石灰稳定土在市政道路施工中的应用

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摘要：石灰稳定土是市政道路建设中使用最多的一种材料，在深入理解石灰稳定土强度形成机理的基础上，控制石灰稳定土材料的质量，并对石灰稳定土施工中的关键技术进行控制，这对保证整个道路石灰稳定土基层的施工质量具有重要意义。

关键词：道路施工；石灰稳定土；作用机理；材料控制；施工技术

随着经济建设的快速发展，城市不断的向外扩张，其规模越来越大，城市道路的建设也进入到高速发展的阶段。石灰稳定土作为市政道路基层建设中的重要材料，在理解其强度形成机理的基础上，对石灰稳定土的材料质量进行严格控制，并提高石灰稳定土的施工技术，这对保证整个道路建设的工程质量有重要意义。

1、石灰稳定土的强度形成原理

石灰稳定土是在细粒土中掺入适量的石灰，并在最佳含水量下被压实的一种混合物。将石灰和土充分拌合，在含水量达到最佳条件时，两者发生一系列物理和化学作用，使土的性质发生根本的变化。这些变化概括起来主要包括三个方面[1]：离子交换作用，结晶硬化作用和火山灰作用，碳酸化作用。

1）离子交换作用

消解的石灰与土拌合后，产生的离子交换使得土的结构就发生了变化。石灰电离出来的二价离子（Ca2+）与土中的一价离子（Na+、K+、H+）交换，较细土颗粒表面所吸附的离子由一价变成了二价，土颗粒表面吸附的水膜厚度减少，土粒之间的距离减小，分子引力随着增加，许多单个土粒聚成小团粒，组成比较稳定的絮凝物。凝胶物质能将矿物颗粒连接和胶结起来，使土的结构和稠度产生变化。凝胶物质的作用减少了消石灰对水份的吸收，增加了灰土的抗水性。

2）结晶硬化作用和火山灰作用

结晶硬化作用石灰石中一部分Ca（OH）2与土中较细的土颗粒发生离子交换，绝大部分Ca（OH）2都自行结晶了。其反应式为：

Ca（OH）2+H2OnCa（OH）2・n H2O

火山灰作用同时游离的Ca2+与土中的SiO2和Al2O3作用生成含水的硅酸钙和铝酸钙，其化学反应式为：

Ca（OH）2+ SiO2+nH2OCa2 SiO2 ・（n+1）H2O

Ca（OH）2+ Al2O3+nH2OCa2 Al2O3 ・（n+1 ）H2O

上述结晶物质和含水的硅酸钙和铝酸钙结晶都是胶凝物质，它们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的形成一层稳定保护膜，或填充颗粒空隙，而使颗粒间产生结合料，减小空隙与透水性，同时提高密实度。

3）碳酸化作用

和土拌合在一起的Ca（OH）2还会与空气中的CO2产生反应，其化学式为：

Ca（OH）2+ CO2Ca CO3 +H2O

Ca CO3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。

以上三个方面的作用，降低了土的塑性，提高路基板体性、强度和稳定性。

2、石灰稳定土材料的控制

石灰稳定土是将土、石灰和水等按照一定的比例进行调和、压实得到的混合料，其主要组成成分有土、石灰和水。

1）土的选择

土指塑性指数为15～20的黏性土以及含有一定数量黏性土的中粒土和粗粒土，颗粒最大粒径不应超过15mm，这样易于粉碎和拌和，便于碾压成型，达到石灰稳定土的设计强度[2]。用于石灰稳定土时，颗粒最大粒径不大于 37.5mm；硫酸盐含量超过 0.8%和有机质含量超过10%的土不宜用石灰稳定土。

当利用石灰来稳定无塑性指数的级配砂砾、级配碎石、未筛分碎石时，必须在混合物中添加约为15%的粘性土；经过相应试验，粘性土土块的尺寸必须有效控制在15mm以下。当必须用到一些特殊材料时，如级配砾石、砂石、杂填土等，必须经过严格的试验，才可以用于道路施工。

