石灰稳定类基层(底基层)
2011-09-06薛海涛苏风华
薛海涛，苏风华
(海林市公路管理站)
石灰稳定类基层(底基层)
薛海涛，苏风华
(海林市公路管理站)
摘 要:石灰稳定土是由土、石灰和水组成的。混合料的组成设计包括根据强度标准，通过试验选取合适的土，确定必需的或最佳的石灰剂量和混合料的最佳含水率。
关键词:石灰;稳定类;基层
在粉碎的土和原状松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中掺入适量的石灰和水，按照一定技术要求，经拌和，在最佳含水率下摊铺、压实及养生，其抗压强度符合规定要求的路面基层称为石灰稳定类基层。用石灰稳定细粒土得到的混合料简称石灰土，所做成的基层称石灰土基层(底基层)。
石灰剂量是石灰质量占全部士颗粒的干质量的百分率，即石灰剂量=石灰质量/干土质量。
石灰稳定类材料适用于各级公路路面的底基层和二级以下公路的基层，石灰土不得用作二级和二级以上公路高级路面的基层。在冰冻地区的潮湿路段和其他地区的过湿路段不宜采用石灰土做基层和底基层。
1 石灰稳定土强度形成原理
在土中掺入适量的石灰，并在最佳含水率下拌匀压实，使石灰与土发生一系列的物理、化学作用，从而使土的性质发生根本的变化。一般分离子交换作用、结晶硬化作用、火山灰作用和碳酸化作用四个方面。
(1)离子交换作用。
土的微小颗粒具有一定的胶体性质，它们一般都带有负电荷，表面吸附着一定数量的钠、氢、钾等低价阳离子(Na+、H+、K+)，石灰是一种强电解质，在土中加入石灰和水后，石灰在溶液中电离出来的钙离子(Ca2+)就与土中的钠、氢、钾离子产生离子交换作用，原来的钠(钾)土变成钙土，土颗粒表面所吸附的离子由一价变成二价，减少了土颗粒表面吸附水膜的厚度，使土粒相互之间更为接近，分子引力随着增加，许多单个土粒聚成小团粒，组成一个稳定结构。
(2)结晶作用。
在石灰土中只有一部分熟石灰Ca(OH)2进行离子交换作用，绝大部分饱和的Ca(OH)2自行结晶。熟石灰与水作用生成熟石灰结晶网格，其化学反应式为
(3)火山灰作用。
熟石灰的游离Ca2+与土中的活性氧化硅SiO2和氧化铝Al2O3作用生成含水的硅酸钙和铝酸钙的化学反应就是火山灰作用，其反应为上述所形成的熟石灰结晶网格和含水的硅酸钙和铝酸钙结晶都是胶凝物质，它具有水硬性并能在固体和水两相环境下发生硬化。这些胶凝物质在土微粒团外围形成一层稳定保护膜，填充颗粒空隙，使颗粒间产生结合料，减少了颗粒间的空隙与透水性，同时提高密实度，这是石灰土获得强度和水稳定性的基本原因，但这种作用比较缓慢。
(4)碳酸化作用。
在土中的Ca(OH)2与空气中的二氧化碳作用，其化学反应式为
CaCO3是坚硬的结晶体，它和其生成的复杂盐类把土粒胶结起来，从而大大提高了土的强度和整体性。
由于石灰与土发生了一系列的相互作用，从而使土的性质发生根本的改变。在初期，主要表现为土的结团、塑性降低、最佳含水率增加和最大密实度减小等，后期主要表现为结晶结构的形成，从而提高其板体性、强度和稳定性。
2 石灰土混合料设计
2.1 石灰土的强度标准
石灰土的强度标准根据相应的公路等级和在路面结构中的层位而定。在规定温度保湿养生6 d、浸水1 d后无侧限抗压强度标准如表1所示。
表1 石灰稳定细粒土的强度和压实度标准 MPa
2.2 混合料的设计步骤
(1)制备同一种土样、不同石灰剂量的石灰土混合料，根据不同的层位，可参照下列石灰剂量进行配制。
做基层用砂砾土和碎石土:3%、4%，5%、6%、7%;
塑性指数小于12的黏性土:10%、12%、13%、14%、16%;
塑性指数大于12的黏性土:5%、7%、9%、11%、13%。
做底基层用塑性指数小于12的黏性土:8%、10%、11% 、12% 、14%;
塑性指数大于12的黏性土:5%、7%、8%、9%、11%。
(2)确定混合料的最佳含水率和最大干压实密度(用重型击实标准试验)，至少做三个不同石灰剂量混合料的击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量。
(3)按最佳含水率与工地预期达到的压实密度制备试件，进行强度试验时，做平行试验的试件数量应符合规定。
(4)试件在规定温度(北方冰冻地区为20℃ ±2℃，南方非冰冻地区为25℃ ±2℃)下保湿养生6 d，浸水1 d，进行无侧限抗压强度试验。根据表1的强度标准，选定合适的石灰剂量，室内试验结果的平均抗压强度应符合下式的要求
式中:Rd为设计抗压强度，MPa;Cv为试验结果的偏差系数(小数计);Za为标准正态分布表中随保证率(或置信度α)而变的系数，重交通道路应取保证率95%，此时=1.645;其他道路可取保证率为90%，即Za=1.282。
工地实际采取的石灰剂量应较试验室内试验确定的剂量多0.5%～1.0%。
中图分类号:U416.216
C
1008-3383(2011)06-0093-01
收稿日期:2011-04-15
