論石灰穩(wěn)定粉質(zhì)土與黏質(zhì)土的穩(wěn)定性

武 麗

(中鐵十七局集團(tuán)第五工程有限公司，山西 太原 030032)

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論石灰穩(wěn)定粉質(zhì)土與黏質(zhì)土的穩(wěn)定性

武 麗

(中鐵十七局集團(tuán)第五工程有限公司，山西 太原 030032)

介紹了石灰穩(wěn)定土的機(jī)理，通過(guò)試驗(yàn)，分析了高液限黏土與高液限粉土兩種不同土質(zhì)和石灰的適應(yīng)性，并對(duì)比研究了石灰穩(wěn)定高液限黏土及石灰穩(wěn)定高液限粉土的施工情況，指出石灰更加適合與黏性土質(zhì)結(jié)合進(jìn)行路基填筑。

石灰，穩(wěn)定土，高液限粉土，高液限黏土，路基

0 引言

隨著全國(guó)工程建設(shè)的快速發(fā)展，土的應(yīng)用也越來(lái)也廣泛，用土填筑路基相較級(jí)配碎石具有較低的成本。途經(jīng)湖北省黃石市的某高速土建工程，該段工程路基填方量大，需要大量符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的土，而該地區(qū)多數(shù)土質(zhì)大致可分為兩種，根據(jù)JTG E40—2007公路工程土工試驗(yàn)規(guī)程，一種是紅色黏聚性土，定名為高液限黏土；另一種是黃色非黏聚性土，定名為高液限粉土。兩種土均不符合路基填筑標(biāo)準(zhǔn)，因此擬對(duì)這兩種土摻入一定量的石灰進(jìn)行改良，以達(dá)到96區(qū)路基的填筑標(biāo)準(zhǔn)。

1 穩(wěn)定土機(jī)理

將消石灰粉摻入土中，經(jīng)拌合、壓實(shí)及養(yǎng)護(hù)后得到的混合料，稱為石灰穩(wěn)定土。查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料得知，其原理是土中活性硅、鋁物質(zhì)與石灰提供的游離鈣之間的化學(xué)反應(yīng)，使穩(wěn)定土在結(jié)構(gòu)上發(fā)生變化，強(qiáng)度增高，因此，石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度形成一般有以下幾個(gè)方面:

1)離子置換，石灰消解后會(huì)在水中存在大量的Ca2+，與土拌合后Ca2+會(huì)與土中游離的K+，Na+發(fā)生置換反應(yīng)，使土顆粒表面被Ca2+包裹，2價(jià)離子化學(xué)鍵強(qiáng)于1價(jià)離子，形成更加穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體。

2)水化反應(yīng)，石灰與土中的活性物質(zhì)如SiO2，Al2O3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硅酸鈣和鋁酸鈣晶體，它們是構(gòu)成穩(wěn)定土早期強(qiáng)度的重要因素。

3)碳酸化作用，石灰會(huì)與空氣中的CO2發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈣結(jié)晶體，其具有較高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，使土得到加固。

影響石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度的因素也包括諸多方面，比如石灰的摻量、土的含水率、土質(zhì)、壓實(shí)情況等等，下面討論不同的土質(zhì)與石灰適應(yīng)性。

2 實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)采用的石灰為消石灰，依據(jù)JTJ E51—2009公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程對(duì)該消石灰進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)得有效鈣鎂含量為79.8%，游離水含量為1.7%。

將消石灰分別與兩種土按三七灰土的比例摻配，按照J(rèn)TG E40—2007公路工程土工試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行重型擊實(shí)試驗(yàn)與CBR試驗(yàn)，建立干密度與相對(duì)應(yīng)的CBR坐標(biāo)系，得出干密度—CBR的關(guān)系曲線，相關(guān)的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1～圖4。

3 穩(wěn)定土施工

通過(guò)重型擊實(shí)試驗(yàn)得出穩(wěn)定土的最大干密度和最佳含水率(見(jiàn)表1)，進(jìn)而將兩種穩(wěn)定土分別進(jìn)行EDTA滴定試驗(yàn)，并建立EDTA消耗曲線。通過(guò)表1，可以發(fā)現(xiàn)兩種土摻結(jié)合料后其最大干密度較之素土略有下降，最佳含水率較之素土變大，但兩種土的CBR明顯增大，并且符合96區(qū)填筑土的CBR要求(≥8%)。

