淺析影響石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度的因素

1、淺析影響石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度的因素關(guān)鍵詞：石灰穩(wěn)定土 強(qiáng)度 質(zhì)量 1.引言 穩(wěn)定土結(jié)構(gòu)是指將具有活性物質(zhì)的材料與粉碎的土摻拌均勻，在最佳含水量時(shí)碾壓密實(shí)，具有較高的板體強(qiáng)度和良好的水穩(wěn)定性能而介于剛性和柔性之間的一種半剛性結(jié)構(gòu)。按照所用結(jié)合料的不同，穩(wěn)定土類(lèi)有石灰穩(wěn)定土，水泥穩(wěn)定土，石灰水泥穩(wěn)定土。在公路工程建設(shè)中，石灰穩(wěn)定土以其施工方便、水穩(wěn)定性能好、強(qiáng)度高、造價(jià)低廉以及有利于就地取材等優(yōu)點(diǎn)，常被用于高等級(jí)公路路面底基層及低等級(jí)路面的基層，以及潮濕路段路基的處理和溝塘回填等實(shí)際工程中，并在應(yīng)用過(guò)程中取得了良好的效果。 2.石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度的形成 石灰穩(wěn)定土的化學(xué)形成過(guò)程包括：熟石灰的結(jié)晶作用、碳酸化

2、作用、硅酸化作用和鈉離子、鉀離子、氫離子與鈣離子的交換作用等，下面分別對(duì)其進(jìn)行分析。 2.1結(jié)晶作用 在石灰穩(wěn)定土中，熟石灰氫氧化鈣與土和空氣中一定的水分結(jié)合后，形成晶狀體結(jié)構(gòu)，化學(xué)方程式為： Ca(OH)2 nH2O=Ca(OH)2nH2O 另外，還有一少部分的熟石灰氫氧化鈣與活性的二氧化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成含水硅酸鈣結(jié)晶體： Ca(OH)2 SiO2 nH2O=CaSiO3(n 1)H2O 這些結(jié)晶體屬于膠凝物質(zhì)，具有水硬性，可以在固體和水兩相環(huán)境下發(fā)生硬化。膠凝物質(zhì)在土的微小顆?；蝾w粒團(tuán)的外圍形成一層穩(wěn)定的保護(hù)膜，或者填充到顆粒之間的空隙，使得顆粒間產(chǎn)生了凝固力而結(jié)合成一體，減少了土的空

3、隙率和透水性能，從而提高了密實(shí)度。 這是石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度和水穩(wěn)定性形成的基本因素，在這種結(jié)晶作用下強(qiáng)度形成的比較緩慢。 2.2碳酸化作用 碳酸化作用是石灰穩(wěn)定土后期強(qiáng)度形成的主要因素。其主要過(guò)程是：石灰穩(wěn)定土中的一部分熟石灰氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳CO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生了堅(jiān)硬的碳酸鈣結(jié)晶體，然后和其他結(jié)晶體，填充于土粒之間，將土粒膠結(jié)成一個(gè)整體，從而大大地提高了石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。其化學(xué)反應(yīng)方程式如下： Ca(OH)2 CO2= CaCO3 H2O 2.3硅酸化作用 石灰是由巖石燒制而成的，含有火山灰質(zhì)巖的活性物質(zhì)在堿性物質(zhì)的激發(fā)作用下具有水硬性，即具有一部分水泥的性能，能在空氣和

4、水中硬化，從而縮小了土粒間的距離，減薄土粒周?chē)乃さ暮穸?，形成一層保護(hù)層。 2.4離子交換作用 土粒的微小顆粒具有一定的膠體性質(zhì)，它們一般都帶負(fù)電荷，其表面吸附有一定數(shù)量的氫離子、鈉離子、鉀離子等陽(yáng)離子，這些離子使得土遇到水后軟化；而熟石灰是一種強(qiáng)電解質(zhì)，在土中加入水和熟石灰后，熟石灰在溶液中電離出的鈣離子，與土中的鈉離子、鉀離子等產(chǎn)生離子交換作用，在土粒表面吸附著的陽(yáng)離子由一價(jià)的鈉離子、價(jià)離子，變成了二價(jià)的鈣離子，所以減少了土粒表面吸附水薄膜的厚度，有資料表明：通過(guò)電滲試驗(yàn)，同樣的粘性土，經(jīng)一價(jià)鈉離子飽和時(shí)，其定向水膜的厚度大約為100A0（1A010-8厘米），大約是3540個(gè)水分子層；

