浅析影响石灰稳定土强度的因素

1、浅析影响石灰稳定土强度的因素    关键词：石灰稳定土 强度 质量 1.引言 稳定土结构是指将具有活性物质的材料与粉碎的土掺拌均匀，在最佳含水量时碾压密实，具有较高的板体强度和良好的水稳定性能而介于刚性和柔性之间的一种半刚性结构。按照所用结合料的不同，稳定土类有石灰稳定土，水泥稳定土，石灰水泥稳定土。在公路工程建设中，石灰稳定土以其施工方便、水稳定性能好、强度高、造价低廉以及有利于就地取材等优点，常被用于高等级公路路面底基层及低等级路面的基层，以及潮湿路段路基的处理和沟塘回填等实际工程中，并在应用过程中取得了良好的效果。 2.石灰稳定土强度的形成 石灰稳

2、定土的化学形成过程包括：熟石灰的结晶作用、碳酸化作用、硅酸化作用和钠离子、钾离子、氢离子与钙离子的交换作用等，下面分别对其进行分析。 2.1结晶作用 在石灰稳定土中，熟石灰氢氧化钙与土和空气中一定的水分结合后，形成晶状体结构，化学方程式为： Ca(OH)2 n·H2O=Ca(OH)2·nH2O 另外，还有一少部分的熟石灰氢氧化钙与活性的二氧化硅发生化学反应，生成含水硅酸钙结晶体： Ca(OH)2 SiO2 n·H2O=CaSiO3·(n 1)H2O 这些结晶体属于胶凝物质，具有水硬性，可以在固体和水两相环境下发生硬化。胶凝物质在土的微小颗粒或颗粒团的外围

3、形成一层稳定的保护膜，或者填充到颗粒之间的空隙，使得颗粒间产生了凝固力而结合成一体，减少了土的空隙率和透水性能，从而提高了密实度。 这是石灰稳定土强度和水稳定性形成的基本因素，在这种结晶作用下强度形成的比较缓慢。 2.2碳酸化作用 碳酸化作用是石灰稳定土后期强度形成的主要因素。其主要过程是：石灰稳定土中的一部分熟石灰氢氧化钙与空气中的二氧化碳CO2发生化学反应，从而产生了坚硬的碳酸钙结晶体，然后和其他结晶体，填充于土粒之间，将土粒胶结成一个整体，从而大大地提高了石灰稳定土的强度和稳定性。其化学反应方程式如下： Ca(OH)2 CO2= CaCO3 H2O 2.3硅酸化作用 石灰是由岩石烧制而成

4、的，含有火山灰质岩的活性物质在碱性物质的激发作用下具有水硬性，即具有一部分水泥的性能，能在空气和水中硬化，从而缩小了土粒间的距离，减薄土粒周围的水膜的厚度，形成一层保护层。 2.4离子交换作用 土粒的微小颗粒具有一定的胶体性质，它们一般都带负电荷，其表面吸附有一定数量的氢离子、钠离子、钾离子等阳离子，这些离子使得土遇到水后软化；而熟石灰是一种强电解质，在土中加入水和熟石灰后，熟石灰在溶液中电离出的钙离子，与土中的钠离子、钾离子等产生离子交换作用，在土粒表面吸附着的阳离子由一价的钠离子、价离子，变成了二价的钙离子，所以减少了土粒表面吸附水薄膜的厚度，有资料表明：通过电渗试验，同样的粘性土，经一价

5、钠离子饱和时，其定向水膜的厚度大约为100A0（1A010-8厘米），大约是3540个水分子层；而经二价的钙离子饱和后的粘性土，其定向水膜的厚度只有15A0，大约为6个水分子层。这样，土粒之间距离减小，分子引力增加，许多土粒聚结成为小的土团，在外力作用下，形成一个更加稳定的结构，即石灰稳定土结构。 经过上述作用后，石灰稳定土土粒间的距离逐渐缩小，土粒周围的水分因参与化学反应和蒸发散失等而减少，土粒周围的水膜减薄，并在土粒周围逐渐形成一层保护层，随着时间的推移，保护层越来越厚，使得石灰稳定土的强度逐渐形成并越来越高。 3.影响石灰稳定土强度的因素 在石灰稳定土强度形成的过程中，影响其强度的外因包

6、括时间、湿度、机械碾压和行车作用等，内因包括材料（土、石灰）的质量、石灰剂量、含水量及密实度等。 3.1土的质量 对石灰稳定土来说，一般取用中塑限粘土最好，其颗粒易于粉碎，拌和碾压易于成形；高塑限粘土不易粉碎，容易产生收缩裂缝；而采用粉性土，初期碾压成形较困难，容易起皮、松散，且早期强度低。在施工中，为保证石灰稳定土质量，应根据不同的土质情况，采用合理的施工方法，比如：对粉性土，先采用轮胎式压路机碾压，然后用钢轮压路机；同时既要考虑石灰稳定土强度要求，还要考虑到便于施工等因素。对腐殖质含量超过10的土和硫酸盐含量超过0.8的土，不宜直接采用。 3.2石灰的质量 石灰质量的好坏，对石灰稳定土的强

