石灰土强度形成的原理及施工注意要点

罗亚锋

摘 要：石灰具有价格低廉，易于取材，供应方便等特点，所以灰土路基为市政和公路项目常见施工项目，其施工质量的好坏，将决定路基整体的强度、沉降量等控制指标，所以加强石灰土施工质量，了解石灰土机理及施工要点极为重要，本文将可为施工技术人员提高参考。

关键词：灰土;机理;施工注意要点

一、石灰土强度形成机理

石灰加入土中拌合后，主要为石灰中含有的钙镁离子与土中的离子发生一系列物理及化学反应，使拌合土发生絮凝反应，生成Ca（OH）2、CaCO3 等物质，微观上从胶凝向晶体进行转化，使石灰土的各种指标（刚度、强度、水稳定性、抗冻性）得到提高。

（1）胶体反应。石灰和水消解后产生Ca（OH）2，部分钙离子同拌合土中的钠、氢离子发生离子交换现象，使石灰与拌合土发生物理反应，形成固粒结构，形成整体。

（2）结晶反应。石灰和水消解后产生Ca（OH）2，部分饱和Ca（OH）2自行结晶，消解石灰与水作用生成熟石灰结晶网格。化学公式为：Ca（OH）2+nH2O→Ca（OH）2·nH2O

（3）胶凝反应。石灰和水消解后产生Ca（OH）2，游离钙离子与土中的活性氧化硅和氧化铝作用生成的硅酸钙和铅酸钙，其化学反应式：xCa（OH）2+SiO2+nH2O→xCaO·SiO2（n+1）H2O、xCa（OH）2+Al2O3+nH2O→xCaO·Al2O3（n+1）H2O

（4）碳酸化反应。石灰和水消解后产生Ca（OH）2，Ca（OH）2将与空气中的CO2性结合形成CaCO3， 从而提高石灰土的强度。化学反应式：Ca（OH）2+CO2→CaCO3+H2O

二、对石灰土强度的影响因素

（1）土质的影响。一般各种黏粉土均可以用石灰来稳定，土颗粒的表面积及塑性指数越大，物理化学反应越明显，所以除加强土源质量的控制，施工时尽量将土块打碎，以不大于15cm为宜;消解石灰产物主要为碱性物质，如拌合土酸性物质、盐分及腐殖质过多，将影响石灰土强度的形成，所以拌合土PH值越大，强度形成效果越好;拌合土中CaCO3越多，消解石灰中的Ca离子就越能更多的和其他物质产生化学反应，同理，土的硅铝率越少，效果越好。

（2）石灰的影响。消解石灰中重要成分是Ca、Mg离子，他们的总体含量决定着石灰土强度的形成，所以活性Ca、Mg离子的含量越高，效果越好，在具体的施工中应选用不低于质量标准的三级及以上石灰;石灰细度越大，其比表面积越大，与土颗粒的作用越充分越明现，强度形成的越高;另外不经消解的生石灰要优于熟石灰，但生石灰与土颗粒中的水直接作用，会产生大量放热及体积膨胀作用，所以，采用生石灰直接拌合，除特殊路段，一般不采用;石灰的剂量一般通过试验确定，石灰参量过少，强度不能达到设计要求，但随着参量的无限加大，石灰土强度成下降趋势，另外从经济的角度，要以最佳的含量达到设计规定的强度。

（3）压实及养生条件的影响。充分起化学反应的条件是石灰与土颗粒的充分接触，除石灰、土颗粒的比表面积外，石灰土的压实度起很大作用，试验表明压实度每提高1%，强度提高3%-5%，所以，施工时要严格控制土方的压实度;石灰土的强度形成需要一定的温度和湿度，温度低于5℃强度几乎不增长，所以尽量选择高温天气施工，避免冬季作业，石灰土碾压成型后，应保湿覆盖;石灰土的强度随龄期的增长大体符合指数规律;石灰土成型后也应避免过量的碾压，防止强度被二次破坏。

三、施工灰土的注意要点

（1）施工准备时的注意要点。石灰土填筑前应检查基层的各项指标（高程、平整度、压实度、路拱），待各指标符合要求后，在土方填筑前用钢轮压路机进行复压，一般为1-2遍即可，在碾压中，如发现表土过干、松散应局部洒水处理。如发现局部含水量过大（弹簧现象），应挖除置换，或重新加灰复拌碾压，也可掺加水泥等处理措施，保证下基层整体施工质量方可进入下一道工序。

（2）施工放样的注意要点。填土前在底路基的面层上进行测量放线，中桩一般每20m测量一次，曲线段可适当加密，边桩测量时测量点应放置在路基外边缘（路基一般需超宽不少于50cm，以保证路基边缘压实），以便过程施工时方便检测。填土过程中应做到随铺随测，控制好松铺高度，路基较宽时加强行车带处标高控制，碾压完成后进行路基成型测量，保证每层压实后填筑高度不大于设计要求（一般不大于20cm），利用平地机进行调整，保证横坡、纵坡高程等指标。

（3）上土、灰的注意要点。根据每一车的运输方量，计算摊铺面积，采用石灰线画出等面积的方格网，每一个网回填一车土方，经推土机摊铺、人工拉线修整到位后，用静力压路机稳压二遍至表面平整，并利用已测标高线进行复查，当标高误差较大时，采用平地机刮平，局部找平处理，上石灰时，采用同样方法处理，注意石灰计量为质量比，具体施工是应换算为体积比，应摊铺均匀，采用人工辅助控制厚度等措施。

（4）拌合时的注意要点。上土、灰完成后，采用灰土拌合机拌合，拌合次数根据土质确定，原则上土颗粒不大于1.5cm，保证石灰与土颗粒充分结合，另外灰土拌合机应侵入下承层1cm左右，防止出现夹素土现象，保证工程质量。如夏季施工，土含水量较少，应提前洒水闷料，在进行施工作业，拌合时也应检测含水量，根據试验最佳含水量指标控制，具体施工时可略大于1%左右，拌合机应快速拌合，减少水分流失，人工配合进行树根等杂质处理的处理工作。拌合完成后，灰土需达到色泽一致，无石灰、土粒结团现象为准。

（5）碾压时的注意要点。碾压前重点在标高控制，松铺高度应根据试验段数据获得（松铺高度为松方填土高度减去下面层顶高度），碾压应遵循原则：先静后振、先慢后快、先低后高、先轻后重的原则。开始前先用静压压路机全幅碾压1-2遍，每次碾压重叠1/2-1/3为宜，碾压速度不宜大于3km/h，在用振动压路机碾压，碾压遍数根据试验段数据确定，一般为6-8遍，碾压速度不大于5km/h为宜，直线段碾压先从两侧路基边缘开始，逐步向道路中心线碾压，超高段时，从最低点内侧路肩向最高点外侧路肩施工，碾压直到压实度检测压实度合格，最后再用静压压路机收面，以表面无轮迹为止。碾压过程中应避免掉头和急刹车，避免灰土被剪切破坏。碾压过程中，当气温过高地表蒸发量过快，应采用洒水车及时少量洒水处理，保持表层湿润，碾压结束后应再次测量标高，采用平地机进行精平，保证路基各项指标参数符合要求，施工完后，应保证路基不被二次车辆行驶破坏。

四、结语

本文对石灰土强度形成的原理及施工注意要点进行浅析，针对施工常见的注意事项进行简要说明，施工人员应了解石灰土相关的机理，针对性的控制施工质量可能发生的问题，从而提高道路使用寿命，并能提高自身技术水平。