路段和其他地區的過濕路段不宜采用石灰土做基層和底基層。

1 石灰穩定土強度形成原理

在土中摻入適量的石灰，并在最佳含水率下拌勻壓實，使石灰與土發生一系列的物理、化學作用，從而使土的性質發生根本的變化。一般分離子交換作用、結晶硬化作用、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，它們一般都帶有負電荷，表面吸附著一定數量的鈉、氫、鉀等低價陽離子(Na+、H+、K+)，石灰是一種強電解質，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粒，組成一個穩定結構。

(2)結晶作用。

在石灰土中只有一部分熟石灰Ca(OH)2進行離子交換作用，絕大部分飽和的Ca(OH)2自行結晶。熟石灰與水作用生成熟石灰結晶網格，其化學反應式為

(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反應就是火山灰作用，其反應為上述所形成的熟石灰結晶網格和含水的硅酸鈣和鋁酸鈣結晶都是膠凝物質，它具有水硬性并能在固體和水兩相環境下發生硬化。這些膠凝物質在土微粒團外圍形成一層穩定保護膜，填充顆粒空隙，使顆粒間產生結合料，減少了顆粒間的空隙與透水性，同時提高密實度，這是石灰土獲得強度和水穩定性的基本原因，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，其化學反應式為

CaCO3是堅硬的結晶體，它和其生成的復雜鹽類把土粒膠結起來，從而大大提高了土的強度和整體性。

由于石灰與土發生了一系列的相互作用，從而使土的性質發生根本的改變。在初期，主要表現為土的結團、塑性降低、最佳含水率增加和最大密實度減小等，后期主要表現為結晶結構的形成，從而提高其板體性、強度和穩定性。

2 石灰土混合料設計

2.1 石灰土的強度標準

石灰土的強度標準根據相應的公路等級和在路面結構中的層位而定。在規定溫度保濕養生6 d、浸水1 d后無側限抗壓強度標準如表1所示。

表1 石灰穩定細粒土的強度和壓實度標準 MPa

2.2 混合料的設計步驟

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

做基層用砂礫土和碎石土:3%、4%，5%、6%、7%;

塑性指數小于12的黏性土:10%、12%、13%、14%、16%;

塑性指數大于12的黏性土:5%、7%、9%、11%、13%。

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

塑性指數大于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(用重型擊實標準試驗)，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期達到的壓實密度制備試件，進行強度試驗時，做平行試驗的試件數量應符合規定。

(4)試件在規定溫度(北方冰凍地區為20℃ ±2℃，南方非冰凍地區為25℃ ±2℃)下保濕養生6 d，浸水1 d，進行無側限抗壓強度試驗。根據表1的強度標準，選定合適的石灰劑量，室內試驗結果的平均抗壓強度應符合下式的要求

式中:Rd為設計抗壓強度，MPa;Cv為試驗結果的偏差系數(小數計);Za為標準正態分布表中隨保證率(或置信度α)而變的系數，重交通道路應取保證率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較試驗室內試驗確定的劑量多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