2） 石灰的选择

通常石灰应达到二能石灰以上的标准，即石灰中的有效钙和氧化镁含量不小于80%，颗粒极细U粒径约为（1um），其质量应符合石灰技术指标（GB1594-79），既能满足石灰稳定土基层氧化，水化成型的需要，保证基层强度，又能提高基层的稳定效果，对保证石灰稳定土的质量起决定性的作用。同时要尽量缩短消解后石灰的存放时间（一般提前消解的时间为7d-10d）。生石灰的消解在石灰稳定土基层的施工中有重要用，也是保证施工质量的一个重要环节。

同时，消解后的石灰含水量不超过35%，以利于石灰与土能够均匀地拌和。在消解过程中，要正确地控制加水量与加水速度，使消解后的石灰不能过干而扬尘，也不能过湿而粘结发软，表面看起来要松散。消解后的石灰应采取措施进行保护，如覆盖土。这样即能防止石灰稳定土在日晒下过干而“扬尘”，影响周围环境，又能防止下雨淋湿而“黏结发软”，不能拌和[3]。

3）水的选择

石灰稳定土施工对水的要求不高，凡饮用水（含牲畜饮用水）均可用于石灰土施工。

3、石灰稳定土施工过程中技术的控制

3.1石灰稳定土的施工

1）路基层准备。石灰稳定土施工前，要求对路基的顶部严格验收，其内容包括压实度、宽度、标高、横坡度、平整度等规范要求的项目。路面须设置好施工控制桩。

2）整平。用自卸车将拌合好的石灰稳定土运送到施工区域，采用平地机将石灰稳定土均匀的铺设在路面上。要求在最后一次整平前，可以采用洒水车喷洒一遍水，用来补充施工过程中表层水分的散失，以利于表层碾压成型。平地机最后一次整平是宜带土作业，切忌薄层找平，要遵循宁刮不补的原则。

3）碾压。碾压采用静态压路机和振动压路机分不同的阶段完成。在整平后，先采用振动压路机，从道路的两侧向中心碾压。要求碾压过程中，压路机后轮应重叠1/2轮宽，碾压4-5遍。压路机的碾压速度须分阶段控制，头两遍车速控制在1.5～1.7km/h，以后车速采用2.0～2.5km/h，直到路面无明显轮印。碾压过程中须遵循“有边到中，先轻后重，由慢到快”的原则，同时，要求碾压必须连续完成，中途不得停顿。

4）养护。对于不能及时覆盖上层结构层的石灰稳定土，需要洒水养护，养护时间不少于7天。养护期间要保持石灰稳定土表面经常湿润，禁止除洒水车外的一切车辆的同行。

3.2石灰稳定土的质量控制

1）压实质量控制 ①确定准确的标准压实度。做标准密度击实实验时，必须严格按照实验规程，确保实验有足够精度。②重视石灰稳定土试验阶段的施工。③控制碾压前的含水量。碾压前及时准确的测定石灰土的含水量，控制碾压前石灰稳定土的含水率接近最佳含水率。④布灰要均匀。⑤对于二次布灰，要重新进行标准击实。

4、结语

石灰稳定土良好的力学性能，决定了其在道路建设中重要的地位。在理解石灰稳定土强度形成机理的前提下，注重控制石灰稳定土的选材，注重石灰稳定土施工节点的质量技术的控制，这对于保证整个市政道路基层建设的工程质量有重要的意义。

参考文献

[1]张登良. 石灰稳定土原理及应用[J]. 西安市政道路学院学报， 1987，5（4）：1-12.

[2]李霞. 石灰土基层技术在市政道路施工中的应用[J]. 中国高新技术企业， 2014，（22）：35-37.

[3]唐山平，孙志恒，陈莲芳. 石灰稳定土在道路工程中的应用[J]. 中国水利水电科学研究院学报， 2010，8（4）：314-318.