公路石灰土基层施工质量控制若干问题的探讨

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【摘要】石灰土是将石灰和土按一定比例混合后而形成的一种无机结合料稳定材料，在公路工程中被广泛地使用。本文根据石灰土的工程力学特性及影响强度的主要因素，结合公路实际情况，对石灰土基层施工质量控制的若干问题进行了探讨。

【关键词】石灰土基层 影响因素 施工控制

石灰土是将石灰和土按一定比例混合后而形成的一种无机结合料稳定材料，在公路工程中被广泛地使用。近年来，由于对石灰土的工程力学特性认识不清，施工工艺不熟悉，或采用的施工方法不正确，结果出现了质量问题。本文根据石灰土的工程特性及影响强度的主要因素，就石灰土基层施工质量控制中的一些问题进行探讨。

一、石灰土强度形成原理

1、离子交换作用：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Ca2+就土中的Na+、H+、K+等离子产生离子交换作用，土颗粒表面所吸附的离子由一价变成了二价，减少了土颗粒表面所吸附水膜的厚度，使土粒之间更为接近，分子吸引力随之增加，从而使土颗粒发生聚结，组成一个稳定的结构。

2、结晶作用：在石灰土中只有一部分熟石灰中的Ca(OH)2进行了离子交换作用，绝对部分饱和的Ca(OH)2自行结晶。熟石灰与水用生成含水结晶体，各晶体相互结合，并与土粒结合起来，形成共晶体，把土粒结成整体，从而使石灰土的水稳定性得到提高。

3、火山灰作用：火山作用是指土中活性硅铝矿物在石灰的碱性激发下解离，在水的参与下与钙离子反应生成含水的硅钙和铝酸钙的过程，所生成的新化合物是一种水稳定性良好的胶凝物质，这些胶凝物质在土微粒团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。

4、碳酸化作用：碳酸化作用是指土中的Ca(OH)2与空气中的CO2反应生成CaCO3，它和其它盐类把土粒胶结起来，从而大大提高了土的强度和整体性。当石灰土的表层发生碳酸化作用，形成一层硬壳，从而阻碍CO2的渗入，使碳酸化作用过较长，它是石灰土后期强度增长的主要原因之一。

二、影响石灰土强度与稳定性的因素

1、土质：各种成因的亚砂土、亚粘土类和粘土都可以用石灰来稳定，在采用土质时，既要考虑其强度，还要考虑施工时易于粉碎便于碾压成型，一般采用塑性指数12～18的粘性土为好，经实践证明，塑性指数0.8％或腐殖质含量>10%土，对强度有显著影响，不宜直接采用。

2、石灰质量：各种化学组成的石灰均可用于稳定土，一般来说，石灰质量应符合Ⅲ级以上的技术指标，并尽量缩短石灰的存放时间，在同等石灰剂量下质量好的石灰，稳定效果就好，如果用质量差的石灰，为了满足石灰土的技术要求，就得适当增加石灰剂量。

3、石灰剂量：石灰剂量是石灰质量占全部土颗粒的干质量的百分率。石灰剂量对石灰土强度影响显著，但剂量超过一定范围，过多的石灰在土的空隙中以自由灰存在，将导致石灰土的强度下降。石灰土的最佳剂量随土质不同而异，土的分散度越高则最佳剂量越大。生产实践中常用的最佳剂量范围，对于粘性土及粉性土为8％～14％；对砂性土则为9％～16％。

4、含水量：水是石灰土的重要组成部分。它促使石灰土发生物理化学变化，形成强度；便于土的粉碎、拌和与压实，并且有利于养生。不同土质的石灰土有不同的最佳含水量，需通过标准击实试验确定，并用以控制施工中的实际加水量，所用水应是干净可供饮用的水。

5、密实度：石灰土的强度随密实度的增加而增长。工程实践表明，石灰土的密实度每增减4％左右。而且密实度的石灰土其抗冻性、水稳性也好，缩裂现象也少。

6、养生条件与龄期：养生条件主要指温度与湿度，温度高可使反应过程加快，使石灰土硬化、强度增长快，反之强度增长慢，要求施工期的最佳温度应在5℃以上，并在第一次重冰冻（-3～-5℃）到来之前1个月至1个半月完成。适当的湿度对石灰土强度的形成和增长有利，工程实践证明，在一定潮湿条件下养生强度的形成比在一般空气中养生要好。石灰土强度具有随龄期增长而增长的特点。一般石灰土初期强度低，前期（1～2个月）增长速率较后期为快。石灰土的强度随龄期的增长大体符合指数规律。

三、石灰土基层的施工技术与质量控制

1、下承层准备与施工测量：施工前对下承层（底基层或土基）按质量验收标准进行验收，并精心加工，然后恢复中线，直线段每20～25m设一桩，平曲线段每10～15m设一桩，并在两侧路面边缘0.3～0.5m处设指示桩，在指示村上标出基层（或底基层）边缘设计标高及松铺厚度的位置。

2、备料：根据各路段基层（或底基层）的宽度、厚度及预定的干密度，计算各路段需要的干燥集料的数量。所用材料均应符合质量要求，石灰质量应符合Ⅲ级以上的技术指标，生石灰就在使用前7～10d进行充分消解成熟石灰粉，并过10mm筛。熟石灰粉应在尽快使用，不宜存放过久，进场的生石灰块就妥善保管，加棚盖或覆土储存，应尽量缩短生石灰的存放时间。

3、拌和与摊铺：稳定土混合料正式拌制时，应将土块粉碎，必要时，筛除原土中>15mm的土块；配料要准确，各料（石灰、土、加水量）可按重量配比，也可按体积配比，加水量要略大于最佳含水量的1％左右，使混合料运至现场摊铺后碾压时的含水量能接近最佳含水量；成品料运送达现场摊铺前应覆盖，以防水分蒸发；石灰土混合料摊铺时的松铺系数应通过试验路段试铺碾压得；施工期间，拌和机每天拌制的混合料，应安排当天摊铺当天压实。

4、碾压：混合料摊铺整型后， 即可开始压实，如因摊铺缓慢或整型工序导致表面水分不足，应适当洒水。混合料的压实含水量应在最佳含水量的1％范围内。碾压时要严格按照施工技术规范的相关规定，采用正确的施工碾压工艺进碾压，最终石灰土的压实度要达到规范或合同的规定。

5、养生：刚压实成型的石灰土基层，在铺筑上一结构层之前，至少在保持潮湿状下养生5～7d，养生方法可视具体情况采用洒水、覆盖砂等。养生期间石灰土表层不应忽干忽湿，每次洒水后应用两轮压路机将表面压实。在养生期间，除洒水车外，应封闭交通，严禁其它车辆通行。