5、而經(jīng)二價(jià)的鈣離子飽和后的粘性土，其定向水膜的厚度只有15A0，大約為6個(gè)水分子層。這樣，土粒之間距離減小，分子引力增加，許多土粒聚結(jié)成為小的土團(tuán)，在外力作用下，形成一個(gè)更加穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，即石灰穩(wěn)定土結(jié)構(gòu)。 經(jīng)過(guò)上述作用后，石灰穩(wěn)定土土粒間的距離逐漸縮小，土粒周?chē)乃忠騾⑴c化學(xué)反應(yīng)和蒸發(fā)散失等而減少，土粒周?chē)乃p薄，并在土粒周?chē)饾u形成一層保護(hù)層，隨著時(shí)間的推移，保護(hù)層越來(lái)越厚，使得石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度逐漸形成并越來(lái)越高。 3.影響石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度的因素 在石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度形成的過(guò)程中，影響其強(qiáng)度的外因包括時(shí)間、濕度、機(jī)械碾壓和行車(chē)作用等，內(nèi)因包括材料（土、石灰）的質(zhì)量、石灰劑量、含水量及密實(shí)度等。

6、 3.1土的質(zhì)量 對(duì)石灰穩(wěn)定土來(lái)說(shuō)，一般取用中塑限粘土最好，其顆粒易于粉碎，拌和碾壓易于成形；高塑限粘土不易粉碎，容易產(chǎn)生收縮裂縫；而采用粉性土，初期碾壓成形較困難，容易起皮、松散，且早期強(qiáng)度低。在施工中，為保證石灰穩(wěn)定土質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)不同的土質(zhì)情況，采用合理的施工方法，比如：對(duì)粉性土，先采用輪胎式壓路機(jī)碾壓，然后用鋼輪壓路機(jī)；同時(shí)既要考慮石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度要求，還要考慮到便于施工等因素。對(duì)腐殖質(zhì)含量超過(guò)10的土和硫酸鹽含量超過(guò)0.8的土，不宜直接采用。 3.2石灰的質(zhì)量 石灰質(zhì)量的好壞，對(duì)石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度影響較大，等級(jí)低于三級(jí)的石灰，不宜采用，如特殊情況下必須采用，要加大石灰的劑量，使其活性氧化鈣

7、含量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，這種方法容易增加成本；另外，石灰隨存放時(shí)間的增長(zhǎng)，其活性氧化鈣含量會(huì)有明顯降低而失效，因此，石灰存放時(shí)間不宜超過(guò)三個(gè)月，尤其是生石灰粉，容易自行結(jié)晶，因此，其放置時(shí)間越短越好。 施工中使用生石灰粉時(shí)，要注意控制好悶料的時(shí)間。石灰穩(wěn)定土混合料經(jīng)機(jī)械拌和后，生石灰粉在混合料中進(jìn)行消解，釋放出大量的水化熱，使石灰穩(wěn)定土發(fā)生膨脹，同時(shí)也會(huì)促進(jìn)石灰與土之間的各種反應(yīng)。3.3石灰劑量 石灰劑量的大小，是影響石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度的主要因素，低劑量的石灰（施工中一般用量小于6），基本不能形成強(qiáng)度，只能起到改善土質(zhì)或穩(wěn)定土的作用，即減少土的塑性膨脹，降低含水量，使得土密實(shí)。在一定劑量范圍內(nèi)，石灰穩(wěn)定