表1 穩(wěn)定土的最大干密度和最佳含水率

在路基上選擇兩段分別進(jìn)行兩種穩(wěn)定土的試驗(yàn)段，碾壓完畢后，利用貝克曼梁彎沉儀對(duì)兩試驗(yàn)段路基進(jìn)行彎沉試驗(yàn)，其結(jié)果符合圖紙及相關(guān)規(guī)范要求。

表2 石灰穩(wěn)定高液限黏土試驗(yàn)段貝克曼梁法彎沉檢測(cè)數(shù)據(jù)

試驗(yàn)段采用路拌法施工，整個(gè)過(guò)程由布土、布灰、拌和、整平、

碾壓、養(yǎng)護(hù)工序組成，施工過(guò)程中隨機(jī)取土樣做EDTA試驗(yàn)，控制灰劑量，保證石灰均勻分布，對(duì)碾壓機(jī)械、碾壓遍數(shù)、碾壓速率及振動(dòng)方法等進(jìn)行記錄，待壓實(shí)后層厚不超規(guī)范要求，采用灌砂法進(jìn)行壓實(shí)度試驗(yàn)，測(cè)得壓實(shí)度均大于96%，待達(dá)到96區(qū)頂后，進(jìn)行貝克曼梁彎沉試驗(yàn)，測(cè)得試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，表3。

表3 石灰穩(wěn)定高液限粉土試驗(yàn)段貝克曼梁法彎沉檢測(cè)數(shù)據(jù)

從彎沉數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，兩種穩(wěn)定土雖然都符合JTG F80/1—2004公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 第一冊(cè) 土建工程中土方路基及設(shè)計(jì)要求的規(guī)定，但在兩種土采用灌砂法測(cè)得壓實(shí)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，路基試驗(yàn)段彎沉結(jié)果具有較大差異，石灰穩(wěn)定高液限粉土彎沉值明顯大于石灰穩(wěn)定高液限黏土。

4 結(jié)語(yǔ)

從其形成強(qiáng)度的機(jī)理來(lái)看，高液限黏土中含有較多活性物質(zhì)與石灰發(fā)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，從而能增加土體強(qiáng)度，而且該土本身具有粘聚特征，使壓路機(jī)在震壓過(guò)程中不容易破壞新形成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，使路基在壓過(guò)后能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；粉土中則不具備大量的活性物質(zhì)，不能與石灰有效結(jié)合，摻入石灰雖然能使粉土具有一定的粘結(jié)力，但粉土本身穩(wěn)定性較差，其內(nèi)部新形成的結(jié)構(gòu)很容易被破壞，導(dǎo)致了雖其CBR值滿足要求，但彎沉數(shù)值偏大。因此，可以推斷，在實(shí)際施工過(guò)程中，石灰穩(wěn)定粉土的穩(wěn)定性小于石灰穩(wěn)定黏土的穩(wěn)定性，即石灰更加適合與黏性土質(zhì)的土結(jié)合，進(jìn)行路基填筑。

[1] 李鋒利,趙獻(xiàn)霞.二灰土強(qiáng)度形成機(jī)理及施工方法研究[J].城市建設(shè)理論研究，2012(7)：70-71.

[2] JTG E40—2007，公路土工試驗(yàn)規(guī)程[S].

[3] JTG F10—2006，公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S].

[4] JTJ E51—2009，公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程[S].

[5] JTG E60—2008，公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程[S].

[6] JTG F80/1—2004，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 第一冊(cè) 土建工程[S].

Stability analysis on lime stabilized silty soil and clayey soil

Wu Li

(ChinaRailway17thBureauGroup5thEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030032,China)

The paper introduces the mechanism of lime stabilized soil, analyzes the adaptability of two kinds of soil and lime of high-liquid limit silt and high-liquid limit clay, comparatively studies the construction conditions of lime stabilized high-liquid limit clay and lime stabilized high-liquid silt, and finally points out that: comparing to other soil, the integrity of lime and clay is mort suitable for subgrade filling.

lime, stabilized soil, high-liquid limit silt, high-liquid limit clay, subgrade

1009-6825(2017)10-0086-02

2017-01-14

武 麗(1985- )，女，工程師

TU435

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