7、度影响较大，等级低于三级的石灰，不宜采用，如特殊情况下必须采用，要加大石灰的剂量，使其活性氧化钙含量达到设计要求，这种方法容易增加成本；另外，石灰随存放时间的增长，其活性氧化钙含量会有明显降低而失效，因此，石灰存放时间不宜超过三个月，尤其是生石灰粉，容易自行结晶，因此，其放置时间越短越好。 施工中使用生石灰粉时，要注意控制好闷料的时间。石灰稳定土混合料经机械拌和后，生石灰粉在混合料中进行消解，释放出大量的水化热，使石灰稳定土发生膨胀，同时也会促进石灰与土之间的各种反应。        3.3石灰剂量 石灰剂量的大小

8、，是影响石灰稳定土强度的主要因素，低剂量的石灰（施工中一般用量小于6），基本不能形成强度，只能起到改善土质或稳定土的作用，即减少土的塑性膨胀，降低含水量，使得土密实。在一定剂量范围内，石灰稳定土的强度随着石灰剂量的增长而显著增长，其水稳定性和抗冰冻性能也变化显著。对不同的结构层次，不同塑性指数的土，所采用石灰的最佳剂量不同，应通过试验确定。 3.4含水量 在石灰稳定土的施工中，水参与石灰和土的物理化学反应，适宜的含水量有利于稳定土的成形、便于施工。水在石灰稳定土中的作用主要为：（1）促使石灰和土发生物理化学反应，以满足石灰稳定土形成强度的需要；（2）使石灰稳定土在压实时有一定的塑性，便于碾压到

9、要求的强度；（3）使石灰稳定土在养生时具有一定的湿度，有利于强度的增长。 3.5压实度 3.6石灰稳定土的龄期 石灰稳定土的强度具有随龄期增长而增长的特性，一般前期增长比后期要快一些，大约90天以前的增长较为显著，以后较为缓慢。 由于初期石灰稳定土的强度较低，遇雨容易被破坏，所以，施工结束不足一个月的石灰稳定土，不宜开放交通，对于有霜冻的地区，要求至少有一个月的冻前龄期；冻前龄期越长，强度形成越好，耐水性和抗冻融的性能越好；也有利于使石灰稳定土表面不容易出现温缩。 3.7石灰稳定土的养生 石灰稳定土的养生主要包括温度和湿度两个方面，其对石灰稳定土的强度的影响具有重要作用。 石灰稳定土在成形阶段

10、要有一定的养生条件，不同的养生条件，其强度不同；气温高时，物理化学作用比较彻底，硬化快，强度增长的也快；反之，强度增长缓慢，在温度低于零度时，强度基本不增长，甚至会造成损坏。 一般上半年或春夏季节施工的石灰稳定土，其质量比较好，强度较高，而且很少被破坏，而秋季尤其是接近冬季施工的石灰稳定土，质量较难保证。 养生的湿度条件对石灰稳定土强度也有很大的影响。潮湿条件下比在一般空气中，强度形成的快而高；不同养生条件下石灰稳定土强度变化的见表3。 因此，石灰稳定土养生时，必须保持一定的湿度。根据实践经验，石灰稳定土压实后，覆盖一层1015厘米的素土养护效果较好；使用洒水养护时，在温度较高、有风或干燥的天

11、气，难以保证石灰稳定土表面的湿度，而且容易冲刷掉表层的石灰稳定土；若在成形期洒水不均匀或水分蒸发，容易形成干缩裂缝。 另外，在施工过程中，石灰和土的粉碎程度和拌和的均匀程度，也对石灰稳定土的强度有一定的影响，所以，一定要严格按照施工规范和机械操作规程施工，选用合适的施工设备，制定合理的施工方案，加强现场的施工管理，以保证石灰稳定土的形成和强度满足实际工程的需要。 4.结束语 当前，在我国公路建设中，石灰稳定土结构被广泛采用，而在施工中如何保证石灰稳定土的各项指标达到工程的要求，以确保施工质量，保证公路的正常使用寿命十分重要。针对石灰稳定土的，要控制好进场的原材料质量及施工配合比，制定合理的施工方案，严格按照规范要求，做好施工和养护工作以及检测工作，从根本上提高石灰稳定土结构的施工质量。 参考文献： 1沙庆林.公路压实和压实标准J.人民交通出版社 2公路沥青路面施工技术规范（J