8、土的強(qiáng)度隨著石灰劑量的增長(zhǎng)而顯著增長(zhǎng)，其水穩(wěn)定性和抗冰凍性能也變化顯著。對(duì)不同的結(jié)構(gòu)層次，不同塑性指數(shù)的土，所采用石灰的最佳劑量不同，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。 3.4含水量 在石灰穩(wěn)定土的施工中，水參與石灰和土的物理化學(xué)反應(yīng)，適宜的含水量有利于穩(wěn)定土的成形、便于施工。水在石灰穩(wěn)定土中的作用主要為：（1）促使石灰和土發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，以滿足石灰穩(wěn)定土形成強(qiáng)度的需要；（2）使石灰穩(wěn)定土在壓實(shí)時(shí)有一定的塑性，便于碾壓到要求的強(qiáng)度；（3）使石灰穩(wěn)定土在養(yǎng)生時(shí)具有一定的濕度，有利于強(qiáng)度的增長(zhǎng)。 3.5壓實(shí)度 3.6石灰穩(wěn)定土的齡期 石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度具有隨齡期增長(zhǎng)而增長(zhǎng)的特性，一般前期增長(zhǎng)比后期要快一些，大約90

9、天以前的增長(zhǎng)較為顯著，以后較為緩慢。 由于初期石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度較低，遇雨容易被破壞，所以，施工結(jié)束不足一個(gè)月的石灰穩(wěn)定土，不宜開(kāi)放交通，對(duì)于有霜凍的地區(qū)，要求至少有一個(gè)月的凍前齡期；凍前齡期越長(zhǎng)，強(qiáng)度形成越好，耐水性和抗凍融的性能越好；也有利于使石灰穩(wěn)定土表面不容易出現(xiàn)溫縮。 3.7石灰穩(wěn)定土的養(yǎng)生 石灰穩(wěn)定土的養(yǎng)生主要包括溫度和濕度兩個(gè)方面，其對(duì)石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度的影響具有重要作用。 石灰穩(wěn)定土在成形階段要有一定的養(yǎng)生條件，不同的養(yǎng)生條件，其強(qiáng)度不同；氣溫高時(shí)，物理化學(xué)作用比較徹底，硬化快，強(qiáng)度增長(zhǎng)的也快；反之，強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢，在溫度低于零度時(shí)，強(qiáng)度基本不增長(zhǎng)，甚至?xí)斐蓳p壞。 一般上半年或春夏

10、季節(jié)施工的石灰穩(wěn)定土，其質(zhì)量比較好，強(qiáng)度較高，而且很少被破壞，而秋季尤其是接近冬季施工的石灰穩(wěn)定土，質(zhì)量較難保證。 養(yǎng)生的濕度條件對(duì)石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度也有很大的影響。潮濕條件下比在一般空氣中，強(qiáng)度形成的快而高；不同養(yǎng)生條件下石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度變化的見(jiàn)表3。 因此，石灰穩(wěn)定土養(yǎng)生時(shí)，必須保持一定的濕度。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，石灰穩(wěn)定土壓實(shí)后，覆蓋一層1015厘米的素土養(yǎng)護(hù)效果較好；使用灑水養(yǎng)護(hù)時(shí)，在溫度較高、有風(fēng)或干燥的天氣，難以保證石灰穩(wěn)定土表面的濕度，而且容易沖刷掉表層的石灰穩(wěn)定土；若在成形期灑水不均勻或水分蒸發(fā)，容易形成干縮裂縫。 另外，在施工過(guò)程中，石灰和土的粉碎程度和拌和的均勻程度，也對(duì)石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度有一定的影響，所以，一定要嚴(yán)格按照施工規(guī)范和機(jī)械操作規(guī)程施工，選用合適的施工設(shè)備，制定合理的施工方案，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的施工管理，以保證石灰穩(wěn)定土的形成和強(qiáng)度滿足實(shí)際工程的需要。 4.結(jié)束語(yǔ) 當(dāng)前，在我國(guó)公路建設(shè)中，石灰穩(wěn)定土結(jié)構(gòu)被廣泛采用，而在施工中如何保證石灰穩(wěn)定土的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到工程的要求，以確保施工質(zhì)量，保證公路的正常使用壽命十分重要。針對(duì)石灰穩(wěn)定土的，要控制好進(jìn)場(chǎng)的原材料質(zhì)量及施工配合比，制定合理的施工方案，嚴(yán)格按照規(guī)范要求，做好施工和養(yǎng)護(hù)工作以及檢測(cè)工作，從根本上提高石灰穩(wěn)定土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。 參考文獻(xiàn)： 1沙慶林.公路壓實(shí)和壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)J.人民交通出