石灰土強度形成的原理及施工注意要點

羅亞鋒

摘 要：石灰具有價格低廉，易于取材，供應方便等特點，所以灰土路基為市政和公路項目常見施工項目，其施工質量的好壞，將決定路基整體的強度、沉降量等控制指標，所以加強石灰土施工質量，了解石灰土機理及施工要點極為重要，本文將可為施工技術人員提高參考。

關鍵詞：灰土;機理;施工注意要點

一、石灰土強度形成機理

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生一系列物理及化學反應，使拌合土發生絮凝反應，生成Ca（OH）2、CaCO3 等物質，微觀上從膠凝向晶體進行轉化，使石灰土的各種指標（剛度、強度、水穩定性、抗凍性）得到提高。

（1）膠體反應。石灰和水消解后產生Ca（OH）2，部分鈣離子同拌合土中的鈉、氫離子發生離子交換現象，使石灰與拌合土發生物理反應，形成固粒結構，形成整體。

（2）結晶反應。石灰和水消解后產生Ca（OH）2，部分飽和Ca（OH）2自行結晶，消解石灰與水作用生成熟石灰結晶網格。化學公式為：Ca（OH）2+nH2O→Ca（OH）2·nH2O

（3）膠凝反應。石灰和水消解后產生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，其化學反應式：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。石灰和水消解后產生Ca（OH）2，Ca（OH）2將與空氣中的CO2性結合形成CaCO3， 從而提高石灰土的強度。化學反應式：Ca（OH）2+CO2→CaCO3+H2O

二、對石灰土強度的影響因素

（1）土質的影響。一般各種黏粉土均可以用石灰來穩定，土顆粒的表面積及塑性指數越大，物理化學反應越明顯，所以除加強土源質量的控制，施工時盡量將土塊打碎，以不大于15cm為宜;消解石灰產物主要為堿性物質，如拌合土酸性物質、鹽分及腐殖質過多，將影響石灰土強度的形成，所以拌合土PH值越大，強度形成效果越好;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產生化學反應，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，在具體的施工中應選用不低于質量標準的三級及以上石灰;石灰細度越大，其比表面積越大，與土顆粒的作用越充分越明現，強度形成的越高;另外不經消解的生石灰要優于熟石灰，但生石灰與土顆粒中的水直接作用，會產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試驗確定，石灰參量過少，強度不能達到設計要求，但隨著參量的無限加大，石灰土強度成下降趨勢，另外從經濟的角度，要以最佳的含量達到設計規定的強度。

（3）壓實及養生條件的影響。充分起化學反應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，石灰土的壓實度起很大作用，試驗表明壓實度每提高1%，強度提高3%-5%，所以，施工時要嚴格控制土方的壓實度;石灰土的強度形成需要一定的溫度和濕度，溫度低于5℃強度幾乎不增長，所以盡量選擇高溫天氣施工，避免冬季作業，石灰土碾壓成型后，應保濕覆蓋;石灰土的強度隨齡期的增長大體符合指數規律;石灰土成型后也應避免過量的碾壓，防止強度被二次破壞。

三、施工灰土的注意要點

（1）施工準備時的注意要點。石灰土填筑前應檢查基層的各項指標（高程、平整度、壓實度、路拱），待各指標符合要求后，在土方填筑前用鋼輪壓路機進行復壓，一般為1-2遍即可，在碾壓中，如發現表土過干、松散應局部灑水處理。如發現局部含水量過大（彈簧現象），應挖除置換，或重新加灰復拌碾壓，也可摻加水泥等處理措施，保證下基層整體施工質量方可進入下一道工序。

（2）施工放樣的注意要點。填土前在底路基的面層上進行測量放線，中樁一般每20m測量一次，曲線段可適當加密，邊樁測量時測量點應放置在路基外邊緣（路基一般需超寬不少于50cm，以保證路基邊緣壓實），以便過程施工時方便檢測。填土過程中應做到隨鋪隨測，控制好松鋪高度，路基較寬時加強行車帶處標高控制，碾壓完成后進行路基成型測量，保證每層壓實后填筑高度不大于設計要求（一般不大于20cm），利用平地機進行調整，保證橫坡、縱坡高程等指標。

（3）上土、灰的注意要點。根據每一車的運輸方量，計算攤鋪面積，采用石灰線畫出等面積的方格網，每一個網回填一車土方，經推土機攤鋪、人工拉線修整到位后，用靜力壓路機穩壓二遍至表面平整，并利用已測標高線進行復查，當標高誤差較大時，采用平地機刮平，局部找平處理，上石灰時，采用同樣方法處理，注意石灰計量為質量比，具體施工是應換算為體積比，應攤鋪均勻，采用人工輔助控制厚度等措施。

（4）拌合時的注意要點。上土、灰完成后，采用灰土拌合機拌合，拌合次數根據土質確定，原則上土顆粒不大于1.5cm，保證石灰與土顆粒充分結合，另外灰土拌合機應侵入下承層1cm左右，防止出現夾素土現象，保證工程質量。如夏季施工，土含水量較少，應提前灑水悶料，在進行施工作業，拌合時也應檢測含水量，根據試驗最佳含水量指標控制，具體施工時可略大于1%左右，拌合機應快速拌合，減少水分流失，人工配合進行樹根等雜質處理的處理工作。拌合完成后，灰土需達到色澤一致，無石灰、土粒結團現象為準。

（5）碾壓時的注意要點。碾壓前重點在標高控制，松鋪高度應根據試驗段數據獲得（松鋪高度為松方填土高度減去下面層頂高度），碾壓應遵循原則：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，在用振動壓路機碾壓，碾壓遍數根據試驗段數據確定，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路基邊緣開始，逐步向道路中心線碾壓，超高段時，從最低點內側路肩向最高點外側路肩施工，碾壓直到壓實度檢測壓實度合格，最后再用靜壓壓路機收面，以表面無輪跡為止。碾壓過程中應避免掉頭和急剎車，避免灰土被剪切破壞。碾壓過程中，當氣溫過高地表蒸發量過快，應采用灑水車及時少量灑水處理，保持表層濕潤，碾壓結束后應再次測量標高，采用平地機進行精平，保證路基各項指標參數符合要求，施工完后，應保證路基不被二次車輛行駛破壞。

四、結語

本文對石灰土強度形成的原理及施工注意要點進行淺析，針對施工常見的注意事項進行簡要說明，施工人員應了解石灰土相關的機理，針對性的控制施工質量可能發生的問題，從而提高道路使用壽命，并能提高自身技術水平。